Крупные животные болеют раком чаще, что опровергает устоявшееся научное убеждение

Новое исследование, охватившее сотни видов животных, впервые проверило давнее научное предположение о связи между распространённостью рака и размером тела.

Если у крупных животных больше клеток, а рак возникает из-за их «сбоя», то самые крупные животные на Земле — слоны и киты — должны быть полны опухолей. Однако десятилетиями этому было мало доказательств.

Многие виды, похоже, полностью опровергают это ожидание. Например, волнистые попугайчики печально известны среди владельцев домашних животных своей склонностью к раку почек, несмотря на вес всего в 35 г. В то же время рак является причиной лишь около 2% смертности среди косуль (весом до 35 кг).

Парадокс Пето заключается в том, что более крупные и долгоживущие виды должны иметь более высокую распространённость рака, но, похоже, этого не происходит. Ещё в 1977 году профессор сэр Ричард Пето отметил, что, если считать по клеткам, мыши, по-видимому, имеют гораздо более высокую восприимчивость к раку, чем люди. Это привело к предположению, что более крупные виды должны были развить естественные защитные механизмы от рака.

С тех пор было выявлено несколько примеров такой защиты. Например, у азиатских слонов, вида с заметно низкой распространённостью рака, более 20 копий гена-супрессора опухолей (TP53) по сравнению с нашей единственной копией. Однако учёным ещё предстоит найти более широкие доказательства среди множества видов животных.

Наше новое исследование ставит под сомнение парадокс Пето. Мы использовали недавно собранный набор данных о распространённости рака у более чем 260 видов амфибий, птиц, млекопитающих и рептилий из учреждений дикой природы. Затем, используя современные статистические методы, мы сравнили распространённость рака между животными.

Мы обнаружили, что более крупные виды действительно имеют больше случаев рака по сравнению с мелкими. Это верно для всех четырёх основных групп позвоночных, а значит, традиционная интерпретация парадокса Пето не выдерживает критики. Но на этом история не заканчивается.

На первый взгляд, наши выводы, казалось, противоречили другой давней научной идее. Правило Копа гласит, что эволюция неоднократно благоприятствовала увеличению размеров тела из-за преимуществ, таких как улучшенные способности к хищничеству и устойчивость. Но почему естественный отбор подталкивал виды к признаку, несущему врождённый риск рака?

Ответ кроется в том, насколько быстро эволюционирует размер тела. Мы обнаружили, что у птиц и млекопитающих, которые достигли больших размеров быстрее, распространённость рака снижена. Например, обыкновенный дельфин, Delphinus delphis, эволюционировал, чтобы достичь своего крупного размера тела — вместе с большинством других китов и дельфинов (китообразных), — примерно в три раза быстрее, чем другие млекопитающие. При этом китообразные, как правило, имеют меньше рака, чем можно было ожидать.

Крупные виды сталкиваются с более высоким риском рака, но те, кто достиг этого размера быстро, эволюционировали механизмы для его смягчения, такие как более низкие темпы мутаций или улучшенные механизмы репарации ДНК. Таким образом, наши выводы не противоречат правилу Копа, а уточняют его.

Крупные тела часто эволюционируют, но не так быстро в группах, где бремя рака выше. Это означает, что угроза рака могла повлиять на темпы эволюции.

Люди эволюционировали до нашего нынешнего размера тела относительно быстро. Исходя из этого, можно ожидать, что у людей и летучих мышей будет схожая распространённость рака, потому что мы эволюционировали гораздо, гораздо быстрее. Однако важно отметить, что наши результаты не могут объяснить фактическую распространённость рака у людей. Да и оценить эту статистику непросто.

Рак у человека — сложная для изучения история, с множеством типов и множеством факторов, влияющих на его распространённость. Например, многие люди имеют доступ не только к современной медицине, но и ведут разный образ жизни, влияющий на риск рака. По этой причине мы не включали людей в наш анализ.

Борьба с раком

Понимание того, как виды естественным образом развивают защиту от рака, имеет важное значение для медицины человека. Например, голый землекоп изучают из-за его исключительно низкой распространённости рака в надежде открыть новые способы профилактики или лечения рака у людей. Лишь несколько случаев рака когда-либо наблюдались у землекопов в неволе, поэтому точные механизмы их устойчивости к раку в основном остаются загадкой.

В то же время наши выводы поднимают новые вопросы. Хотя у птиц и млекопитающих, которые эволюционировали быстро, по-видимому, есть более сильные противораковые механизмы, у амфибий и рептилий такой закономерности не наблюдалось. Более крупные виды имели более высокую распространённость рака независимо от скорости их эволюции.

Это может быть связано с различиями в их регенеративных способностях. Некоторые амфибии, например саламандры, могут регенерировать целые конечности — процесс, который включает много деления клеток, чем может воспользоваться рак.

Рассмотрение рака в эволюционном контексте позволило нам выявить, что его распространённость действительно увеличивается с размером тела. Изучение этой эволюционной «гонки вооружений» может открыть новые представления о том, как природа борется с раком — и как мы могли бы сделать то же самое.