Как слоны эволюционировали, чтобы стать большими и устойчивыми к раку⁠⁠

Исследование показывает, что слоны обладают большим набором генов для избегания рака, и предполагает, что эволюция способности подавлять опухоли способствовала развитию больших тел.

Дата выпуска: 4 февраля 2021 г.

Шарлотта Хсу

При прочих равных, у крупных и долгоживущих животных должен быть самый высокий риск заболевания раком.

Расчет прост: опухоли растут, когда генетические мутации заставляют отдельные клетки воспроизводиться слишком быстро. Долгая жизнь создает больше возможностей для возникновения этих раковых мутаций. То же самое и с массивным телом: у больших существ, у которых намного больше клеток, опухоли должны развиваться чаще.

Почему же тогда рак редко поражает слонов с их долгой продолжительностью жизни и гигантскими телами? Они являются одними из крупнейших в мире наземных животных.

Новое исследование раскрывает эту значительную тайну, показывая, что слоны обладают дополнительными копиями самых разных генов, связанных с подавлением опухолей.

Но это явление не уникально для слонов, говорят ученые: исследование пришло к выводу, что дублирование генов-супрессоров опухолей довольно распространено среди живых и вымерших родственников слонов, в том числе у мелких, таких как златокроты (животное, роющее норы) и землеройки-слоны (землекопы). длинноносое насекомоядное). Данные свидетельствуют о том, что возможности подавления опухолей предшествовали или совпадали с эволюцией исключительно больших тел, что способствовало этому развитию.

Исследование было опубликовано 29 января в журнале eLife биологами Винсентом Линчем из Университета Буффало и Хуаном Мануэлем Васкесом из Калифорнийского университета в Беркли.

«Одно из ожиданий состоит в том, что, когда вы получаете действительно большое тело, ваше бремя рака должно увеличиваться, потому что у вещей с большими телами больше клеток», — говорит Линч, доктор философии, доцент кафедры биологических наук в Колледже искусств Университета Нью-Йорка. «Тот факт, что это не так для разных видов — давний парадокс в эволюционной медицине и биологии рака — указывает на то, что эволюция нашла способ снизить риск рака».

В новом исследовании «мы изучили, как слоны и их живые и вымершие родственники эволюционировали, чтобы стать устойчивыми к раку», — говорит Линч. «У нас есть прошлые исследования, посвященные TP53, известному супрессору опухоли. На этот раз мы сказали: «Давайте просто посмотрим, включает ли весь геном слона больше копий супрессоров опухолей, чем вы ожидаете». Тенденция общая? Или тенденция специфична для одного гена? Мы обнаружили, что это общее: у слонов много-много-много дополнительных копий генов-супрессоров опухолей, и все они, вероятно, немного способствуют устойчивости к раку».

-

У слонов повышенная защита от рака по сравнению с родственниками

Хотя многие родственники слонов имеют дополнительные копии генов-супрессоров опухолей, ученые обнаружили, что геномы слонов обладают некоторыми уникальными дупликациями, которые могут способствовать подавлению опухолей за счет генов, участвующих в репарации ДНК; устойчивость к окислительному стрессу; и клеточный рост, старение и смерть.

«Определив, как крупные долгоживущие виды развили лучшие способы подавления рака, мы можем узнать что-то новое о том, как работает эволюция, и, надеюсь, найти способы использовать эти знания, чтобы вдохновить на создание новых методов лечения рака», — говорит Васкес, доктор философии, научный сотрудник Калифорнийского университета. Беркли, который завершил большую часть проекта, получив докторскую степень в Чикагском университете.

на рисунке Хоботные (лат. Proboscidea)

-

Связанная с этим загадка: как гигантские ленивцы и древние мега-броненосцы стали такими большими?

Слоны — отличный пример для понимания эволюции защиты от рака, потому что они принадлежат к группе млекопитающих — афротерианам, которые в основном имеют маленькое тело.

В ходе исследования были проведены поиски дополнительных копий генов-супрессоров опухолей в ДНК азиатских, африканских саванных и африканских лесных слонов, а также в геномах ряда собратьев-афротерийцев, таких как золотокроты, землеройки-слоны, каменные даманы, ламантины, вымершие шерстистые мамонты, вымершие мастодонты и многое другое.

Команда также изучила некоторые виды, принадлежащие к группе млекопитающих под названием Xenarthra, которая тесно связана с афротерианцами, и также обнаружила несколько дополнительных копий супрессоров опухолей в геномах этих животных.

Учитывая результаты, Линч задается вопросом, могло ли дублирование опухолевых супрессоров способствовать эволюции других древних крупных тел в этих группах.

(на фото Афротерии)

«Если вы выберете необычно выглядящеее млекопитающее, есть большая вероятность, что оно будет из этих групп, афротерийцев и ксенартранцев: броненосцев, трубкозубов, ленивцев, муравьедов и всех этих странных млекопитающих», — говорит Линч.

«Мы обнаружили, что в этих группах организмов, которые мы изучали, все, по-видимому, имеют дополнительные копии генов-супрессоров опухолей. Возможно, поэтому в последний ледниковый период жили гигантские ленивцы и древние мегаброненосцы. Есть даже вымерший вид родственника ламантина, называемого морской коровой Стеллера, который был размером со слона. Дополнительные копии опухолевых супрессоров, возможно, помогли всем этим животным стать очень, очень большими».

Ламантины. Hydrodamalis gigas Стеллерова корова

Древний мегаброненосец

Гигантский ленивец

https://www.buffalo.edu/news/releases/2021/02/007.html