自然:佩托悖论的第一个证明

2021年12月31日/Bion/-体内的细胞可以看作是微小的箭头目标，每个细胞都容易受到致命的癌症箭头的攻击。特定动物的细胞越多，寿命就越长，积累有害细胞突变最终导致癌症的机会就越大。至少，这是直觉告诉我们的。

然而，许多细胞数量巨大的大型动物，包括大象和鲸鱼，不仅活到老，而且癌症发病率非常低。这个生物难题被称为佩托悖论。简而言之，这个悖论指出，物种的大小和寿命应该与癌症的发病率成正比，但不同物种的真实数据表明，这种关系并不成立。

在一项新的研究中，美国亚利桑那州立大学生物计算、安全和社会设计中心研究员Carlo Maley与国际同行讨论了Peto Paradox的最新意义，强调了科学在整个生命树上对癌症的理解。相关研究成果于2021年12月22日在线发表在《自然》杂志上，标题为“哺乳动物的癌症风险”。

癌症死亡率的系统发育分布和顺序差异。图片来自自然，2021，doi :10.1038/s 14586-021-04224-5。

这些作者分析了同类中最大的跨物种数据库——来自动物园记录的成年哺乳动物生命库，包括191个物种的110，148个个体。他们的目的是评估各种哺乳动物的物种特异性癌症死亡率，以严格的定量方式重新审视Peto悖论，并探索与人类和动物对抗疾病相关的潜在癌症抑制机制。

这项研究提供了迄今为止对佩托悖论最深入的评价。他们的发现提供了确凿的证据，表明癌症死亡的风险在很大程度上与哺乳动物物种的体重和成年预期寿命无关。这个悖论的解决方案是，物种更大尺寸和寿命的进化伴随着强大抗癌机制的共同进化。

无休止的战斗

与癌症的斗争最近取得了一些成功。根据美国癌症协会的数据，2020年的年度统计数据显示，癌症死亡率经历了有史以来最大的单年下降。然而，尽管癌症治疗取得了重大进展，癌症仍然是一个主要杀手。仅在美国，据估计去年就有60多万人死于癌症。

这场灾难不仅限于人类。事实上，这项新的研究指出，各种哺乳动物物种都有很大的癌症负担，尤其是在一些由人类照顾的哺乳动物中，成年人群中死于癌症的人数可达到惊人的20% ~ 40%。

虽然癌症是地球上所有多细胞物种的事实，但这种疾病在选择受害者时很少是民主的。某些物种的癌症发病率明显更高或更低，科学家仍在努力解释原因。

这项新研究探索了一些令人惊讶的发现，包括一些食肉哺乳动物具有异常高的癌症易感性。这些作者发现，这种差异与饮食密切相关，在吃其他哺乳动物的哺乳动物中，癌症发病率最高，尽管其他因素也起着重要作用。

更多细胞，更多问题？

多细胞生物，无论是简单的还是高度复杂的，当它们的细胞分裂时都会面临挑战。当DNA复制机制不能忠实复制60亿个碱基对的编码时，就会发生细胞突变。辐射等环境因素也会破坏DNA的完整性，导致突变。

这些突变大多对生物体的健康没有明显影响。然而，一些突变会引起破坏性的连锁反应，导致癌症。

当生物体长大，体内获得更多细胞时，这个问题可能会加剧。另一个关键因素是随着时间的推移突变的积累，年龄也是癌症的一个关键风险因素。这种趋势很容易在所有种类的哺乳动物物种中观察到，包括狗和人类。

然而，尽管这一常识性规则适用于特定物种，但这些作者在观察一系列不同的哺乳动物物种时，却看到了完全不同的情况。在这些哺乳动物物种中，大型和长寿的哺乳动物物种通常被认为是茁壮成长的，它们的癌症发病率非常低。

流行病学专家理查德佩托首次表达了这一明显的矛盾。他研究了人类和老鼠的癌症发病率，发现这两个物种的癌症发病率大致相同。鉴于人类细胞的数量大约是老鼠的1000倍，而人类细胞的寿命是老鼠的30倍，这就提出了一个难题。更令人惊讶的是，大型长寿野生动物似乎没有表现出明显更大的癌症倾向。

大自然似乎在大而长寿的物种中遇到了癌症问题，并给出了一些解决方案，这些方案根据所涉及的物种而有所不同。这些作者提出的癌症抑制机制可能为在其他动物(包括人类)中抑制癌症提供线索。

探索悖论

虽然佩托悖论的基本观点早已得到公认，但其科学证实始终是一个挑战。到目前为止，现有的数据还不足以从样本量、年龄分布、物种亲和力和死亡原因等方面得出支持佩托悖论的坚定结论。

这项新的研究利用了一个名为动物信息管理系统(Zims)的大数据集，该数据集汇编了成年非家养哺乳动物的年龄、性别、死亡/生命状态和死后病理数据等详细信息。这种丰富的跨物种信息库对于全面分析佩托悖论非常重要。

在动物园调查中观察到食肉动物患癌症的高风险。这可能是由于使用黄体酮和其他形式的激素避孕药，以及动物园动物的延迟怀孕。这两个因素与人类癌症的产生有关，也与非家猫的癌症有关。

然而，这些作者认为避孕措施不能完全解释食肉动物患癌症风险的增加。如果能够解释清楚，数据中明显的性别差异就会显露出来，女性食肉动物应该会表现出更高的癌症发病率。相反，一个关键的决定因素似乎是饮食。