癌症|生物进化的选择：癌症长满生命之树
进化与癌症如影随形，进化塑造了生命也同样创造了癌症 。在生命之树上，从海绵到仙人掌，从狗到大象，科学家都发现了它们身上存在进化的遗迹——癌症 。但同时我们也发现了抑制肿瘤的新机制 。
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此外，肿瘤促进基因在这样的鹿角中也会被表达，基因测序结果显示，与癌症相关的基因（原癌基因）在鹿的祖先中一直受到正向选择[16] 。这些鹿角表明，性选择的性状（因为雌性更可能与拥有较大鹿角的雄性交配）可能会增加癌症易感性[17] 。
要成为一个体型巨大的生物就需要细胞的增殖能力更强——这是它们长到这么大的体型并维持其体型大小的前提条件，这也意味着它们患癌症的风险更大 。但是当我们比较各个不同的物种时，这种关系就不存在了 。大象和其他生命史缓慢的生物在演化过程中获得了一些高招，让它们既能够拥有巨大的体型，又可以抵抗癌症 。
大象拥有很多额外的肿瘤抑制基因TP53拷贝，使得它们的癌症发病率很低 。（而我们人类只有两个TP53拷贝，一个来自母亲，另一个来自父亲 。）前文说过，TP53有助于控制细胞增殖，当细胞受损太大而无法修复时，则会诱发程序性细胞死亡 。TP53就像基因组的作弊探测器，监测细胞的异常行为，并做出相应的反应 。TP53 只是众多肿瘤抑制基因中的一个，但它是最重要的一个：它能通过监测DNA损伤这样的异常情况，来帮助细胞维持健康状态 。如果它检测到损伤，就会停止细胞分裂周期，直到问题解决 。如果出现的问题无法解决，TP53 将启动细胞自杀程序，开启一系列的信号转导，最终导致细胞凋亡 。由于TP53拷贝的额外存在，大象的这些癌症抑制功能也格外强大：它们对DNA损伤特别敏感，因此当损伤发生时，它们的细胞更容易启动自毁程序 。研究分析显示大象有40个TP53基因拷贝，大象细胞在辐射照射下很容易自毁[18] 。
大象并非唯一为了让体型更大而演化出癌症抑制系统的生物 。北亚利桑那大学的演化生物学家马克·托利斯（Marc Tollis，也是我们研究小组的成员）发现座头鲸基因组中存在凋亡基因的重复 。与体型较小的鲸目动物（包括抹香鲸、宽吻海豚和虎鲸）相比，座头鲸在演化过程中更偏向于负责细胞周期控制、细胞信号传递和细胞增殖的基因[19] 。
调节与受控
细胞自由和细胞控制之间的平衡是一个动态的过程，终生存在 。像TP53这样的基因并不会不停地表达蛋白质——如果这样，它会把走钢索的我们推得太靠右，也会产生一定的代价（如过早衰老或生育能力低） 。大象不仅平衡更倾向于右侧，与体型小的动物相比，大象在保持平衡方面也更小心、更积极 。体型大而又长寿的动物需要更强的癌症抑制系统和更精细的调控机制，以使生物体在其寿命期限之内保持在这条钢索上的平衡 。这不仅仅是表达更多的基因产物、提高细胞控制强度的问题，也是一个需要在正确的时间表达适量的基因产物的问题，这样才能保障基因产物表达平衡，否则生物体细胞将陷入混乱 。
那么生物体如何调控那些调控因子呢？一个方法就是构造基因网络（基因之间的连接，使它们可以受到彼此状态的影响），包括从促进细胞自由到促进细胞控制之间的所有基因 。通过监测和影响基因产物的表达，这些网络可以帮助生物体在更长的时间里保持这种微妙的平衡（正如我们前面看到的TP53的信号监测功能） 。
主要负责让平衡偏向细胞自由（促进细胞增殖）的基因是最古老的基因，它们早在单细胞生物时期就出现了 。而主要负责让平衡偏向细胞控制的基因是在单细胞向多细胞过渡的时期演化出现的 。这些基因中的许多有时被称为看护基因，它们有助于加强细胞之间的合作，使多细胞有机体成为可能 。但还有另一类基因：处在促进自由的“单细胞”基因和加强控制的“多细胞”基因之间的基因[20] 。这些基因被称为守门基因，有助于保持整个系统的平衡、动态地响应变化，根据需要分别向平衡的两侧发送信号来进行调整 。
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