[科学技术]癌症竟然和寒武纪大爆发有关？

癌症科学家有一个困惑:为什么会有癌细胞？动物为什么要进化出“癌症体质”？

生物学家有一个困惑:为什么会出现寒武纪生物大爆发？为什么多细胞动物会突然出现？

一项新的理论将两者结合在一起:癌症可能是多细胞动物繁荣的副产品。

大约在5.4亿年前至5.3亿年前的寒武纪地层中出现了各种无脊椎动物化石，称为寒武纪大爆发。关于寒武纪大爆发有各种各样的解释，也成为了古生物学和地质学上的一个大悬案。

最近，瑞典隆德大学跨学科团队在最新一期《自然、生态与进化》中提出了一个关于寒武纪大爆发的新假说。他们通过肿瘤研究提出，寒武纪大爆发是由于多细胞生物的一种特殊能力，而不是氧含量增加等外界条件的变化。

对于氧气增加导致的寒武纪大爆发没有任何意义

大约40亿年前，地球上诞生了生命，但5-6亿年前，多细胞动物出现并迅速进化成各种类别。

至于寒武纪大爆发，有一种假说认为是因为大气中的氧浓度增加，可以供养更复杂更大的动物。但是有证据表明寒武纪之前氧气急剧增加。其他研究人员指出，简单的动物需要出奇低的氧气水平。

瑞典隆德大学古生物学家艾玛·哈-马兰德博士在一封电子邮件中告诉《科技日报》记者，根据“高氧气导致大爆发”的传统假设，“很难理解氧气浓度增加之前动物是什么样子的”。他们如何准备和等待？虽然很小，但所有组织都变得更厚了？不，不太可能。而且没有证据支持高氧假说。证据显示，寒武纪之前氧气充足，寒武纪期间氧气没有变化。”

富氧最初威胁到多细胞生命

哈·马兰德博士联系了隆德大学肿瘤生物学家马西曼教授，他研究缺氧与肿瘤的关系长达20年；隆德大学肿瘤生物学家史博士也加入了进来。他们想测试一个肿瘤的技能，和寒武纪大爆发有关系吗？

“干细胞特征”对所有多细胞生命都至关重要。“干细胞”是可以发育成各种功能细胞的“干”细胞。我们从受精卵到胚胎干细胞都是一步一步划分的，干细胞在我们的一生中成为功能细胞。比如小肠壁细胞要每2-4天更换一次，这取决于干细胞分裂。

“缺氧被认为是对生命的威胁，但我们忘记了缺氧是多细胞生命在精确时间和条件下的先决条件。我们的干细胞，即形成新组织的细胞，对氧气极其敏感。”沼泽男解释道。

多细胞生命可以操纵一种“愚弄”细胞的蛋白质，使它们认为自己在高氧环境中缺氧，从而保持干细胞的特性。这种机制避免了高氧对干细胞的负面影响。由Muslaman领导的研究小组观察到，癌细胞可以劫持这种机制，所以即使肿瘤处于高氧环境中，它仍然可以在“假缺氧”环境中保持干细胞的特性。

“我们颠覆了传统观点:缺氧对动物细胞来说一般不成问题，高氧环境将对复杂的多细胞系统构成根本性挑战。没有额外的工具，氧化环境会使组织特异性干细胞过早成熟。”马西曼说。

癌症还是寒武纪生物超能力的失控

哈·马兰德告诉《科技日报》记者，她开始关注肿瘤与寒武纪大爆发的关系。有三个机会:“第一，家人同事都得了癌症，于是开始听癌症科学的新闻，读Lineweaver和Davis。肿瘤反映了进化的观点；其次，我参加了一个地质学家和生物学家的会议，觉得我们被困在了旧模型里，没有提高对寒武纪大爆发的认识。第三，有个微生物学导师教我:什么地质学家不能繁殖，微生物学家可以在实验室繁殖，所以我需要回到实验室去研究多细胞生物的兴起。”

哈·马兰德等人可以说采取了不同的方法，他们的假设与地质和生物观测相一致:早在寒武纪之前，地球上就有足够的氧气。寒武纪动物成功的关键是癌细胞利用的机制。从这个角度来看，癌症是我们生活在高氧环境中的进化副产品。

Ha Mallender和musliman都很惊讶，之前从来没有人思考过含氧环境和更新组织之间的矛盾。“当然，很多人会凭直觉不同意，但一旦你重新考虑氧的作用，把它看成是影响干细胞特性、阻碍组织更新的物质，那么来自不同领域的令人困惑的观察就会被整合。”马西曼说。

“当我们想到这一点时，高氧而不是低氧是一个挑战。这的确是一个“发现”的时刻。”哈·马兰德告诉记者，在新的视角下，“癌症是一种特别有用的能力的结果；当这种能力得到控制，有助于我们在富氧环境中活得更久，但失去控制会导致肿瘤。"

(本文部分材料来自隆德大学新闻稿)

其他相关理论

有性生殖促进物种的爆发

根据理论，根据化石资料，真核生物在大约9亿年前就出现了有性生殖，但实际上有性生殖出现的更早。有性生殖的发生在整个生物世界的进化中起着极其重要的作用。因为有性生殖提供了遗传变异，可能会进一步增加生物多样性，这也是寒武纪大爆发的原因之一。

收割者的出现和进化是关键

美国生态学家斯坦利提出了一个生态学理论来解释寒武纪大爆发，即收获原理。斯坦利认为，在前寒武纪的25亿年中，海洋是由原核蓝藻等简单的初级生产者组成的生态系统。该系统中的群落在生态学上属于单一不变的群落，其营养级简单而独特。因为物理空被这个小而大的生物群落顽强地占据着，这个群落的进化非常缓慢，从来没有丰富的多样性。

寒武纪大爆发的关键是食草动物的出现和进化，也就是吃原核细胞的原生动物(蓝藻)的出现和进化。收割者创造了空，使生产者更加多样化，生产者多样性的增加导致了更具体的收割者的进化。营养级金字塔向两个方向快速发展:下层生产者增加了许多新物种，丰富了物种多样性；上层增加了新的收获者，丰富了营养级多样性。导致整个生态系统的生物多样性不断丰富，最终导致寒武纪大爆发。

钙的出现起到了巨大的作用

美国科学家发现的证据表明，海洋中钙的出现可能在寒武纪大爆发中起了很大作用。

三名美国科学家检查了早寒武世时期海底形成的一些盐晶体。发现早寒武世的钙含量至少比原始世代高三倍。研究人员指出，当火山在地中海山脊爆发时，钙应该被注入热海水中。

他们强调，高水平的地壳活动和钙注入使早期生命进化出贝壳和骨骼，以解决海水中钙含量增加带来的潜在毒性。

寒武纪大爆发是一种幻觉

根据理论，进化是渐进的，所谓的“爆炸”只是首次在生物化石记录中发现了早在前寒武纪就广泛存在和发展的生物，而其他生物地球化学群可能是由于地质记录不完整而“缺失”的，这是前寒武纪地层经历的热和压力造成的，其中的化石被破坏了。

但科学家发现，前寒武纪化石沉积物中存在大量细菌、蓝藻等简单原核生物，因此这种解释不具有说服力。