神奇的動物：能通過傷(shang) 口傳(chuan) 染癌症的神秘動物

癌症號稱“眾(zhong) 病之王”，而會(hui) 傳(chuan) 染的癌症聽起來尤其可怕。在大洋洲的一座小島上，一種傳(chuan) 染性癌症長期在袋獾當中流行，導致種群數量在二十多年中減少 80%。科學家曾經十分擔心這種疾病將使袋獾滅絕，但最近發表的一項新研究帶來了好消息，也為(wei) 傳(chuan) 染病研究提供了新的思路。

圖片來源：Pixabay

來源 華盛頓州立大學，《國家地理雜誌》等

編譯 謝一璿 戚譯引

袋獾（Sarcophilus harrisii）擁有“塔斯馬尼亞(ya) 惡魔”的別名，它是澳大利亞(ya) 塔斯馬尼亞(ya) 島上的特色物種，也是現存最大的食肉有袋動物。而在上世紀 90 年代末，人們(men) 發現袋獾種群中流行起一種奇怪的疾病：染病袋獾的臉上長出巨大的腫瘤，然後化膿潰爛，導致難以進食，通常在感染後六個(ge) 月內(nei) 就會(hui) 餓死。

很快，科學家發現這竟然是一種具有傳(chuan) 染性的癌症。袋獾的求偶過程往往伴隨著激烈的打鬥，在這個(ge) 過程中，患病袋獾的癌細胞會(hui) 通過傷(shang) 口進入另一隻袋獾的身體(ti) ，安營紮寨。自從(cong) 1996 年被發現時起，這種疾病已經導致袋獾的種群數量減少了 80%。科學家擔心袋獾會(hui) 因此滅絕，更擔心這種疾病一旦發生跨物種傳(chuan) 播，將危及島上生活的其他許多特色物種，對生態係統造成不可逆轉的破壞。

好消息是，12 月 10 日發表在《科學》（Science）雜誌上的一項研究表明，袋獾麵部腫瘤正在從(cong) 大流行病轉變為(wei) 地方性流行病，這意味著疾病的傳(chuan) 播速度正在放緩，每隻染病袋獾隻會(hui) 傳(chuan) 染一隻或更少的動物。該研究團隊首創的方法也為(wei) 研究其他複雜病原體(ti) 提供了新的思路。

盡管我們(men) 知道一些癌症能夠由病毒引發，比如人乳頭瘤病毒可能導致宮頸癌的發生。但這類癌症的發病機製，是病毒的反複感染對體(ti) 內(nei) 的某些組織造成了損傷(shang) ，使其惡變為(wei) 癌細胞，並不是癌細胞直接從(cong) 一位患者轉移到另一位患者身上。而在塔斯馬尼亞(ya) 袋獾當中，癌細胞本身就是傳(chuan) 染因子。

袋獾麵部的腫瘤組織本身比較鬆散，當它們(men) 打鬥的時候，癌細胞很容易脫落下來，通過傷(shang) 口進入另一隻袋獾的身體(ti) 。而出於(yu) 某種原因，這些癌細胞表麵上主要組織相容性複合體(ti) （MHC）的數量極少，使得其他袋獾的免疫係統無法將其識別為(wei) 異物。

袋獾尖銳的牙齒。圖片來源：Pixabay

遺傳(chuan) 分析已經發現，引起袋獾麵部腫瘤的癌細胞，最初來源於(yu) 一隻不知已經死了多少年的袋獾。值得注意的是，腫瘤細胞都會(hui) 缺失相同的染色體(ti) 或染色體(ti) 片段，而在患病袋獾的其他細胞中卻沒有這些遺傳(chuan) 改變。因為(wei) “零號袋獾”早就死了，也就沒人能弄清楚到底是什麽(me) 因素使那隻袋獾發生突變，致使腫瘤具有了傳(chuan) 染性。

由於(yu) 這種癌症通過交配時的撕咬傳(chuan) 播，幾乎每隻成年袋獾都暴露在疾病風險中。這也極大影響了種群的繁衍。過去，雌性袋獾往往要到兩(liang) 歲才開始生育，在 5 到 6 年的壽命中一般能養(yang) 育三批幼崽；而這種疾病使得許多袋獾無法活過三年，隻能養(yang) 活最多一批幼崽。

好消息是，這種凶險的疾病出現了緩和的跡象。由美國華盛頓州立大學（Washington State University）生物學家 Andrew Storfer 帶領的研究團隊首次使用係統動力學的基因組工具，對塔斯馬尼亞(ya) 袋獾的麵部腫瘤疾病進行追蹤。這項技術通常用於(yu) 追蹤流感或新冠病毒這樣的流行病病毒。該研究團隊首創的方法也為(wei) 研究其他複雜基因病原體(ti) 提供了新的思路。

該研究於(yu) 12 月 10 日發表在《科學》（Science）雜誌上。研究表明，袋獾的大流行病正在轉變為(wei) 地方性流行病，這意味著疾病的傳(chuan) 播速度正在放緩，每隻染病袋獾隻會(hui) 傳(chuan) 染一隻或更少的動物。

Storfer 說：“這是一個(ge) 謹慎樂(le) 觀的信號。我認為(wei) 我們(men) 將會(hui) 看到袋獾（這個(ge) 物種）繼續生存，比原來數量更少，密度更低，但十年前對袋獾將會(hui) 滅絕的預測不大可能成為(wei) 現實。”麵部腫瘤疾病對已感染的袋獾來說仍然是致命威脅，但這項研究以及之前的實地研究一致認為(wei) ，這種狀態似乎正在達到平衡。

此前為(wei) 了保護這個(ge) 物種，當地的工作人員開始圈養(yang) 健康袋獾進行人工繁育，然後在鄰近的島嶼上野放。但最新研究作者稱，這一新證據意味著應該謹慎考慮是否將圈養(yang) 繁殖的袋獾放歸野外。Stofer 說：“主動管理沒有必要，甚至可能有害。看起來，袋獾種群正在通過自然演化提高對腫瘤的抵抗力。如果引入一群基因不成熟的圈養(yang) 個(ge) 體(ti) ，它們(men) 與(yu) 野生個(ge) 體(ti) 雜交將混合基因池，導致種群適應性降低。”這些未經感染的圈養(yang) 繁殖袋獾個(ge) 體(ti) 也可能加劇疾病在不同袋獾群體(ti) 之間的傳(chuan) 播。

塔斯馬尼亞(ya) 自然環境，圖為(wei) 搖籃山（Cradle Mountain）。圖片來源：Pixabay

塔斯馬尼亞(ya) 袋獾的遺傳(chuan) 多樣性原本就較小，尤其是 MHC 基因家族。這可能是因為(wei) 袋獾的種群數量曾經急劇減少，或者曾有某種疾病在袋獾中肆虐，以至於(yu) 僅(jin) 剩下了一小群基因組成相似的袋獾。而如果一個(ge) 種群的遺傳(chuan) 多樣性缺失，絕大多數個(ge) 體(ti) 都攜帶一套高度相似的基因，個(ge) 體(ti) 的免疫係統就會(hui) 難以識別異體(ti) 細胞，以致不會(hui) 啟動殺傷(shang) 程序，或者僅(jin) 產(chan) 生微弱的免疫反應。這可能是傳(chuan) 染性癌症會(hui) 發生在袋獾當中的一個(ge) 重要原因。

此前的研究主要依據實地考察和建模來試圖理解袋獾麵部腫瘤疾病的傳(chuan) 播，而這項研究首次利用係統動力學方法成功追蹤這一傳(chuan) 染性腫瘤。係統動力學采用基因測序來調查病原體(ti) 譜係之間的進化關(guan) 係，以了解和預測疾病在種群中傳(chuan) 播的方式。這種方法常用於(yu) 追蹤病毒的傳(chuan) 播，比如流感和新冠病毒這些會(hui) 在基因組中快速積累突變的病毒。

塔斯馬尼亞(ya) 袋獾麵部腫瘤的基因比病毒基因複雜得多。由於(yu) 這種疾病是一種源自動物自身細胞的癌症，因此需要追蹤的是袋獾的基因，其數量要比一般的病毒病原體(ti) 多出成千上萬(wan) 個(ge) 。在這項研究中，研究人員從(cong) 腫瘤樣本中篩選出超過 11，000 個(ge) 基因，以尋找正迅速累積突變的、體(ti) 現鍾樣進化（clocklike，即恒速進化）的基因。最終他們(men) 確定了 28 個(ge) 基因，包含超過 430，000 個(ge) 堿基對。作為(wei) 對比，新冠病毒的基因組隻含有 29，000 個(ge) 堿基對。

此次突破性進展的背後是使用係統動力學方法進行了數月的艱苦計算，Storfer 將此歸功於(yu) 他的博士生 Austin Patton。Patton 近期於(yu) 華盛頓州立大學獲得博士學位，現在是加州大學伯克利分校的博士後研究員。

Patton 說：“這項研究取得的最令人振奮的進展之一，就是它表明可以將係統動力學方法應用於(yu) 幾乎所有病原體(ti) 的研究。它使這種重要的病毒研究方法得以推廣，應用於(yu) 影響全人類和野生動物的各種新的病原體(ti) 上。”

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