避免因單一個體進化而產生危害
一直以來，有機體組織產生新細胞的方式令人迷惑不解，它們并不是簡單地復制成熟細胞，而是通過一系列復雜而耗能的步驟來完成。美國科學家近日提出新理論認為，這可能是一種自然選擇的方式，以避免因單一個體的進化而產生危害。這一研究有望對癌癥的早期檢測和防治提供重要的線索。相關論文即將發表在《PLoS計算生物學》上。
領導最新研究的是美國亞利桑那大學的進化生物學家John Pepper。他和同事通過對單細胞細菌的研究發現，細胞分化會導致突變異種占據遺傳優勢。從理論上來說，這種情況在人體中也會同樣發生。而一旦大量不能行使正常功能的變異細胞占據遺傳優勢，將會對有機體產生極大的危害。
那么，多細胞有機體是怎樣避免這種危害的？Pepper和同事表示，上皮組織會保留一些未分化的干細胞，一旦有更新需要，這些干細胞中的一部分就會分化成短暫增殖細胞（TACs），TACs又經過多次分化，逐漸成為成熟組織細胞。
不過，有機體為什么要選擇這種看起來很繁瑣且耗費能量的細胞更新方式？研究人員解釋說，這種方式的最大好處在于，細胞自我復制和增殖的功能被分開在不同的細胞群里進行。只有很少部分的干細胞進行復制，所以產生變異的幾率就很小；增殖的TACS雖然很可能變異，但因為它們并不是簡單地復制自己，所以細胞之間不存在直接的競爭，不會產生進化壓力，從而個體的進化就不會開始。研究人員隨后運用計算機模型證實了，這種機制能夠抑制多細胞有機體的進化。
研究人員表示，這種機制在免疫系統中并不適用。因為在免疫系統中，進化能夠幫助引進抗體對抗病毒，是有益的。不過，這也使得免疫系統更加容易產生癌變，白血病和淋巴瘤就是例證。
研究人員相信，這一理論將有助于人們更好地了解癌癥。美國費城威斯達研究所的Carlo Maley說，這一理論如果得到證實，通過追蹤體液中中斷細胞分化的生物分子信號，人們或許能夠在身體表現出腫瘤生長的跡象之前就檢測到癌癥。
有機體組織細胞更新方式繁冗復雜，目的在于避免大量變異的產生（圖片來源：STEVE GSCHMEISSNER / SCIENCE PHOTO LIBRARY）
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