文|菠蘿
(一)
通常來(lái)說(shuō),如果個(gè)頭越大、活得越久,得癌癥的概率就越高。因?yàn)榘┌Y本質(zhì)上是基因突變導(dǎo)致的。每一次細(xì)胞分裂都會(huì)帶來(lái)基因突變,因?yàn)槊看螐?fù)制DNA的時(shí)候,總會(huì)出一些錯(cuò)誤。身體越大,細(xì)胞就越多,而活得越久,分裂就越多,因此,個(gè)頭大和長(zhǎng)壽這兩個(gè)東西疊加在一起,就意味著基因突變概率更高。
按這個(gè)邏輯推論,像大象,鯨魚這種巨獸,得癌的概率應(yīng)該是人的幾百倍,每一只都全身長(zhǎng)滿腫瘤才對(duì)。但事實(shí)卻不是這樣,它們得癌的比例反而比人類低得多。這就是生物學(xué)上著名的 “佩托悖論”。
幾十年來(lái),很多人都試圖回答佩托悖論,為什么個(gè)頭大,壽命長(zhǎng)的動(dòng)物,患癌率卻并沒(méi)有更高呢?
最近,頂尖的《自然》雜志發(fā)表了一篇論文,揭示了海中巨獸弓頭鯨(Bowhead Whale)的長(zhǎng)壽秘訣。
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弓頭鯨是一種非常神奇的動(dòng)物。它們一輩子待在寒冷的北極深海,環(huán)境極度惡劣,但它們卻是地球上最大,也是最長(zhǎng)壽的動(dòng)物之一。它們體重超過(guò)75噸,壽命可以超過(guò)200歲,而且還很少被發(fā)現(xiàn)有腫瘤!
活得久還不得癌癥,簡(jiǎn)直就是人類夢(mèng)寐以求的能力。
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弓頭鯨和潛水員
這些大家伙到底有什么長(zhǎng)壽秘訣呢?
科學(xué)家研究發(fā)現(xiàn),關(guān)鍵還是弓頭鯨基因好!原來(lái),它們擁有一套黃金級(jí)的DNA修復(fù)系統(tǒng)。
(二)
我們細(xì)胞的DNA每天都會(huì)受到各種攻擊,比如紫外線、活性氧等。這些攻擊都可能引起DNA損傷,其中特別危險(xiǎn)的一種損傷叫做“DNA雙鏈斷裂”。DNA是雙螺旋,雙鏈斷裂就像一個(gè)梯子的兩根主梁同時(shí)斷了,需要立刻維修。如果修不好,細(xì)胞就會(huì)死;如果修錯(cuò)了,就會(huì)產(chǎn)生基因突變。
不同動(dòng)物的DNA修復(fù)能力是不一樣的!
科學(xué)家取了弓頭鯨、人類、牛和小鼠的細(xì)胞,在實(shí)驗(yàn)室里用激光或別的人為方式制造出大量的“DNA損傷”,然后看看這些細(xì)胞怎么修復(fù)。
事實(shí)證明,弓頭鯨的修復(fù)能力遙遙領(lǐng)先。
首先,它的修復(fù)效率很高。在同樣的損傷強(qiáng)度下,弓頭鯨細(xì)胞修復(fù)雙鏈斷裂的效率比人類和小鼠高出兩倍以上。當(dāng)人類細(xì)胞還在手忙腳亂維修時(shí),弓頭鯨細(xì)胞已經(jīng)修完了。
更重要的是,它的修復(fù)準(zhǔn)確度也很驚人。細(xì)胞修復(fù)DNA有兩類,一類是簡(jiǎn)單粗暴修復(fù),把斷了的DNA連上就行,不管有多少突變,而另一類是精準(zhǔn)修復(fù),不僅要連上,還要確保修復(fù)后的基因序列和原來(lái)一模一樣。很多細(xì)胞為了保命,在修復(fù)DNA時(shí)傾向于采取簡(jiǎn)單粗暴的方法。但弓頭鯨的細(xì)胞非常嚴(yán)謹(jǐn),它們喜歡采用更精準(zhǔn)的修復(fù)路徑,突變的概率降低了很多。
如果說(shuō)人類細(xì)胞的DNA修復(fù)能力像“業(yè)余裝修隊(duì)”,時(shí)不時(shí)就出錯(cuò),那弓頭鯨的就是“精裝部隊(duì)”,優(yōu)質(zhì)高效!
(三)
那問(wèn)題就來(lái)了,弓頭鯨細(xì)胞是怎么做到DNA修復(fù)既快又準(zhǔn)的呢?
研究發(fā)現(xiàn),主要是因?yàn)楣^鯨細(xì)胞里有一個(gè)特殊的蛋白特別強(qiáng),它的名字叫“冷誘導(dǎo)RNA結(jié)合蛋白”,英文縮寫是CIRBP。
人類體內(nèi)也有“冷誘導(dǎo)RNA結(jié)合蛋白”。顧名思義,它通常在我們身體遇冷的時(shí)候才會(huì)稍微激活一點(diǎn),平時(shí)很少。但對(duì)于常年待在極寒海水的弓頭鯨,漫長(zhǎng)的進(jìn)化讓這個(gè)蛋白序列出現(xiàn)了一些變化,導(dǎo)致表達(dá)量異常之高。
而很高的CIRBP蛋白水平,是弓頭鯨修復(fù)能力高的關(guān)鍵。當(dāng)科學(xué)家用基因敲除技術(shù)去掉弓頭鯨細(xì)胞里的CIRBP蛋白,它的修復(fù)能力立刻跌落神壇,變得和普通人類細(xì)胞一樣了。
反過(guò)來(lái),也是很振奮人心的是,當(dāng)把鯨魚版的CIRBP蛋白換到人的細(xì)胞里面,人類細(xì)胞的DNA修復(fù)效率和準(zhǔn)確度也隨之提升了!
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科學(xué)家認(rèn)為,鯨魚之所以能長(zhǎng)壽,癌癥很少,不是因?yàn)樗鼈儾划a(chǎn)生DNA損傷和突變,而是因?yàn)樗鼈冊(cè)谕蛔兎e累成癌癥之前,就靠著高效的DNA修復(fù)機(jī)制把漏洞給堵上了。
(四)
看到人類細(xì)胞的DNA修復(fù)能力能被弓頭鯨細(xì)胞里的CIRBP蛋白增強(qiáng),大家肯定會(huì)想:我們能不能打一針這個(gè)蛋白,或者開發(fā)一種基因藥物,讓我們也修復(fù)能力超強(qiáng),和弓頭鯨一樣活到200歲?!
想法很好,但我必須給大家潑一點(diǎn)冷水,大概率是不行的。雖然這項(xiàng)研究很有意思,但真正應(yīng)用到臨床,還面臨幾個(gè)巨大的鴻溝:
首先就是系統(tǒng)平衡的問(wèn)題。任何細(xì)胞的基因都是億萬(wàn)年進(jìn)化的產(chǎn)物,人類細(xì)胞的2萬(wàn)多個(gè)基因是相互連接,相互平衡的。貿(mào)然改變一個(gè)基因,一定會(huì)帶來(lái)連鎖反應(yīng),導(dǎo)致未知的后果。比如過(guò)于敏感的DNA修復(fù)機(jī)制可能會(huì)導(dǎo)致細(xì)胞分裂減速,或者觸發(fā)免疫反應(yīng)。整體不一定是好事兒。
除了副作用,長(zhǎng)壽和抗癌也是個(gè)系統(tǒng)性問(wèn)題。DNA修復(fù)只是其中一環(huán)。除了這個(gè),弓頭鯨的免疫系統(tǒng)、代謝系統(tǒng)、端粒保護(hù)機(jī)制可能都與我們不同。單純靠改變一個(gè)蛋白,恐怕很難復(fù)制弓頭鯨的成功。
然后是精準(zhǔn)遞送的問(wèn)題。即使弓頭鯨細(xì)胞里的CIRBP蛋白真能提高我們細(xì)胞修復(fù)能力,能讓我們長(zhǎng)壽,但如何安全、精準(zhǔn)地把弓頭鯨的蛋白送到人體數(shù)以萬(wàn)億個(gè)細(xì)胞里?這是目前基因治療界面臨的最大系統(tǒng)性難題。
(五)
在我看來(lái),這項(xiàng)研究最大的意義,是它再次告訴我們:大自然很神奇,其中蘊(yùn)含了長(zhǎng)壽和健康的秘訣。
我以前就寫過(guò),長(zhǎng)壽的大象基因也不一樣,也和DNA修復(fù)能力相關(guān),讓它們長(zhǎng)壽且癌癥少。(點(diǎn)擊閱讀)
長(zhǎng)期以來(lái),我們研究癌癥都是通過(guò)分析“得病的人”,或許未來(lái),我們可以多看看像弓頭鯨、大象這樣的“不得病的個(gè)體”。
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雖然直接替換弓頭鯨的基因可能不行,但通過(guò)研究背后的機(jī)制,我們有可能開發(fā)出更好的DNA修復(fù)增強(qiáng)藥物。如果成功,我們不僅可能提高人類整體的健康壽命,還可能為天生攜帶致癌基因突變的高危人群提供額外的保護(hù),降低風(fēng)險(xiǎn)。是不是還挺值得期待的?
致敬科學(xué),致敬生命!
參考文獻(xiàn):
Evidence for improved DNA repair in long-lived bowhead whale. Nature. 2025 Dec;648(8094):717-725.
*本文旨在科普癌癥背后的科學(xué),不是藥物宣傳資料,更不是治療方案推薦。如需獲得疾病治療方案指導(dǎo),請(qǐng)前往正規(guī)醫(yī)院就診。
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