问题

癌症是不是一种进化?

回答
癌症,从某种意义上说,确实可以被看作是一种非常特殊的、可以说是混乱的“进化”过程,只不过这个过程发生在我们自己的身体内部,而且它的目标并非个体的生存和繁衍,而是细胞自身的失控性增殖。要理解这一点,我们需要先梳理一下“进化”的几个核心概念。

什么是进化?

简单来说,进化就是一个种群(一群生物)在世代之间发生遗传变异和自然选择的过程。核心要素包括:

1. 遗传变异: 生物体的基因(DNA)并非一成不变。在复制过程中,或者受到外部因素(如辐射、化学物质)的影响,基因会发生错误(突变)。这些突变是随机的,而且是新性状的来源。
2. 自然选择: 在一个特定的环境中,拥有某些特定变异(性状)的个体,比没有这些变异的个体更有可能生存下来并繁殖后代。环境会“选择”出那些更适应的个体,让他们的基因在下一代中传播得更多。
3. 适应性: 经过无数代的选择,种群会逐渐积累有利的变异,从而更好地适应其所处的环境。

癌症与进化的相似之处

现在,我们把目光转向我们身体里的细胞。我们的身体由数万亿个细胞组成,每个细胞都携带着我们的基因组。虽然我们通常将进化视为发生在整个生物体或种群的层面,但癌症的过程却在细胞层面模拟了许多进化的基本原理:

1. 遗传变异(细胞突变):
我们的细胞在不断地分裂、复制DNA。在这个过程中,DNA复制酶并非完美无缺,会时不时地产生错误,即基因突变。
除了复制错误,细胞还会受到环境因素的影响,比如紫外线辐射、吸烟产生的化学物质、某些病毒感染等,这些都可以直接损伤DNA,导致突变。
更重要的是,我们体内有一些“守护者”基因,比如修复DNA损伤的基因,以及控制细胞生长和分裂的基因(例如肿瘤抑制基因和癌基因)。当这些守护者基因本身也发生突变,失灵后,细胞累积突变的速度就会大大加快。
所以,每一个癌细胞最初都是一个发生了一次或几次关键突变的“祖先”细胞。

2. “选择压力”和“繁殖优势”:
在正常情况下,细胞的生长和分裂受到严格的调控,有一个精密的“刹车”和“油门”系统。当细胞发生损伤或异常时,它们会自我凋亡(程序性死亡)。
然而,一旦某些关键基因突变,比如能够逃避凋亡的突变,或者能够失控性增殖的突变,这些细胞就获得了“生存和繁殖”的优势。它们不受身体信号的约束,可以无限制地分裂。
想象一下,在拥挤的细胞群体中,那些“不守规矩”的细胞,比如分裂得更快的,或者能躲避免疫系统攻击的,它们就能抢占更多的资源,占据更多的空间,从而在群体中“繁衍”得更快,成为新的优势群体。这就是一种“自然选择”的过程,只不过选择者是身体内部失控的增长环境,而获胜者是具有增殖优势的突变细胞。

3. “适应”与“多样化”:
癌细胞会不断积累新的突变。这些突变可能让它们更善于在新的微环境(比如血液循环)中生存,可能让它们对化疗药物产生耐药性,或者让它们更容易逃避免疫系统的识别。
随着肿瘤的生长,内部的细胞群体也变得越来越多样化。不同的癌细胞可能拥有不同的突变组合,就像一个生物种群内部存在着遗传多样性一样。这种多样性使得肿瘤更难以被单一的治疗方法根除。一些对治疗敏感的癌细胞被杀死,但那些对治疗耐受的突变细胞就获得了“选择优势”,继续生长。

4. “新性状”的出现:
突变带来了新的“性状”——失控的生长、侵袭周围组织的能力(侵袭性)、转移到身体其他部位的能力(转移性)、逃避免疫识别的能力、血管生成的能力(为肿瘤提供营养)等等。这些都是正常细胞不具备的“新性状”,是癌细胞进化出来的“本领”。

癌症是“坏”的进化吗?

从个体生命的角度看,癌症无疑是一种毁灭性的疾病。它是我们自己身体内部发生的一种“叛乱”。它的“进化”方向是朝着对宿主(我们身体)有害的方向发展的。

它与我们通常理解的“正面”进化有本质区别:

目标不同: 生物进化是为了提高在特定环境下的生存和繁殖能力。癌症的“进化”只是细胞自身不受控制的增殖,它并不关心个体的整体生存,反而加速了个体的死亡。
驱动力不同: 生物进化是环境与遗传变异之间的相互作用。癌症的驱动力是内部基因的错误积累和选择,这种错误积累的过程本身就是“病态”的。
结果不同: 生物进化导致物种的适应和繁衍。癌症导致的是组织的破坏和个体的死亡。

总结来说:

癌症确实展现了进化论的核心机制——遗传变异、自然选择和适应性演化——但在一个病态、失控的细胞群体中发生。每个癌细胞在形成过程中,都经历了一个微型的进化历程,通过随机突变获得能够生存和增殖的“优势性状”,并被内部的“选择压力”所筛选和放大。

可以这样理解:我们的身体是一个复杂的生态系统,细胞是我们这个系统中的“个体”。当DNA发生错误,就好比某个个体产生了基因变异。如果这个变异让它能够比其他个体更快地获取资源(营养)、逃避监管(免疫系统或细胞周期控制),那么这个变异体就会增殖,成为新的“优势群体”。癌症就是这样一个失控的、在我们身体内部展开的“劣币驱逐良币”(或者说“病态变异体驱逐正常细胞”)的进化过程。它不是为了生存和繁衍整个生物体而进行的有益进化,而是细胞自身在特定条件下的“病态演化”。

网友意见

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一种说法认为,癌细胞是一种极其古老的防御机制,可能是一种单细胞生物的印迹,癌细胞比正常细胞具有更强大的生命力,对抗特殊环境。

研究癌症的人,都知道一个很著名的词,叫做微环境(就是癌细胞所处的那个小环境)。一般认为导致癌症发生的关键原因就是微环境发生变化,比如温度,酸碱度,或者其他因子以及病毒带来的恶化,从而使得细胞面对巨大的压力,这的时候,很多细胞就选择癌变来适应新的恶劣环境(ps,突变本身都会随机发生,微环境起到了选择的作用。很多人没看懂这一点。突变是一直在发生。环境恶劣的时候,你可以选择去死,也可以选择去造反。诺,后者就是癌症。)。

因此,可以认为,癌细胞的发病机制是一种印记,是融合在基因组上的一种对抗极端环境的机制,更有可能来自于单细胞时期的基因。

宏观上,你可以认为癌症是坏的,但是从微观上,癌症的机制,并非是坏的。

事实上,目前肿瘤领域开始走向新的方向,也就是不再是盯着突变去了,而是肿瘤系统论

补充一点:癌症这么多年,真是穷尽了很多研究办法,从最初的认为癌症有统一的标准,到后来发现癌症真是多样性,到现在走个性化医疗,其实,说穿了,反映了当今癌症研究的一个最大困惑,癌症到底是什么原因导致的?癌症能否被治愈?温伯格是癌症领域的大牛,他的那篇文献我相信做癌症的人都看过。但是越来越多的人更加困惑,这么几十年的研究,癌症的文章已经稳居生物医学领域第一名。ca cancer可以笑傲所有的期刊。但是这么多研究,却让我们更加疑惑,为什么做了这么多,却找不到癌症的发病原因?

突变?肿瘤干细胞?免疫?染色体变异?蛋白质理论?但是无论哪一种理论,都有致命缺陷。

而且,无论任何一种理论,都无法从彻底根治癌症,甚至,当你把一个突变恢复过来,但是你依然无法改变癌症的本身。

因为,癌症,对于人类是疾病,但是对于癌细胞本身,却不是。癌细胞最大的特色之一,就是,它自成体系,无论他内部多么混乱,但是,他依然可以十分具有竞争力。看起来,他们的确是无群体组织性质,但是,他们本身,却是十分强大的生命体。一个跟我们现在认识十分扭曲的细胞体系,竟然可以在无比艰难条件下生存,简直是神奇。事实上,除了裸鼹鼠,目前大部分生物都会得癌症。那么,癌症,极有可能是一种极其古老的系统,是一种生命系统的原始密码。另外,不同多细胞物种基本都可以得癌症,这也反映出,癌症的机制古老(越古老越普遍存在)。如果癌症是新近进化出来的,那么应该局限在部分物种里。

附上几点癌细胞的基本特征

1无限增殖 (突破了细胞生命极限(50代左右,Hayflick limit),无限增殖,就像单细胞生物不断分裂一样)

2 失去接触抑制(正常细胞生长相互接触后,其运动和分裂活动都要停顿下来,所以组织会维持相对大小。癌细胞不会,会持续扩增)

3 癌细胞间粘着性减弱(癌细胞与其同源正常组织相比,细胞间的粘着性降低,故癌细胞在体内容易分散和转移。)

4 癌细胞激发了无氧呼吸(糖酵解)。而人体主体代谢为有氧呼吸。

5 细胞代谢网络完全重塑 (正常细胞是有完整的代谢网络,癌细胞则是完全打乱重建)


关于进化

额外说一点,就是进化的问题。这是一个历史遗留问题,进化的提法使得我们有一种错觉,仿佛生物是有从低到高前进的趋势或者动力,人类是万物之灵等等。但事实上,我们普遍认为,进化更应该称之为演化,我们和其他动物之间并没有什么高下之分,事实上,适者生存才是王道。

当然,演化分为有方向性的演化(适者生存,比如长颈鹿)以及随机的没有方向的中性进化(

遗传漂变_百度百科

评论里有不少提到了突破癌症来实现长寿或者修复,这里提供一个参考答案,从衰老角度来看为什么生物无法永生

为什么生物不能永生? - 知乎用户的回答

——————————————补充一 ————————————

有几位可能是癌症领域的专业人士批评我胡说八道或者让我多学习一下癌症。

在这里,我简单的回复一下

一来,我特别希望这几位高手指正一下,而不是直接一句楼主一派胡言或者楼主不懂癌症之类的毫无意义的话。癌细胞是我现在用的细胞模型之一,实验室也有其他专门做癌症的,所以特别期待你们能够不吝赐教

二来,我还是解释一下,我们做癌症,一种是专门做某一种肿瘤的,简单的就是盯着树木,比如三阴乳腺癌 marker,而往往,一个gene就足够一个人做很久,这对于专业诊断和精准医疗至关重要;另外一种是pan cancer,可以翻译为泛癌,即把癌症当做一个整体来看待,简单点就是盯着森林,那么这个时候,我们更多的是盯着那些非常传统和广泛的内容,比如基本的肿瘤干细胞,甚至更保守的问题。

补充二

不少知友提到了如果利用好癌细胞这个特征,是否可以实现类似x战警之类的情况。从目前的角度,感觉,很难,但是,这的确是一个非常好的想法。相信未来,有可能会实现,毕竟癌细胞发展过程中会有个去分化的过程,一旦去分化到了基本点,那么如果略加诱导,说不定就是一个非常好的干细胞。


事实上,我们需要的不是不死的细胞,而是源源不断的替换细胞

对于生物体来说,分化比增殖更重要。这是癌细胞的巨大问题。分化和增殖有啥区别?非常不严谨的解释,分化是变形,增殖是复制。 我们普通细胞会形成组织,比如心肝肺。但是癌细胞不会这么做,他们只会一坨一坨的长。所以最终会成为一个肉球

额外说一下,其实,我们体内,就有这样的类似癌细胞却十分有益的东西,就是干细胞。

干细胞跟癌细胞一样,无限增殖,不断分化(组织干细胞只能分化组织)。

只要有一种方式可以一直让人体的干细胞持续激活并且有序替代体内组织,人就会长生不死。

就像一个破船,你不断的换零件,最后这个船将一直持续到永久。

不过,目前的研究前沿依然是IPS,还是在山中伸弥的基础上修修补补,小保方晴子的尝试以失败而告终。可能在可以预见的未来,更换器官可以OK,全局性,难以实现

以上属于狂想,至少目前组织衰老无法控制,各种氧化损伤基本上会让机体走向器官衰竭。虽然有各种新发现的蛋白基因什么sirt7巴拉巴拉的,但是无法全系统性的处理。

不过话说回来,人类vs猩猩,其实多少可以说明这个持续替换是可行的。

但是问题来了,这个进化是百万年数量级的,所以,目前的话,学乌龟还是更可行

最后一次补充吧,给一些不懂生物却强行装逼的反驳者提供一些内容吧,受够了某些自以为很懂癌症却只会嘴炮的人,对于不友善用户,我就不回复了。

pan-cancer角度:

Cancer: The Evolutionary Legacy

Davies P. Exposing cancer's deep evolutionary roots[J]. Physics of Cancer, Physics World, 2013, 26: 37-40.

从单肿瘤突变分化角度看癌症进化,google scholar公搜索到叁佰伍拾万条记录

姑妄言之,姑妄听之。

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