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塔斯马尼亚恶魔正在迅速进化出对致命癌症的抵抗力

恶魔面部肿瘤病已严重削弱了塔斯马尼亚恶魔的数量,但新的研究表明它们正在进化出抵抗力,为生存带来了希望。

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塔斯马尼亚恶魔在互相啃咬面部时传播恶魔面部肿瘤病(DFTD)——这是社交互动中常见的行为。(来源:Bernhard Richter/Shutterstock)塔斯马尼亚恶魔被打倒了——我们说的是被击倒——但它们并没有出局。还不是。在短短 20 多年的时间里,恶魔面部肿瘤病(DFTD)已在澳大利亚岛屿州塔斯马尼亚恶魔中肆虐,导致这一标志性物种数量整体下降了 80%。这种传染性癌症,以红色、渗出的面部肿瘤为特征,致死率几乎为 100%,大多数恶魔在感染疾病后的 6 个月内死亡。根据统计模型,该岛东部边缘的恶魔种群(该疾病于 1996 年首次被现场研究人员发现)应该已经灭绝了,但情况并非如此。相反,少数种群仍在坚持,因为新的证据表明,塔斯马尼亚恶魔可能正在迅速进化出抵抗其致命癌症的能力。换句话说,还有希望。

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完美的风暴

塔斯马尼亚恶魔是最大的食肉有袋动物,它们是出了名的好斗动物,在社交场合会互相啃咬面部。这就是为什么这种疾病传播得如此迅速。在互相咬牙切齿的过程中,感染了 DFTD 的恶魔身上的恶性细胞会散落在另一只恶魔的开放性伤口中,从而传播了这种疾病。

DFTD 是一种顽固的疾病。(来源:Wikimedia Commons)作为顶级的捕食者,塔斯马尼亚恶魔代表了许多事物的第一张多米诺骨牌——如果恶魔灭绝了,这种损失将会在塔斯马尼亚食物网中引发生态涟漪。恶魔能够控制狐狸和野猫的数量,从而保护了东部袋狸、塔斯马尼亚沙袋鼠和塔斯马尼亚袋熊的数量,这些都是该岛特有的物种。塔斯马尼亚大学的生物学家 Menna Jones 一直在带头追踪、捕捉和采集塔斯马尼亚恶魔的样本,以监测种群和疾病的传播。正是她不懈的工作,才使科学家们能够研究出一些恶魔是如何存活下来的,并打破了预测。她的大量组织样本库包括了在癌症占领该岛之前出现期间收集的标本——这是至关重要的。“拥有如此多的样本是前所未有且独一无二的,”该研究的合著者、爱达荷大学生物学家 Paul Hohenlohe 在上周的新闻发布会上说。研究人员利用来自三个不同种群的 294 只恶魔的样本,确定了恶魔基因组中有两个区域在 DFTD 出现前后存在差异。这些区域包含的七个基因中有五个与哺乳动物的免疫功能和癌症风险有关。研究人员认为,这些基因可能能够抵抗 DFTD,因为癌症的作用是抑制宿主的免疫系统并躲避它。因此,这些基因的变化表明恶魔的免疫系统正在学习识别这种隐秘的威胁。此外,在遗传多样性相对较低的种群中,这些变化在四到六代内就发生了——这是快速的进化反应。研究人员于周二在《自然·通讯》杂志上发表了他们的研究结果

第二战线

但这个故事还有另一个转折,它暗示了恶魔与其可怕的病症之间更深层次的联系。2015 年,研究人员宣布,他们在来自塔斯马尼亚东南部八只恶魔身上检测到了一种

第二种

基因上不同的 DFTD 菌株——所以我们现在有了 DFT1(“旧”菌株)和 DFT2。周二发表的研究仅关注 DFT1,研究人员目前正在努力尽可能多地了解 DFT2。令人惊讶的是,第二种菌株的出现可能是带来一些乐观的原因。“第二种肿瘤的进化出现是令人好奇的,”华盛顿州立大学进化遗传学家、周二发表的研究的合著者 Andrew Storfer 说。“在 20 年内发生的可能性似乎非常渺茫。”如此罕见的事件在如此短的时间内独立地在同一个物种中发生两次,这表明恶魔可能过去曾遇到过这种敌人。Storfer 强调,这仍然是猜测,是需要检验的明智猜测。“也许它们只是容易得这种传染性癌症,”Storfer 说。“也许它们经历过这种情况,尽管很毁灭性,但它们会再次挺过去。”

时间会证明一切

目前,科学家们仍有许多问题需要回答。例如,这些潜在的恶魔基因如何赋予癌症抵抗力?Storfer 的团队正在利用基因编辑技术来观察潜在的恶魔基因是否会破坏培养皿中的肿瘤细胞系,以及如何破坏它们。他们还在努力了解 DFT2 的遗传学。当然,这项研究引发了更大的问题:癌症最初是如何变得具有传染性的?塔斯马尼亚恶魔的困境能教会我们关于人类癌症的什么吗?当然,这些发现为恶魔的未来带来了希望。例如,选择性育种计划可以侧重于将具有 DFTD 抵抗力的恶魔引入野外。研究人员也可能在未来有一天能研制出一种疫苗来预防这种疾病。或者,恶魔与 DFTD 之间的进化博弈可能会自行解决。无论如何,Storfer 认为恶魔的时代还没有结束。“模型已经预测了灭绝,但它们却存活了下来,”Storfer 说。“ at this point,我认为它们不会灭绝。”

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