适者生存– 塔斯曼尼亚恶魔的进化反应

文/韦文曦

提起塔斯曼尼亚,一个位于澳洲墨尔本南端的一个岛屿,你会想到什么?薫衣草?生蚝?野生动物?

塔斯曼尼亚东北一角有一个地方叫威廉山国家公园(Mt. William National Park) ,沿岸有长长的海滩,那里有不同的野生动物。其中一种像小狗一样大小的夜行动物,是仅有的袋獾。它们身上长着黑色的短毛、尖尖的牙齿,争夺食物会斗过你死我活,交配的时候雄性也会咬着雌性,它们身体上那些大大小小的伤口是最平常不过,而且叫声恐怖得令人打颤, 因此袋獾被早期的欧洲人改了一个不太受欢迎的名字,叫做塔斯曼尼亚恶魔(Tasmanian devil)。

由于威廉山国家公园有丰富的野生动物,荷兰摄影师巴斯很喜欢在那里拍摄,而拍摄恶魔是他的兴趣。1996 年的某一天,他如常的架好帐篷,并用不同食物引诱恶魔来临,好让他能多拍几张相片。终于有一刻被他等到了,可是这一只恶魔竟然让他看到发呆,巴斯连忙拍下照片,并把照片送到塔斯曼尼亚的自然保育部门给那里的动物学家看,但没有一个野生动物专家知道发生什么事情。

后来硏究发现,这些肿瘤叫做袋獾面部肿瘤病(Devil Facial Tumour Disease – DFTD) ,属于接触传染性癌症(Contagious cancer)。肿瘤细胞是由突变了的神经鞘细胞(Schwann cell)引起[1],并透过一只恶魔咬另一只恶魔而传染。基因分析发现癌细胞具有极高的复制能力,而这些具侵略性的癌细胞成功地从一只恶魔传到另一只。可是恶魔的免疫系统没有能力认出这些外来的癌细胞,因此不能杀死他们。于是癌细胞便能够逃过这些免疫守卫并在恶魔身上迅速生长。

这些肿瘤多长于面部及颚骨,肿瘤细胞更会令面部组织溃烂而引发细菌感染。如果肿瘤长在口腔内,便会阻碍恶魔进食而令它们活活饿死。到目前为止,相信超过十万头恶魔已被传染,导致只剩下总数的百分之十,根据IUCN 国际自然保护联盟的定义,恶魔现已列为濒危物种红色类别的濒危级别。

接触传染性癌症并不多见。为什么这种传染性肿瘤会发生在恶魔身上?其中一个原因是恶魔的遗传多样性太低。如果没有遗传多样性,一个物种便很难适应环境所带来转变,因而增加了物种灭绝的可能性。假如某种疾病发生在一个群体,而某一段DNA 序列的差异性可以令这个群体对那种疾病产生抵抗力,那么拥有那段DNA 的个体便能继续生存。但如果多样性甚低的话,可以选择的并不多,这个群体便未必能进化而适应某种疾病或环境。

物竞天择,便是达尔文进化论的其中一个重要基础。

最近科学家从塔斯曼尼亚三个不同地方的恶魔找到接近三百只没有感染面部肿瘤病的恶魔和刚开始的发病的恶魔DNA [2]。基因图谱分析显示两个地区对这个疾病有强烈的选择性(selection),而两个地区当中的五个基因,包括CD146、 CD90 、 CBL2 、 USP2和MRT2都与免疫功能和癌症风险有关。透过统计学分析,在几代的恶魔已对面部肿瘤病有很大的基因组反应(genomic response) ,也即是说,恶魔的免疫系统可能已进化并适应这个恐布的疾病。

恶魔对面部肿瘤病的进化反应对这个物种得以继续生存或有一点希望。塔斯曼尼亚当局已检查并挑选一定数量没有病变的恶魔,并把它们安置在名叫Maria Island小岛和Forestier半岛上[3],希望塔斯曼尼亚恶魔这个物种不再受这个疾病伤害并得以继续繁殖。而暂时没有证据显示恶魔的肿瘤细胞可以传到其他动物及人类。

 

参考文章:

  1. Grueber et al. (2015) Genomic insights into a contagious cancer in Tasmanian devils.  Trends in Genetics.  DOI: 10.1016/j.tig.2015.05.001
  2. Epstein B et al (2016)Rapid evolutionary response to a transmissible cancer in Tasmanian devils.  Nature Communications.  DOI: 10.1038/ncomms12684
  3. Save the Tasmanian Devil

作者简介:韦文曦,英国牛津大学医学科学博士毕业。硏究兴趣为癌症病变及测试、干细胞以及再生医学硏究等。喜欢生命科学,并希望把生物科技资讯从象牙塔?带给普罗大众。

原文刊于作者博客