Почему синие киты не болеют раком
Рак — жуткая и загадочная штука. В процессе изучения рака, чтобы научиться лучше его уничтожать, мы обнаружили биологический парадокс, который остаётся нерешённым по сей день. Похоже, что крупные животные невосприимчивы к раку, что не укладывается в голове. Чем больше существо, тем больше у него должно быть рака. Чтобы понять почему, нам сначала нужно взглянуть на природу самого рака.
Наши клетки — это протеиновые роботы, собранные из сотен миллионов деталей. Руководствуясь лишь химическими реакциями, они создают и разбирают структуры, поддерживают обмен веществ для получения энергии или делают почти идеальные копии самих себя. Мы называем эти комплексные реакции "метаболическими путями". Это биохимические сети на основе других сетей, переплетённые и наложенные друг на друга. Большинство из них едва постижимы человеческим разумом и всё же они работают идеально. До тех пор... пока не перестают.
С миллиардами триллионов реакций, происходящих в тысячах сетей много лет, вопрос не в том, что что-то пойдёт не так, а в том, когда это случится. Мельчайшие ошибки складываются до тех пор, пока грандиозный механизм не будет повреждён. Чтобы предотвратить выход из под контроля, наши клетки имеют аварийную кнопку, которая заставляет их совершать самоубийство.
Однако эти аварийные кнопки не безотказны. Если они дают сбой, клетка может превратится в раковую. Большинство их них быстро уничтожаются иммунной системой. Но это игра больших чисел. При наличии достаточного количества времени клетка накопит достаточно ошибок, оставаясь незамеченной, и начнёт делиться.
Всем животным приходится иметь дело с этой проблемой. В целом клетки разных животных имеют одинаковый размер. Клетки мыши не меньше, чем ваши. Просто у мыши меньше клеток и короче продолжительность жизни. Меньшее количество клеток и короткая жизнь означают меньшую вероятность того, что что-то пойдет не так или что клетки мутируют. По крайней мере, должно означать.
Люди живут примерно в 50 раз дольше и имеют в 1000 раз больше клеток, чем мыши. Тем не менее, заболеваемость раком в основном одинакова у людей и у мышей. Что ещё страннее, синие киты, у которых примерно в 3000 раз больше клеток, чем у людей, похоже, вообще не болеют раком.
Это парадокс Пето, сбивающее с толку понимание того, что крупные животные болеют раком намного, намного меньше, чем должны.
Ученые считают, что есть два основных способа объяснения парадокса: эволюция и гиперопухоли.
Решение 1: Эволюционируй или Стань Раковым Пятном.
С тех пор, как 600 миллионов лет назад появились многоклеточные существа, животные становились крупнее и крупнее, то есть, всё больше и больше клеток и, следовательно, больше шансов, что клетка может повредиться. Так что сообществу пришлось инвестировать в улучшенные системы борьбы с раком. Те, кто этого не сделал, вымерли.
Но рак не появляется просто так. Это процесс, включающий множество отдельных ошибок и мутаций в нескольких конкретных генах одной и той же клетки. Эти гены называются "протоонкогены". Когда они мутируют, это плохие новости. Например, с одной подходящей мутацией клетка потеряет способность к самоуничтожению. Ещё одна мутация и клетка научится прятаться. Ещё одна и она начнёт призывать ресурсы. Ещё одна и она будет быстро делиться.
Однако у онкогенов есть противники — Гены-супрессоры опухолей. Они предотвращают появление критических мутаций или приказывают клетке совершить самоубийство, если решат, что ремонт невозможен.
Оказывается, у крупных животных повышенное число таких генов. По этой причине, чтобы развить опухоль, клетке слона потребуется больше мутаций, чем клетке мыши. Они не обладают иммунитетом, просто более устойчивы.
Вероятно, такая адаптация в какой-то форме дорого обходится, но исследователи пока не уверены, в какой. Может быть, с возрастом супрессоры ускоряют старение или замедляют заживление ран. Мы ещё не знаем.
Но решением парадокса может быть что-то другое.
Гиперопухоли названы в честь гиперпаразитов — паразитов паразитов. Гиперопухоли — это опухоли опухолей. Рак можно представить как разрыв сотрудничества. В норме, клетки работают вместе, формируя структуры вроде органов, тканей или элементов иммунной системы. Но раковые клетки эгоистичны и работают только ради собственной краткосрочной выгоды. Если им это удаётся, они образуют опухоли; огромные раковые коллективы, который очень сложно убить.
Создание опухоли это тяжёлая работа однако. Миллионы или миллиарды раковых клеток быстро размножаются, а это требует кучу ресурсов и энергии. Количество питательных веществ которые они могут украсть становятся ограничивающим фактором для их роста. Так что раковые клетки обманом заставляют тело строить прямо к опухоли новые кровяные сосуды, для того чтобы кормить то что их убивает.
И тут, натура раковых клеток может стать их собственной смертью. Раковые клетки от природы нестабильны и они могут продолжать мутировать.
Некоторые — быстрее чем их друзья.
Если они это делают какое-то время, в один момент одна из копий копий оригинальной раковой клетки, может внезапно распознавать себя как уникальный индивид и перестать сотрудничать.
Что означает, прям как для тела, оригинальная опухоль становится врагом который соперничает за ограниченные питательные вещества и ресурсы.
Так что свежемутированные клетки могут создать гиперопухоль. Вместо помощи, они отрезают поддержку крови, назначенную для их бывших друзей, которые будут голодать, умирая.
Этот процесс может повторяться снова и снова, и это может остановить заранее рак от становления большой проблемой для организма. Возможно, крупные животные имеют больше этих гиперопухолей чем мы способны понять, они просто не становятся достаточно большими для того чтобы их заметить.
Это имеет смысл, ведь два грамма опухоли составляют 10% от веса мыши, в то время как для человека это меньше чем 0.002% для человека и 0.000002% для синего кита. Все 3 опухоли требуют одинаковое количество делений клеток и имеют одинаковое число клеток. Так что старый, синий кит может быть наполненным маленькими раковыми опухолями и просто не волноваться о них.
Также есть другие предложенные решения для парадокса Пето, такие как разный метаболизм или разное архитектурное строение клеток.
Но прямо сейчас мы просто не знаем.
Учёные работают над этой проблемой. Выяснение того, почему большие животные так устойчивы к одной из самых смертельных болезней, которые мы знаем, может показать нам путь к новому лечению.
Рак всегда был испытанием. В наши дни, мы наконец-то начинаем его понимать и продолжая так же, однажды мы сможем его преодолеть.