【科學講堂】動物愈大隻愈易患癌? 研究結果推翻猜想
人類與癌症苦戰已久,對這個病症現在已有了較深入的理解,惟每年受癌症之苦的病人仍然不少。不過,癌症不是人類的「專利」,腫瘤也會出現在其他哺乳類動物身上。這次就和各位探討一個相關的問題:壽命長、體型大的哺乳類動物,是否較容易患上癌症?
長壽的大型動物較易患上癌症?
讓我們先回答另一個問題:為什麼我們會懷疑,哺乳類動物患上癌症的機會,與壽命長短和體型有關?那麼就讓我們先重溫一下癌症出現的原因。
身體中的細胞如果正常運作,我們是不應該會患上癌症的。不過在細胞分裂生產出下一代細胞的時候,不時會發生基因突變,以致下一代細胞的基因,跟原來的有時會有少許的差別。一丁點的基因改變,一般來說不成問題,不過時間一久,愈來愈多的變異基因在細胞中累積起來,就會令細胞表現異常;那些不受身體控制、不停吸收身體資源來生長的,就是癌症的腫瘤細胞了。
依據這條思路,壽命長、體形大的動物就應該較容易患上癌症:壽命較長,其實代表有更多的機會累積基因變異,造成癌症細胞;體型較大,就代表有更多的細胞,增加了癌症細胞出現的機會。如此看來,壽命長、體型大的藍鯨、大象,就應該更容易患上癌症。
不過,大自然卻好像沒有跟從這個思路。在2022年發布的一個研究中,研究人員分析了在不同動物園生活的哺乳類動物數據。這些數據包括了超過10萬隻哺乳類動物,涵蓋了多達191個動物品種。這個研究顯示,不同哺乳類動物死於癌症的比率相對穩定,並沒有因為壽命較長或是體型較大而受到很顯著的影響,印證了所謂的佩托悖論(Peto's Paradox):早在1977年,流行病學家佩托(Richard Peto)就已指出,癌症的出現,好像跟動物的壽命與體型沒有太大的關係。
既然癌症的出現是由於基因突變,那麽長壽的大型動物並沒有較易患上癌症,是否代表基因突變在牠們身上出現得特別慢、特別少?答案看來是正面的。
近年另一個研究就藉由分析動物大腸的細胞,來比對16種哺乳類動物基因突變出現的頻率,發現了不同動物之間,可以存在極大的差異:例如人類大腸細胞的基因,每年可以有47次突變,但老鼠卻可以有796次,差不多是17倍的差別。正如之前的推測,詳細的分析顯示,壽命愈長的哺乳類動物,基因突變出現的頻率就愈低。
科學家們猜想,這樣的差異是動物演化的結果。長壽動物的細胞,慢慢演化出額外的機制,可以減少基因突變的出現,要不然就會在大自然中缺乏競爭力,早就活不下去了。至於體型大小與基因突變的關係,暫時還需進一步的研究。可能體型大的動物,另有其他機制去減低基因變異的頻率。例如,TP53是一種有效抗癌的基因,在大象的基因群組裏,TP53就出現了多達20次。
小結
哺乳類動物身上出現的癌症及基因變異,我們有了進一步的了解,不過長壽的大型動物是如何壓抑基因突變的?這跟年老衰退是否有任何關係?這些都是值得我們繼續深究的問題。
◆杜子航 教育工作者
早年學習理工科目,一直致力推動科學教育與科普工作,近年開始關注電腦發展對社會的影響。