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传染性的癌症正在威胁着塔斯马尼亚的恶魔,但是这些独特的食肉动物 - 以及他们的人类助手 - 正在以极快的速度适应,为他们的生存带来新的希望。

ued赫塔菲官方 ,丹佛/ 2019年8月12日 -悉尼大学的莫里斯动物基金会资助的研究人员发现,野生雌性塔斯马尼亚恶魔的交配习惯可能对保护物种在物种恢复计划中保持遗传多样性构成挑战。

如果在癌症中找到任何安慰,那么毁灭性疾病可能会与携带它的个体一起死亡。或者说它早就被假设了。然而,最近的研究发现了一些可传播的癌症,从一个宿主跳到另一个宿主。事实上,一种这样的传染性癌症,即犬传染性性病(CTVT),已经成功地在狗身上存活了数千年。

进化变化通常是在几千年内测量的,但在塔斯马尼亚北部的崎岖山脉中,它可以实时看到。在第一例致命的传染性癌症病例通过塔斯马尼亚恶魔种群掠过三十年后,专家们看到了15%幸存下来的生物发生了巨大变化。

研究小组发现塔斯马尼亚恶魔女性可以是多妻子,或者有多个交配伴侣,而他们的男性伴侣可能比想象的要年轻。该团队在Linnean Society的生物学杂志上发表了他们的研究结果。

在8月2日出版的科学杂志上发表的一篇新评论中,Carlo Maley和Darryl Shibata描述了这种性传播疾病的动态,这种疾病起源于一种古老的动物,生活在850万年前。

癌症通过受感染的个体的叮咬传播,通常在交配期间或当它们相互挑战下颌到下颌时。但是科学家们已经报道,着名的活泼魔鬼

恶魔面部肿瘤疾病1(DFT1)和最近发现的恶魔面部肿瘤2(DFT2)已经摧毁了野生塔斯马尼亚恶魔种群。拯救塔斯马尼亚恶魔计划是塔斯马尼亚和澳大利亚政府的一项倡议,旨在维持一个持久的,具有生态功能的塔斯马尼亚恶魔在野外的人口,拥有一个免费的DFT1和DFT2动物保险种群。

有趣的是,对CTVT中长期,多代癌症进展的探索可能会揭示人类癌症在典型疾病过程中如何演变,并可能激发治疗癌症的新方法,这仍然是全球第二大死亡原因。 。

  • 现在已经有15,000-18,000人 - 正在反击,报告了免疫反应的最初迹象。

悉尼大学的生物学家,该论文的第一作者,Tracey Russell博士说:好消息是,这些恶魔可能正在改变他们的生活史,以适应他们中间疾病的生活。多种亲子关系有好处,包括后代的遗传多样性增加,但在圈养情况下可能会出现问题,因为女性可以接触不止一个男性,这使得后代的亲子关系不明,需要确定。

癌症在不断发展,我们治疗癌症的策略需要考虑到这一点,Maley说。在未来,我们希望保持对这些不断演变的肿瘤的长期控制。CTVT非常吸引人,因为它向我们展示了癌症如何在长期内发展。

这种疾病几乎总是致命的,并且正在调查第二种病毒,但是第一次在感染的动物中检测到抗体,并且超过二十几种已经感染了癌症并存活下来。塔斯马尼亚大学的Rodrigo Hamede说:我们已经看到了那些没有感染这种疾病的动物。我们已经看到动物即使感染了这种疾病,也能存活更长时间。

在许多有袋动物物种中记录了多胎窝,但在塔斯马尼亚恶魔中没有报道过。罗素博士的团队在塔斯马尼亚岛东南部的Forestier半岛研究了一群魔鬼。研究人员从每个人的样本中提取DNA,并将幼崽的那些与潜在的父亲的那些进行比较以识别公猪。

Maley是生物设计,安全和社会生物设计中心,免疫疗法,疫苗和病毒治疗中心以及亚利桑那州立大学进化机制中心以及亚利桑那州立大学生命科学学院的研究员。他是新成立的亚利桑那癌症和进化中心(ACE)的主任。Shibata是南加州大学病理学系的教授,也是ACE中心的联合主任。

我们也看到少数动物能够使肿瘤复发 - 换句话说就是治愈癌症。每天与有袋动物一起工作的专家也报告了有助于稳定人口数量的重大行为变化。Chris Coupland是Devils @ Cradle的高级守护者,这个避难所允许游客近距离观察难以捉摸的动物,但这也保留了一个保险人口

研究人员发现,在测试的9个窝中有4个显示出多个后代的生长。更有趣的是,一些公牛是一岁鸽。魔鬼被认为在2岁时性成熟。虽然已经观察到雌性在疾病肆虐的地区作为一岁鸽繁殖,但这是男性这样做的第一个记录。

出现了不祥的迹象

  • 一种方舟,不受疾病上升的影响。

由于这是一种新发现的现象,目前尚不清楚多种亲子关系是否会增加野外的后代存活率。然而,在许多物种中,一妻多夫提供了潜在的益处,例如降低了后代男婴杀婴的风险,增加了后代的遗传多样性。

存在人类传染性癌症的例子,但它们仍然非常罕见,并且从未扩散到第二个宿主之外。然而,其他动物不那么幸运,并且可能成为一系列传染性癌症的牺牲品,其影响的严重程度各不相同。

堕落的速度非常严重,濒临灭绝的风险很大,他在与两名年轻,相对温和的魔鬼玩耍时说道。它还在那里。Coupland报告了许多有希望的趋势,特别是年轻时交配的恶魔和每年不止一次的女性。Coupland说:这是我们第一次有多次运动,这种情况越来越普遍。他补充说,这可能是由于人口密度较低。

DFTD1和DFT2是高度独特的传染性癌症形式,通过咬合从一个魔鬼传递到另一个魔鬼,这是在喂食和交配期间发生的常见行为。大多数受感染的塔斯马尼亚恶魔在发生可见肿瘤的三到六个月内死亡。原发性肿瘤通常在面部或口腔内发展,并迅速生长成转移到内部器官的大肿瘤。

1996年,一种神秘的疾病开始席卷塔斯马尼亚中部高地的动物种群。岛上的塔斯马尼亚恶魔正在死于一个可怕的面部肿瘤。起初,病毒是迅速蔓延的流行病的罪魁祸首。但是当检查受折磨魔鬼的DNA指纹时,研究人员发现了一个非凡的发现。肿瘤细胞在遗传上与魔鬼自身的健康细胞不同,但它们将从其他塔斯马尼亚恶魔中摄取的肿瘤细胞与面部肿瘤疾病相匹配。就好像已经克隆了肿瘤细胞并将其移植到每只受伤的动物身上。该疾病被确定为具有侵袭性致命的传染性癌症。

Coupland说,他们也看到幸存者在较早的年龄就变得性活跃。随着更少的恶魔,食物更丰富,竞争减少,使动物更快地达到交配重量。这些天他们似乎在一岁(一岁),而历史上它是两个。

当这些癌症肆虐一群人时,通常是较老的恶魔会死于这种疾病,因为它们往往是那些互相侵袭的人。随着年龄较大的鬼魂死亡,年轻的鬼魂没有与较大的雄性竞争而与雌性一起繁殖。

目前的评论涉及CTVT,它会导致影响狗生殖器区域的怪诞,渗出的肿瘤。当研究人员对来自这些肿瘤的细胞进行测序时,结果反映了在塔斯马尼亚恶魔中观察到的细胞。所有癌细胞都共享一系列遗传变异,这些遗传变异并未出现在狗的健康细胞中。这导致了一个惊人的结论:CTVT不仅仅是偶尔在狗身上发展的疾病。它只在一只狗身上出现过一次,从那时起就已经从一只动物传到下一只动物。

这些趋势共同帮助人口数量稳定下来。人类也在尽自己的一份力量,开发魔鬼DNA数据库,允许少数中心培育出具有最大遗传多样性的动物。我们必须对动物功能性消退的概念保持谨慎,Coupland说。

莫里斯动物基金会首席科学官Janet Patterson-Kane博士说:这一新发现的潜在适应是一个重要的发现,除了努力找到治愈这两种疾病的方法,因为我们寻求拯救塔斯马尼亚恶魔免于濒临灭绝。魔鬼正处于一场与恶性面部肿瘤疾病进化的军备竞赛中,我们将继续尽我们所能来增加他们成功的几率。

当两只患有CTVT的狗被检查时,一只在巴西,另一只在澳大利亚,每只都属于不同的品种,它们的肿瘤细胞共有近200万个在正常犬DNA中未发现的突变。虽然CTVT基因组与原始狗基因组相差很大,但随着时间的推移它仍然非常稳定。

如果魔鬼数量接近10,000,那么这是一个真正的风险。他补充说,在IUCN(国际自然保护联盟)红色名单中,魔鬼仍被列为濒危物种,正好在动物保护分类的上端。魔鬼在澳大利亚大陆的命运,在那里他们被野狗消灭,或岛上的Thylacine或塔斯马尼亚虎的灭绝提供了警示警告。

狗年

但是Hamede说魔鬼适应这种疾病的惊人速度是乐观的原因,可以提供有关人类癌症治疗的线索。他说,适应一直伴随着疾病。但它们发生在进化的时间尺度上,它们不会发生在六到八代(12-16岁)中。这是一个令人难以置信的快速演变。

与破坏塔斯马尼亚恶魔的无情癌症不同,CTVT很少致命。相反,它通常会在被狗的免疫系统清除之前持续几个月。(参见基于第一只携带CTVT的狗的基因测序的图纸。)

由Adrien Baez-Ortega及其同事最近对CTVT的调查推动了​​这种疾病的不同寻常的故事。他们的研究结果出现在当前的科学杂志中,是Maley和Shibata评论的焦点。

剑桥大学的研究员Baez-Ortega对来自全世界546只狗的肿瘤进行了测序。结果显示CTVT具有很大的古老性,已经被狗传播了4000到8500年。对于像Maley和Shibata这样的进化生物学家来说,这些发现具有启发性,部分原因在于CTCV似乎在它传播到世界各地之前就已经停止了进化。

新方向

对来自传染性癌症如CTVT的细胞的研究为对人类癌症发展感兴趣的生物学家提供了有价值的线索。检测世界各地的体细胞进化和大量的时间有助于研究人员了解癌症进化过程的微妙动态。(相反,观察个体患者细胞随时间的生死是非常困难的。)

也许CTVT的基因组测序产生的最关键的观察结果是癌症不是不可避免的进行性疾病。相反,肿瘤可能达到最佳状态,随着时间的推移可以稳定,在生物适应性方面表现出很少或没有额外的收益

  • 生存和繁殖的能力。

通常,肿瘤持续存在并通过产生大量突变而造成严重破坏。虽然其中大多数对癌细胞存活没有影响,或者甚至是有害的,但是少数传递细胞的适应性优势,提高了它们的存活率。这些被称为驱动突变,顾名思义,它们是癌症成功无情扩张的原因。驱动突变产生能够抵抗癌症治疗的细胞。

似乎CTVT在其开始后一直在中性发展,积累了不影响适应性的突变。因此,在犬中成功开发CTVT似乎只需要对基因组进行一些微小的调整。CTVT中缺乏持续的自然选择也表明该疾病对狗的存活和繁殖没有显着影响。

CTVT随时间的稳定性提供了希望,即可以驯服和控制某些对常规疗法(例如前列腺癌)具有抗性的缓慢生长的人类癌症。这可以通过所谓的适应性疗法来实现,其寻求限制肿瘤生长,而不是针对完全根除的侵袭性治疗,其总是选择抗性且通常致死的细胞变体。一项试验性临床试验将在亚利桑那州立大学亚利桑那分校的亚利桑那州校区与亚利桑那州立大学合作,在转移性乳腺癌中测试这种方法。

CTVT中细胞进化的持续探索似乎可以为一系列人类癌症中的复杂细胞轨迹和遗传转化提供进一步的见解,并激发解决该疾病的创新方法。

马利说:大多数癌症在与宿主死亡之前只能进化几十年。CTVT是一项令人难以置信的自然实验,它向我们展示了癌症达到最佳状态并不需要太多。令人惊讶的是它几千年来没有发现其他适应性,即使它感染了所有不同品种的世界各地不同环境的狗。