不同物种，癌基因相似高说明什么？

不同物种之间癌基因的高度相似性，并非偶然，而是对生命进化历程以及细胞基本生命活动机制深刻洞察的体现。这背后隐藏着多层含义，从基础的分子生物学原理到宏观的进化策略，都值得我们细细探究。

1. 生命的共同起源与保守的细胞调控机制：

这是最根本的原因。地球上的所有生命形式，从最简单的细菌到复杂的哺乳动物，都追溯于一个共同的祖先。这意味着我们的细胞，无论在哪个物种中，都共享着一套非常相似的基础运行框架和调控系统。癌基因，顾名思义，是与细胞的生长、分裂、分化和死亡等关键过程密切相关的基因。而这些过程，恰恰是所有多细胞生物生存和繁殖所必需的，因此它们在进化过程中被高度保留下来，以维持细胞的基本功能。

想象一下，一个细胞就像一个精密的工厂。这个工厂需要一系列的机器来生产、运输、管理和维护。这些“机器”就是各种蛋白质，而指导它们生产的“蓝图”就是基因。在漫长的进化岁月中，那些能让工厂高效运转并能传递给下一代的“蓝图”被筛选下来。细胞的生长和分裂是工厂扩大规模、复制自身、繁衍后代的核心能力。因此，控制这些能力的基因，也就是后来的癌基因，也就变得尤为重要和稳定。

2. 原癌基因的正常生理功能：

这里的“相似高”通常指的是“原癌基因”的相似性，而非“致癌基因”本身。原癌基因（protooncogenes）是正常细胞中存在的基因，它们在正常情况下扮演着至关重要的角色，比如：

促进细胞生长和分裂： 许多原癌基因编码的是生长因子受体或信号转导蛋白，它们就像“启动开关”，在接收到外界信号时，会触发细胞的增殖。这对于组织的修复、生长发育至关重要。
调控细胞分化： 它们指导细胞从一个未分化的状态发育成具有特定功能的细胞类型，例如神经细胞、肌肉细胞等。
维持细胞周期： 它们确保细胞在分裂前完成DNA的复制和检查，避免错误传递。
诱导细胞凋亡（程序性细胞死亡）： 这是一个防止异常细胞无限增殖的关键机制，某些原癌基因在特定情况下也参与此过程。

这些生理功能在不同物种中几乎是普适的。例如，负责信号传导的酪氨酸激酶家族（如EGFR、HER2），在植物、昆虫和哺乳动物中都存在着高度同源的基因，它们执行着类似的功能，尽管其具体的信号通路和调控方式可能略有差异。这种相似性表明，在早期生命进化中，一套有效的“生长加速器”和“周期控制器”就已经被设计和优化出来，并被后来的生命形式继承和发展。

3. 基因获得与丢失的进化压力：

在进化过程中，基因的获得、丢失、复制和突变是常态。然而，对于维持生命基本运作的基因，尤其是那些关键的调控基因，进化选择的压力非常大。一个原癌基因的正常功能一旦被破坏，就可能导致灾难性的后果——不受控制的细胞增殖，即癌症。因此，那些能够维持原癌基因正常功能的序列，更倾向于被保留下来。

如果一个物种丢失了某个关键的原癌基因，或者其功能发生了根本性的改变，很可能就会在生存竞争中处于劣势，甚至无法繁衍。反之，那些拥有能够维持细胞正常生长和分裂基因的物种，则更容易适应环境、繁衍后代。这就像电脑操作系统中的核心驱动程序，虽然不同操作系统的驱动程序可能名字不同，但它们所实现的基本功能却是相似的，因为它们都服务于同一个目标——让硬件能够被操作系统识别和控制。

4. 基因组的模块化与功能等效性：

我们可以将基因组看作一个由许多功能模块组成的系统。每个模块负责完成特定的任务。当进化需要解决一个共同的生物学问题时（例如，如何促进细胞在特定条件下生长），不同的物种可能会采用不同的“模块”，但这些模块最终实现的“功能”却是等效的。

对于癌基因来说，它们参与的信号通路往往是一个复杂的网络。某个物种可能通过一个特定的蛋白激酶来启动生长信号，而另一个物种则可能通过一个信号肽来完成类似的功能。但从宏观上看，它们都达到了“启动细胞生长”这一目的。这种功能上的等效性，意味着尽管基因序列本身不完全相同，但其编码的蛋白质在结构和功能上却能保持高度相似，从而在不同的进化路径上都能实现相同的生命活动。

5. 进化过程中的“旧物利用”（Exaptation）：

有时，一个基因最初可能演化出来是为了执行一个特定的、非癌相关的生理功能，但在后来的进化中，它可能被“重新利用”，并参与到细胞生长和分化的调控中。当这些基因的调控失灵时，它们就可能变成癌基因。

例如，一些在胚胎发育或伤口愈合过程中起作用的基因，如果它们的活性在成年后未能被有效关闭，就可能导致异常的细胞增殖。由于这些基因本身就参与了细胞生长的调控，它们在不同物种中的存在和功能相似性，就解释了为什么一些在发育过程中普遍存在的基因，也成为了癌变的重要“候选者”。

总结来说，不同物种之间癌基因相似度高，主要反映了：

生命共同起源： 这是最核心的解释，共享的祖先带来了共享的基础生物学机制。
保守的关键调控功能： 细胞的生长、分裂和死亡是生命延续的基石，控制这些功能的基因因此被高度保留。
自然选择的强大驱动： 那些能够维持细胞正常、有效运作的基因更容易在竞争中胜出。
进化策略的多样性与功能等效性： 尽管实现方式可能不同，但为了解决共同的生物学问题，进化倾向于选择功能相似的解决方案。

理解这一点，对于我们研究癌症的发生机制、开发更有效的治疗方法以及理解生命进化的奥秘，都具有极其重要的意义。它告诉我们，癌症并非一个完全陌生的敌人，而是我们自身细胞在特定条件下失控的表现，而其背后往往隐藏着亿万年进化留下的印记。

网友意见

不同物种的癌基因相似度高，说明这不同物种有共同的起源抑或被同样的逆转录病毒全部感染，这些癌基因在遥远的共同祖先身上就存在或是来自同样的内源性逆转录病毒，有重要的作用抑或在突变之后致死，因此这些基因在演化过程中较为保守、不易改变或丢弃。

癌症可以理解为细胞层次的自然选择：复制错误、辐射、病毒感染、药物干扰等造成不同细胞的性状差异，癌细胞重启继承自古老单细胞祖先的多个基因、在对抗免疫细胞和普通细胞时获得优势。

癌细胞的特征：

• 抑癌基因沉默或丢失
• 关闭细胞凋亡，尤其是细胞从细胞外基质分离时的程序性死亡^[1]
• 用端粒酶修复受损的端粒
• 去除表面受体来避开免疫细胞的攻击
• 改变粘弹性特征来促进运动、侵袭、定植
• 分泌腐蚀性酶在组织上开辟通道，以进入血液和淋巴循环
• 改变接触到的细胞外基质与组织的理化性质以便定植
• 在缺氧条件下关闭氧化磷酸化代谢、启动糖酵解
• 比癌变前耐酸
• 独立产生有丝分裂信号和生长因子
• 增加遗传不稳定性以加速演化
• 快速适应的细胞骨架使有丝分裂能在非整倍体下进行^[2]

这类特征的共同性质是：

• 放弃让复杂多细胞动物成立的“多组织合作”，
• 没有放弃组织内合作，癌细胞对微环境的影响对其它癌细胞是有利的。

你可以在海绵等结构简单的多细胞动物的正常细胞里找到这类特征，基本上这些功能是多细胞生物共同祖先持有的复杂工具箱和武器库的一部分。所以多种细胞癌变的结果都差不多，多个物种的癌细胞的表现看上去都相似。

参考

1. ^ 失巢凋亡
2. ^ 癌症晚期患者体内的许多癌细胞的细胞核严重不正常，对普通细胞来说在那个状态下立即就会自我毁灭，但人家活得好着呢，还能一次分裂成3~5个细胞。

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