セックスの進化は、がん細胞に対する防御を提供する可能性があります

生物が何十億年もの間単に単純に無性生殖するのではなく、性交を始めた理由-単細胞生物や一部の植物や菌類の場合でも、それは少し謎です。 追加のエネルギーが必要であり、適切な配偶者を見つける必要があると思われるにもかかわらず、有性生殖は10億年以上前に進化しました。 一般的な理論では、性別が遺伝的多様性の恩恵により繁殖の主要な形態になり、子孫が変化する環境に適応し、種を親を悩ませるために進化した寄生虫より一歩先に保つことができます。

しかし、 PLOS Biologyの新しい論文では、フランスのモンペリエ大学とオーストラリアのディーキン大学が率いる科学者チームが、人生がセックスを持ち続けたもう1つの理由を示唆しています。それは、伝染性のガンフリーローダーの脅威です。

モンペリエ大学の進化生物学者であり、この研究の筆頭著者であるフレデリック・トーマスは、「性的生殖が進化して、伝染性の利己的な腫瘍性の不正行為細胞（以降、伝染性がん細胞と呼ばれる）による侵入を防ぐことをお勧めします」とメールで述べています。 「私たちの知る限り、生命の木全体の性の初期進化に関するこの選択的シナリオは斬新です。」

癌は、初期の生命体、原核生物、または細菌や古細菌などの細胞核のない単細胞生物にとっては問題ではありませんでした。 これらの生物は無性生殖し、特異な染色体のコピーを作成し、本質的に自分自身をクローニングします。

しかし、25億年以上前の真核生物の進化によって状況は変わりました。 これらの生物は、一連の染色体にゲノムを含む中心核を含んでいます。 真核生物のグループが一緒になって、植物から昆虫、爬虫類、哺乳類まで、地球上のすべての複雑な生命の前身である最初の多細胞生物を形成しました。 これらの生物が繁殖すると、2つの仲間から遺伝物質が寄与され、遺伝的にユニークな子孫が作成されます。

「セックスは、真核生物への移行を直接、捕食、または実際にマークしたようです」と、アイオワ大学の生物学の准教授で、有性生殖を研究しているが新しい研究には関与していなかったモーリン・ニーマンは言います。 進化生物学の大きな問題は、その理由だと彼女は言います。

セックスは本当に複雑で非効率的です。 多くの生物は、孔雀の羽など、配偶者を引き付けるという唯一の目的に役立つ特性に生物資源を投資しなければなりません。 交尾の行為自体にもリスクが伴います。 「生物はしばしば文字通り互いに結びついており、それは実際には素晴らしい状況ではありません」とニーマンは言います。 生殖の成熟に達するのに十分な成功を収めた生き物は、遺伝的公式を台無しにしたいという考えも奇妙です。 「あなたが成長して成功しているなら、あなたは一種の確実なことです。 なぜあなたはあなたと違う赤ちゃんを作りに行くのですか？」

1つの主要な理論は、Red Queen仮説として知られています。 この考えは、多細胞生物が進化するにつれて、それを悩ませた寄生虫や病原体も進化したことを示唆しています。 セックスを使用して独自の遺伝的特性を持つ子孫を作成することにより、一部の子孫は、そうでなければ種全体を脅かすバグに対する耐性を獲得する可能性があります。 有性生殖は、進化的軍拡競争の一歩先を行く方法として機能します。 （仮説の名前は、ルイス・キャロルの 『 スルー・ザ・ルッキング・グラス 』のアリスに対するレッド・クイーンの声明に由来します。「今、ここでわかるように、同じ場所にとどまるためには、できる限りのランニングが必要です」 ）

この新しい研究は、癌細胞が寄生虫の別の形態と考えられることを示唆しています。 初期の細胞が結束して単一の真核生物を形成したため、これらの生物は、全体に従属することを拒否したメンバー細胞、つまり「内部の不正行為細胞」、または癌細胞を防ぐ必要があったでしょう。 初期の多細胞生物は、他の生物からの悪性細胞の侵入、または伝染性の癌に対する防御を開発する必要もあったでしょう。

そのような初期の免疫システムは、有性生殖が周囲の生物と遺伝的に異なる子孫を作り出した場合、健康な細胞と悪性腫瘍を区別するのがより簡単な時間であったと研究は主張している。 癌細胞を標的とすることは、寄生虫や他の病原体からの圧力と同様に、性を受け入れるための進化的圧力を生み出した可能性があります。

「悪性細胞は、少なくとも私たちの意見では、進化生物学および生態学において非自己寄生虫と同じ重要性を持っているため、寄生虫や微生物叢と同じくらい重要であると考えられるべきです」とトーマスは言います。 「がんは病気だけでなく、進化の力でもあります。」

ニューオーリンズ大学で性と宿主寄生虫の相互作用の進化を研究している生物学者であるスティーブ・ジョンソンによると、この考えは進化についての強力な新しい考え方になる可能性があります。 「考えれば考えるほど、これは非常に重要な新しいアプローチになり得ると本当に信じています」と彼はメールで述べています。 「私は特に、彼らがレッドクイーンモデリングと有性生殖がユニークな種類の寄生虫である伝染性のがん細胞を減らすという考えを結びつけるのが好きです。」

「がんは、個人とともに死ぬこの利己的な現象と考えることができます」とニーマンは付け加えます。 「しかし、もしそうならなかったとしたら？ それは進化の状況をどのように変えるでしょうか？」

論文では、トーマスと同僚は、彼らの仮説が正しいかどうかを見ると予想される進化の風景への変更のいくつかをレイアウトします。 たとえば、伝染性のがんは、有性生殖種ではまれである可能性が高く、実際、これは事実です。 タスマニアデビルの顔面病変やアサリの白血病など、ほんの一例です。

チームはまた、ほとんどの無性生殖種が比較的若いか、がんに抵抗するように特別に適応されると予測しています。 そして、実際、彼らは既知の無性血統の約半分が50万歳未満であると推定されることを発見しました。 「系統の残りの50パーセントは、突然変異誘発物質に耐性があることが知られている進化的にスキャンダラスな」生物で構成されていると、新しい論文は述べています。 そのような生物は、医学的用途のための抗癌保護についてさらに学ぶために勉強する価値があるかもしれないとトーマスは言います。

しかし、性の起源が進化生物学の難しい問題と考えられているのには理由があります。 ニーマンの推定では、新しい理論の要素のうち、少なくともまだ追加されていないものがあります。 たとえば、今日の生き物の間での伝染性のがんの希少性は、この新しい理論を支持しないかもしれません。

「がんが性別を説明している宇宙では、これらの伝染性のがんが実際に非常に一般的であることが必要です」とニーマンは言います。 彼女はまた、理論の中心的な仮定の一つについて疑問を抱いている。両親と子孫の遺伝的区別は、実際に癌性感染症とうまく戦うための要因になるだろう。 「十分にテストされているかどうかはわかりませんが、これは非常に重要な仮定です。」

トーマスは、彼のチームの仮説を実験で検証する必要があることを認めていますが、この時点ではまだ不十分です。 「そのためのいくつかの方向性を提案します。最もエレガントな方法は、動物のクローニングを使用して、無性生殖に関連する癌細胞伝播のリスクを評価することです」と彼は言います。 有性生殖の新しい理論が正しい場合、胚が遺伝的に異なる胚ではなく母親の移植クローンである場合、母親ががん細胞を子孫に渡す可能性は高くなります。

チームは、環境条件に応じて性的および無性的の両方で繁殖できる海洋生物であるクローン化されたヒドラの研究も行っています。 ディーキン大学の生命科学者であり、新しい研究の共著者であるトーマス・マドセンによると、目標は「がん細胞で健康なクローンヒドラを「感染」させ、進化的反応を調査することです。感染したヒドラは、無性生殖よりも有性生殖を選択する必要があります。

しかし、セックスの起源は常に乱雑であり、ニーマンはそれがそのままであると信じています。 「生物学の複雑さと単なる乱雑さは、多元的または複数の説明と呼ばれるものを要求することが多いと思います」と彼女は言います。 「これまでに、一般的で、エレガントで、単一の、シンプルなソリューションになるとは思いません。」