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在一项最大规模的鸟类癌症易感性研究中,亚利桑那州立大学的研究人员描述了繁殖率和癌症易感性之间的有趣关系。
这项研究由一个国际科学家团队进行,分析了 108 个物种的 5700 多例鸟类尸体解剖数据。他们发现,每窝产卵较多的鸟类患癌症的几率更高。这些发现为鸟类繁殖和生存之间的进化权衡提供了新的见解,并对整个生命之树的健康和疾病产生了影响。
通过研究不同的能量分配策略如何影响鸟类的癌症发展,研究人员对研究人类癌症的相关机制有了更深入的了解。这一发现可能有助于制定预防和治疗癌症的新策略,凸显了跨物种生物学研究的相互关联性。
“鸟类之所以与众不同,原因有很多,其中之一就是鸟类患癌症的几率比哺乳动物要低,而我们不知道其中的原因,”新研究的通讯作者卡洛·马利说。“我们想了解鸟类如何避免患癌症,看看我们能否利用这一点来帮助预防人类的癌症。”
马利是亚利桑那癌症和进化中心主任、生物计算、安全和社会生物设计中心的研究员,也是亚利桑那州立大学生命科学学院的教授。
该小组的研究成果发表在《进化、医学和公共卫生》杂志上。
这项研究由来自亚利桑那州立大学、加州大学圣巴巴拉分校、北卡罗来纳州立大学和几所欧洲大学的跨学科研究团队进行。该团队汇集了进化生物学、兽医学和癌症研究方面的专业知识。
合作与癌症
虽然癌症几乎对所有多细胞生物来说都是一种始终存在的危害,但鸟类患癌症的易感性和风险因素尚未像哺乳动物那样得到广泛研究。鸟类和所有其他生物都拥有有限的能量资源,它们可以分配给各种功能。当更多的能量用于繁殖时,用于维持身体健康的能量就会减少,这可能导致更高的患病风险,包括癌症。
生命史理论是进化生态学的一部分,它研究进化压力如何影响不同生命功能之间的权衡。在鸟类中,繁殖率高且在抚养后代方面投入大量资金的物种可用于 DNA 修复的能量较少,这使得它们更容易患上癌症。正如作者之前所表明的那样,哺乳动物的情况可能也是如此。
此类研究还有助于解释为什么一些长寿物种(它们往往生育较少后代,在维持和长寿方面投入更多)的癌症发病率可能较低。相比之下,繁殖率高、寿命较短的物种可能会优先考虑繁殖,而不是长寿和维持,这增加了它们患癌症的几率。
“有趣的是,根据我们关注的生殖特征,生殖和身体维持之间的权衡并不总是明确的,”共同第一作者 Stefania Kapsetaki 说。“例如,投资于与增加生殖相关的特征并不总是意味着减少与身体维持相关的特征的投资。重要的是要记住,禽类癌症流行的模式受到多种相互作用的因素的影响,其中一些是已知的,另一些尚待发现。”
研究发现,鸟类的体型或寿命与癌症风险之间没有显著相关性,这与预期相反。这些结果凸显了生物学中一种称为“佩托悖论”的现象,即体型较大、寿命较长的动物有时尽管有更多可能癌变的细胞,但癌症发病率却较低。
在早期的研究中,马利和他的同事探索了包括鲸鱼和大象在内的大型哺乳动物如何发展出复杂的癌症抑制策略,这可能为人类对抗癌症提供线索。
这项研究发现,窝数越多(每窝产卵越多)的鸟类罹患恶性癌症的几率明显更高。这表明生殖机制和癌症防御机制之间存在潜在的权衡。孵化期长度、雌雄体质差异以及鸟类性别等其他因素与癌症患病率没有显著相关性。
生育成本
这一发现为越来越多的证据表明生殖投资与动物患病风险有关。研究人员利用先进的统计技术来解释不同鸟类之间的进化关系,使他们能够识别出可能源自自然选择而非偶然的模式。这表明,不同的生态位可能存在最佳的癌症防御水平,而这些水平偶尔会因环境变化而发生变化。
癌症易感性数据来自 25 家不同的动物机构 25 年来进行的尸检,生命史信息则来自现有的鸟类生物学科学数据库。研究人员强调,他们的研究结果基于生活在人类照料下的鸟类,在某些方面可能与野生种群不同。
未来研究的途径
这项研究为未来的研究提出了新的问题:产卵数量与癌症风险之间关系背后的分子机制是什么?生态因素如何影响野生鸟类种群的癌症易感性?对于癌症发病率极低的鸟类,它们是如何预防癌症的?
这一发现可能对鸟类物种的护理和保护产生影响。
动物园和野生动物中心可能需要更仔细地考虑对产仔数量较大的物种进行癌症筛查。此外,将癌症风险作为总体人口健康管理的一部分,可能会对濒危鸟类的保护工作有益。
这项研究证明了将进化思维应用于癌症生物学的价值。通过研究不同物种如何控制癌症风险,研究人员可能会发现新的预防和治疗策略,这将使人类和兽医受益。
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