Происхождение жизни и происхождение рака
Космолог Пол Дэвис, привыкший размышлять о жизни на других планетах, задался вопросом: как рак вписывается в историю жизни на Земле? Поскольку рак – ровесник самой многоклеточной жизни, рассуждал он, то и происхождение рака должно быть связано с происхождением жизни.
Итак, давайте отступим на шаг. Как появилась жизнь на Земле?
Жизнь на Земле зародилась примерно 3,8 млрд лет назад, примерно через 750 млн лет после появления планеты[184]. Простые органические молекулы, возможно, спонтанно сформировались в древней атмосфере Земли. Знаменитые эксперименты Стэнли Миллера в 1950-х гг. показали, что электрические разряды, действующие на смесь кислорода, аммиака и воды, похожую по составу на древнюю атмосферу, могут создавать простые аминокислоты. Но эти органические молекулы еще не были клетками.
Самые первые клетки появились, когда самокопирующиеся молекулы – рибонуклеиновые кислоты (РНК) – оказались обернуты мембраной, которая называется фосфолипидным бислоем – этот бислой и по сей день служит основой для клеточных мембран человека. Мембрана защитила РНК от суровых внешних условий и помогла ей эффективно размножаться. Эти древние клетки жили в море питательных веществ, получая пищу и энергию прямо из окружающей среды. Пока питательные вещества были доступны, они выживали, но всегда оставались на грани вымирания.
Основополагающей директивой жизни, даже на такой ранней стадии эволюции, было «Плодитесь и размножайтесь». Размножение требует роста, генерации клеточной энергии и способности передвигаться, чтобы найти более благоприятную среду. Даже вирусы, неразумные частички нуклеиновых кислот, которые находятся где-то на границе между живыми и неживыми существами, имеют биологический императив – размножаться. Они, может быть, и не живые в полном смысле этого слова, но запрограммированы на размножение – для этого им требуется помощь клеток носителя.
Прокариоты – это первые, самые простые организмы, появившиеся из первичного бульона. Понадобилось еще 1–1,5 млрд лет, чтобы появились более сложные организмы – эукариоты, в клетках которых содержатся организованные механизмы вроде ядра и органелл. Специализированное ядро содержит все гены, необходимые для размножения. Органеллы (буквально «миниатюрные органы») – это субклеточные структуры, благодаря которым становится возможным обособление, необходимое для конкретных функций, например производства белков или выработки энергии.
Органелла, которая называется митохондрией, вырабатывает энергию в клетке. Считается, что, в отличие от остальных органелл, митохондрии когда-то были отдельными клетками-прокариотами. Когда ранние эукариотические клетки стали усложняться, митохондрии обнаружили, что могут жить внутри этих клеток, установив с ними взаимовыгодные отношения. Митохондрии, находясь внутри клеток, получали защиту, а взамен вырабатывали для них энергию в форме аденозинтрифосфата (АТФ). Эти взаимоотношения со временем эволюционировали, и сегодня клетки не могут выжить без митохондрий, и наоборот. Митохондрии есть во всех клетках млекопитающих, не считая эритроцитов.
Митохондрии содержат собственную ДНК, что говорит об их происхождении как отдельных клеток. Их главной функцией считается выработка АТФ с помощью окислительного фосфорилирования, но еще митохондрии – это ключевые регуляторы апоптоза, контролируемой клеточной смерти.
На начальном этапе истории Земли, в эпоху протерозоя, кислорода в атмосфере было очень мало, и большинство клеток вырабатывали энергию анаэробно (без кислорода). Атмосфера Земли начала меняться после появления фотосинтезирующих организмов. Энергия солнечного света вступала в реакцию с углекислым газом, побочным продуктом этого взаимодействия был кислород, и он начал медленно накапливаться в атмосфере.
Это стало огромной проблемой для других древних одноклеточных организмов, потому что кислород при неверном обращении токсичен. Именно по этой причине в нашем организме такие мощные механизмы антиоксидантной защиты. Митохондрии используют кислород для собственных нужд, перерабатывая глюкозу посредством окислительного фосфорилирования. Это позволяет более эффективно вырабатывать АТФ и одновременно нейтрализует часть ядовитого кислорода. В результате эволюции у современных клеток млекопитающих есть сигнальные пути и для аэробного (окислительное фосфорилирование), и для анаэробного (гликолиз) производства энергии, которые задействуются в разной степени в зависимости от потребностей в энергии.
Переход от простых прокариотических клеток к более сложным эукариотическим, со специализированными органеллами и митохондриями, стал огромным эволюционным скачком. Протисты[185] (например дрожжи) – это простые одноклеточные эукариоты, но их клетки намного сложнее и крупнее, чем клетки бактерий. Все живые существа в первой половине истории жизни на Земле были одноклеточными. Следующим большим эволюционным барьером стала многоклеточность.
Переход к многоклеточности
Одноклеточные организмы – эгоистичные существа: они живут, растут, размножаются и делают практически все остальное самостоятельно. Они никому не помогают, и никто не помогает им. Их главная директива – обеспечить собственное выживание и размножение. Чтобы быть успешным, одноклеточный организм конкурирует с окружающими клетками за ресурсы. Но клетки, которые работают вместе, имеют огромное преимущество над клетками, которые работают в одиночку.
Многоклеточные организмы появились примерно 1,7 млрд лет назад – скорее всего, поначалу это были простые скопления или колонии одноклеточных эукариот. Со временем взаимовыгодное сотрудничество между клетками сделало возможной специализацию, а затем и существование истинных многоклеточных организмов. Специализация, разделение труда и межклеточная коммуникация сделала эти организмы больше, сложнее и лучше приспособленными к жизни, чем простые одноклеточные организмы. В человеческом теле более 200 типов специализированных клеток, которые разделяют на пять широких категорий: эпителиальная ткань, соединительная ткань, кровь, нервная ткань и мышцы.
Но эта новая сложность потребовала новых правил сотрудничества между клетками. Собравшись вместе, отдельные клетки должны учиться жить и работать вместе – точно так же, как отдельные люди, живущие в большом городе. Одноклеточный организм подобен человеку, живущему в уединенной хижине в лесу. Он может делать что угодно, потому что рядом нет никого, кто мог бы быть недоволен. Он может хоть весь день ходить голым, если захочет. А многоклеточные организмы похожи на большие густонаселенные города. В городах должны быть правила, регулирующие допустимое поведение. Человека, который ходит голым по улицам города, могут арестовать. Потребности многих перевешивают потребности одного. В обмен на отказ от некоторых индивидуальных свобод общество делает возможным специализацию, разделение труда и коммуникацию. Сложная организация позволяет городам и странам доминировать над окружающей средой. Такой вот компромисс.
Город, где живет множество людей, и многоклеточные организмы отдают предпочтения, которые выгодны коллективу. Некоторые жители города могут погибнуть ради блага других – например солдаты, пожарные или полицейские. В многоклеточном организме некоторые клетки, например лейкоциты иммунной системы, могут быть принесены в жертву ради блага всего организма.
Клетки должны следовать строгим правилам общения и координации, если хотят жить и работать вместе. Приоритеты клеток в многоклеточных организмах уже совсем не такие, как в одноклеточных. Одноклеточные организмы конкурируют с другими клетками ради собственной выгоды. Многоклеточные организмы сотрудничают с другими клетками, чтобы принести пользу всему коллективу клеток, из которых состоит организм.
Многоклеточные организмы конкурируют с другими организмами за пищу, но вот на клеточном уровне все клетки в этом организме сотрудничают между собой.
На клеточном уровне одноклеточные и многоклеточные организмы имеют несколько важных различий: рост, смертность, мобильность и гликолиз.
* Способ действия.
Одноклеточные организмы растут и размножаются любой ценой. Это их единственное предназначение в жизни, их состояние по умолчанию. Бактерия в чашке Петри или грибок в кусочке хлеба никогда не оставляет попыток расти и размножаться. Они остановятся, только если закончатся ресурсы.
Напротив, многоклеточные организмы тщательно контролируют рост, используя гены, которые способствуют росту (онкогены), и гены, которые его подавляют (супрессоры опухолей). Клетки могут расти только тогда, когда им говорят – в нужном месте и в нужное время. Клетка печени не может вырасти у вас на кончике носа. А еще клетки печени не могут расти до тех пор, пока не станут размером с холодильник – тогда они стеснят легкое, которое живет прямо по соседству. Как говорится в пословице, хорошие заборы – хорошие соседи. Такая организация гарантирует благополучие всего организма, а не отдельной клетки.
Точно так же различается подход к росту у одного человека и целого города. Выживальщик-одиночка в лесу ничем не ограничен. Он может построить себе сколь угодно огромный дом там, где хочется. Рост для него – это хорошо. А вот в городах рост очень тщательно контролируется. Вы не можете просто взять и построить сарай на территории соседа. Эти правила гарантируют сотрудничество. Рост обычно невыгоден, потому что пространство ограничено. Если ваша территория будет расти, это произойдет за счет территории соседа. Рост всего города – хорошо, а вот рост населения внутри города – плохо, если сам город не расширяется.
Одноклеточные организмы бессмертны, потому что могут размножаться бесконечно долго. Количество делений у одноклеточных организмов, например дрожжей, не ограничено. Если питательных веществ достаточно, дрожжи будут и дальше расти и размножаться. Например, есть дрожжевые закваски, которым больше 100 лет, а из них до сих пор готовят хлеб[186]. Дрожжи растут и размножаются бесконечно, пока у них есть для этого условия. Клеточная линия дрожжей бессмертна.
А вот клеточным линиям в многоклеточном организме жить вечно не разрешается. Каждый раз, когда они размножаются, их теломеры слегка укорачиваются, и, когда они достигают критической длины, клетки больше делиться не могут. Клеточная линия достигает стадии одряхления. Старые клетки, которые делились уже слишком много раз, приговариваются к смерти через апоптоз. После того как они уже не могут приносить пользы, их удаляют из организма – ради его же блага.
Выживальщик-одиночка в лесу может жить в своем доме сколько угодно долго – даже если крыша уже протекает, а стены вот-вот рухнут. В городе же обветшавшие дома сносят, чтобы другие люди не пострадали. Потребности многих важнее, чем потребности одного человека.
Движение – это естественное состояние одноклеточных организмов. У них нет никаких обязательств оставаться в определенном месте. Они передвигаются, чтобы найти самую благоприятную для себя среду. Бактерии изобрели множество замечательных способов передвижения. Одни используют для этого органеллы-жгутики, которые функционируют похоже на пропеллеры. Другие бактерии подергиваются и скользят, используя для этих целей органеллы, известные под названием пили IV типа.
Одноклеточные организмы сполна пользуются и преимуществами пассивного движения. Например, в неблагоприятных условиях дрожжи переходят в дремлющее состояние – превращаются в споры, которые подхватывает и разносит ветер. Некоторые споры найдут благоприятную среду для роста, снова активизируются и прорастут. Другие – не найдут и будут и дальше выжидать. Пекарские дрожжи, например, могут много лет пролежать в пластиковом пакетике, а потом снова активизироваться, когда их положат в теплую воду.
Движение особенно полезно для выживания одноклеточных организмов потому, что они сильно зависимы от окружающей среды. Дрожжи, которые слишком долго остаются на одном месте, могут израсходовать все свои ресурсы и погибнуть. Способность к передвижению дает им возможность найти обилие ресурсов в другом месте, чтобы и дальше плодиться и размножаться.
Напротив, многоклеточные организмы должны сделать все, чтобы их клетки оставались строго на нужных местах и никуда не передвигались. Клетки взаимодействуют и зависят друг от друга, так что должны быть в нужном месте в нужное время. Печень зависит от легочных клеток, которые добывают кислород, а остальной организм зависит от клеток печени, которые очищают кровь. Чтобы весь этот механизм работал, каждая клетка должна быть на своем месте. Легочная клетка не может просто взять, запрыгнуть в кровеносный сосуд и отправиться на тусовку к печени. В многоклеточных организмах есть специальные сложные системы – молекулы клеточной адгезии, – которые удерживают клетки на нужном месте.
Движение – это состояние одноклеточных организмов по умолчанию, а вот клетки многоклеточных организмов по умолчанию неподвижны (находятся в стазисе). Движение происходит на уровне всего организма, а не отдельной клетки. Организмы передвигаются, а вот клетки внутри организмов – нет.
Человек, который живет в чистом поле, может путешествовать, куда захочет. Если в каком-то месте хорошие условия, он остается там. Если нет – перебирается на новое место. Многие древние человеческие племена были кочевыми – они переходили с места на место, разыскивая пищу и избегая встреч с врагами. Но вот человек, живущий в Нью-Йорке, не может пойти, куда ему заблагорассудится. Он не может, например, просто взять и войти в чужой дом – это называется незаконным проникновением. Это одно из многочисленных правил, которые приходится соблюдать, живя в обществе.
Пища перерабатывается в клеточную энергию в форме АТФ. Эволюция выработки энергии проходила в три этапа: гликолиз, фотосинтез и окислительный метаболизм.
Древняя атмосфера Земли была бедна кислородом (анаэробные условия), так что первой появившейся формой производства энергии был гликолиз. Этот процесс расщепляет молекулу глюкозы на две молекулы АТФ и две молекулы молочной кислоты и не требует кислорода. Все современные человеческие клетки умеют осуществлять процесс гликолиза.
Следующим важным эволюционным шагом в переработке энергии стал фотосинтез, появившийся примерно 3 млрд лет назад. Распространение фотосинтезирующих бактерий привело к росту концентрации кислорода в атмосфере.
Доступность кислорода сделала возможным появление третьего важного типа выработки энергии: окислительного фосфорилирования, которое осуществляется митохондриями. Окислительное фосфорилирование – это сжигание глюкозы с помощью кислорода, которое дает 36 молекул АТФ на одну молекулу глюкозы – это огромный шаг вперед по сравнению с гликолизом, который дает всего две молекулы АТФ. Человеческие клетки, если доступен кислород, практически всегда используют именно окислительное фосфорилирование. Большинство одноклеточных организмов используют более примитивный механизм, гликолиз, а вот большинство эукариотических клеток прибегают к окислительному фосфорилированию.
Итак, подведем итог. Одноклеточные организмы отличаются от многоклеточных четырьмя главными характеристиками:
1. Они растут.
2. Они бессмертны.
3. Они передвигаются.
4. Они используют гликолиз (еще это называется эффектом Варбурга).
Ничего не напоминает? А должно напоминать: ровно те же четыре признака являются отличительными особенностями рака! Это ведь не может быть простым совпадением? Отличительные особенности рака одновременно являются еще и свойствами одноклеточных организмов. Рак появляется из клеток, являющихся частью многоклеточного организма, но вот его поведение очень напоминает поведение одноклеточного организма.
Это выглядит как ответ на каком-нибудь школьном экзамене: раковые клетки отличаются от здоровых точно так же, как одноклеточные организмы – от клеток многоклеточного организма. Если смотреть с этой точки зрения, то сходство между раковыми клетками и одноклеточными организмами становится заметно даже сильнее.
Специализация
Человек, живущий в одиночестве в лесу, должен самостоятельно выполнять все задачи, необходимые для выживания: собирать еду, охотиться, защищать себя, шить одежду и т. д. Он не сможет прожить долго, если умеет только проводить налоговые аудиты. Общество позволяет людям специализироваться: становиться фермерами, охотниками, пекарями, торговцами и т. д. Кооперация и координация обеспечивают бо́льшую эффективность, и эта сложная организация в конечном итоге помогла человечеству выйти в открытый космос, построить суперкомпьютеры и разделить атом. Но за пользу, получаемую от специализации, приходится расплачиваться утратой некоторых других функций.
Одноклеточные организмы могут надеяться только на себя, поэтому выполняют все функции, необходимые для выживания, самостоятельно; они не могут специализироваться для выполнения одной-единственной функции. Микроскопия раковых клеток показывает, что они примитивны, или дедифференцированны (менее специализированы). С прогрессом рака клетки становятся более примитивными на вид, теряя все больше «высших» специализированных функций. К раковым клеткам часто применяется термин анаплазия, от греческого ана («задом наперед») и плазис («формирование»). Раковые клетки словно бы движутся назад по эволюционной лестнице.
Особенно это очевидно на примере рака крови, например острого миелоидного лейкоза (ОМЛ). Нормальный костный мозг вырабатывает незрелые белые и красные кровяные клетки – бласты. После созревания они выпускаются в кровеносную систему. Эти бласты обычно составляют менее 5 % костного мозга, и в кровеносной системе их найти нельзя. Определяющий признак ОМЛ – присутствие более 20 % незрелых бластов в костном мозге. А еще они нередко встречаются в кровеносной системе – это зловещий признак. Прогрессирование рака – это движение в обратном направлении, к менее развитым, более примитивным, менее специализированным клеточным формам.
Рак уходит от специализированного функционирования к чистому размножению и росту. Нормальные клетки молочной железы специализированы – когда необходимо, они вырабатывать молоко. А вот клетку рака молочной железы производство молока не интересует – ее интересует в основном только производство других раковых клеток. Клетку рака кишечника не интересует усвоение питательных веществ – она занимается в основном только собственным ростом и размножением.
Многоклеточность делает возможным разделение труда и специализацию по структуре и функционированию. Увеличенные размеры и сложность помогают многоклеточному организму доминировать в окружающей среде. Клетки печени специализированы, чтобы работать с намного большей эффективностью. Но, с другой стороны, они настолько специализированы, что не могут выжить сами по себе. Вы можете поместить на землю несколько бактерий, и они, вполне возможно, размножатся и будут процветать. Но если вы бросите на землю кусок печени, он просто умрет.
Автономия
Выживальщик-одиночка, живущий в лесу, полностью автономен. Житель Нью-Йорка обязан следовать множеству правил и законов. Он должен платить налоги, следовать правилам поведения, установленным в его жилищном комплексе, придерживаться социальных норм.
Одноклеточные организмы – сами себе хозяева, обладающие полной автономией. Раковые клетки – точно такие же: они не следуют правилам. Клетки рака груди не соблюдают границ молочной железы – они дают метастазы в другие органы. Клетки рака груди не подчиняются приказам мозга, гормональным сигналам или любым другим нормальным методам контроля, которые используются в организме. Раковые клетки растут ради собственной выгоды, а не выгоды организма.
Одноклеточные организмы, в отличие от многоклеточных, не признают никакой ответственности за окружающую среду. Они просто выживают, уничтожая конкурентов за еду и ресурсы.
Клетки многоклеточных организмов обязаны строго подчиняться приказам. С помощью гормонов им передаются очень подробные инструкции. Если уровень инсулина в крови высокий, клетки не могут не впустить в себя глюкозу. Они не обладают автономией. Клетки в целом не могут существовать вне организма. Ваше легкое не копается по ночам в холодильнике. Мы не заглядываем во двор к соседской печени, чтобы поздороваться с ней, когда выгуливаем собаку. Вы не кричите своему желудку «Опять забыл опустить сиденье унитаза?!»
Одноклеточные организмы, в отличие от многоклеточных, не признают никакой ответственности за окружающую среду. Они просто выживают, уничтожая конкурентов за еду и ресурсы.
Разрушение носителя
Выживальщик-одиночка может думать о чистоте окружающей среды, а может и не думать. Он может выбрасывать мусор в реку, чтобы его унесло течением, и он стал чьей-нибудь чужой проблемой. А вот в городе тщательно следят за местной средой. Мусор нужно выбрасывать в строго определенные места. Проезжать на машине по тщательно постриженному соседскому газону нельзя.
Одноклеточные организмы не признают никакой своей ответственности за окружающую их среду. Дрожжи прилагают все силы, чтобы уничтожить своих соседей – бактерии, потому что они – конкуренты за еду и другие ресурсы. Сэр Александр Флеминг заметил, что пенициллиновая плесень выделяет вещество, которое убивает все окружающие бактерии. Именно так был открыт первый в мире современный антибиотик, пенициллин.
Раковые клетки, как и одноклеточные организмы, уничтожают все вокруг себя. Раковая опухоль растет за счет соседей, уничтожая все окружающие ткани. Чем хуже приходится соседям, тем лучше, наверное, при этом раку. Рак похож на того парня, который специально проедет на своем пикапе по соседскому газону. Конкурентное преимущество можно получить двумя способами: либо самому стать лучше, либо сделать других хуже. И та, и другая стратегии работают. Добро пожаловать в джунгли.
Как и в обществе, клетки в многоклеточном организме должны быть хорошими соседями. Многоклеточные организмы должны поддерживать в порядке внеклеточную среду (ее еще называют внеклеточным матриксом), чтобы не навредить соседям. Нормальные клетки печени, например, не могут просто взять и выкинуть отходы своей жизнедеятельности на «соседний двор», в легкое. Нормальные клетки молочной железы не могут просто взять и начать уничтожать соседние клетки кожи.
Экспоненциальный рост
Одноклеточные организмы размножаются, делясь на две дочерние клетки. Если ресурсов достаточно, популяция удваивается с каждым поколением – это приводит к очень быстрому экспоненциальному росту. Экспоненциальный рост характерен для рака, но не для клеток многоклеточных организмов. Печень взрослого человека, например, остается примерно одного и того же размера, потому что миллионы «новорожденных» клеток печенью уравновешиваются гибелью других миллионов клеток. Как уже говорилось выше, многоклеточные организмы тщательно контролируют рост, не дозволяя ничем не сдерживаемой экспансии популяции.
Вторжение в новые среды
Одноклеточные организмы часто вторгаются и эксплуатируют новые среды в бесконечном поиске новой пищи. Плесень, появившаяся на кусочке хлеба, будет расти, пока не покроет весь кусок целиком.
Рак, подобно одноклеточным организмам, вторгается повсюду и может колонизировать новые среды – этот процесс называется метастазированием. Клетки рака груди могут выжить в печени. Клетки рака легких – в мозге. Распространение инфекции по организму тоже часто называют метастазами. Например, инфекция может начаться в почках, распространиться по кровеносной системе и заразить сердечные клапаны. Подобные метастатические инфекции нередко бывают смертельно опасны.
Клетки многоклеточных организмов соблюдают строгие границы: они не могут выжить вне отведенных для них мест. Здоровая клетка молочной железы не выживет в печени – это совершенно чуждая для нее среда. Клетка легкого не выживет в мозге.
Конкуренция за ресурсы
Одноклеточные организмы безжалостно конкурируют друг с другом за ресурсы. Каждая бактерия – сама за себя. Клетки, которые успеют схватить достаточно еды, выживут и размножатся. Те, которые не успеют, умрут. Рак точно так же конкурирует за ресурсы с соседними клетками, не задумываясь ни о каких коллективных целях. Раковая клетка съест всю глюкозу, что найдет, даже если для этого придется лишить глюкозы здоровые клетки. Больные раком часто теряют огромные объемы мышечной и жировой ткани, потому что рак пожирает сам себя. Этот процесс, распространенный на поздней стадии многих видов рака, называется раковой кахексией.
Клетки многоклеточных организмов не конкурируют друг с другом за ресурсы, например глюкозу. Когда ресурсов мало, они делятся по строгим правилам. Например, в голодное время отключаются механизмы менструации и размножения, рост волос замедляется, а ногти становятся хрупкими. Немногие доступные ресурсы направляются на выживание организма; некоторыми отдельными клетками можно пожертвовать. В сравнительно ненужных клетках запускается апоптоз.
Геномная нестабильность
Генетическое разнообразие помогает виду эволюционировать и выживать в непредсказуемой среде. Одноклеточные организмы размножаются бесполым путем, разделяясь на две дочерние клетки, генетически идентичные родительской. Если гены передаются со 100-процентной точностью, то генетического разнообразия не будет вообще. Для того чтобы обеспечить генетическое разнообразие, одноклеточные организмы должны мутировать.
Микроорганизмы часто увеличивают скорость генетических мутаций, реагируя на стресс. Для этого они используют сложные механизмы, например анеуплоидию[187], ошибки репликации при редактировании, проскальзывание полимеразы, амплификацию генов, дерегулирование репарации ошибочно спаренных нуклеотидов и рекомбинацию при ограниченной гомологии[188]. Эти процессы даже по названию кажутся сложными – и они такие и есть на самом деле. Здесь отлично подходит пословица «хочешь жить – умей вертеться»: одноклеточные организмы при необходимости находят способы увеличить число мутаций.
Раковые опухоли, как мы знаем благодаря тщательнейшим исследованиям, тоже полны генетических мутаций. Рак может мутировать чуть ли не лучше, чем любая другая существующая клетка. Генетическая мутация – это один из отличительных признаков рака, фундаментальная способность, которая делает рак… ну, раком. Для одноклеточных организмов и раковых клеток способность мутировать полезна, а вот для многоклеточных организмов – вредна.
Многоклеточные организмы обеспечивают генетическое разнообразие с помощью полового размножения, при котором смешиваются гены родителей, но даже при объединении двух наборов генов предпочтение отдается геномной стабильности. Клетки настолько взаимозависимы, что мутация в одной клетке обычно негативно влияет на другую. Если клетка легкого мутирует и перестанет функционировать, от этого пострадает весь организм. Мутация в одном гормональном сигнальном пути, скорее всего, подействует заодно и на другой, и все посыплется, словно домино. Поэтому в многоклеточных организмах развились механизмы репарации ДНК, которые замедляют естественную скорость мутаций.
Мутации позволяют одноклеточным организмам обеспечивать генетическое разнообразие, чтобы справиться с нестабильностью окружающей среды. Клеткам в многоклеточных организмах не нужно иметь дело с нестабильной средой, потому что условия сравнительно статичны. Ионный состав окружающей жидкости поддерживается в очень жестких границах. Температура тела сравнительно постоянна.
Парадигма рака как простейшего, вторгшегося в организм, объясняет, почему рак намного больше похож на инфекцию, чем другие хронические болезни человека, например болезни сердца.
Эволюционная парадигма
Рак происходит из клеток многоклеточного организма, но ведет себя в точности как одноклеточный организм. Это потрясающее, новаторское открытие. Мы наконец-то получили ответ на старый как мир вопрос: что такое рак? Общепринятый ответ, который давала парадигма рака 2.0, довольно долго звучал следующим образом: рак – это клетка со случайно накопившимися генетическими мутациями. Но Дэвис и другие увидели, что происхождение рака связано с происхождением самой жизни. Рак, как бы невероятно это ни прозвучало, – одноклеточный организм. Многоклеточная жизнь – это сотрудничество. Одноклеточная – соперничество. Подобное возвращение к фенотипу древнего предка называется атавизмом – возвращением к более ранней версии или к эволюционному прошлому.
Человеческая цивилизация развилась от маленьких групп людей, конкурирующих друг с другом, до огромных обществ, которые работают вместе. Увеличение размера и сложности и появление специализации помогает городам доминировать. Точно так же и жизнь на Земле развилась от одноклеточной к многоклеточной. Увеличение размера и сложности и появление специализации помогает многоклеточным организмам (в частности, людям) доминировать. Рак – это что-то вроде постапокалиптического мира «Безумного Макса», где маленькие банды людей сражаются друг с другом за ресурсы.
С виду горожанин и выживальщик-одиночка в лесу очень сильно различаются между собой, но на самом деле они очень похожи – просто вынуждены сталкиваться с разными ситуациями. В лесу люди соперничают, в городе – сотрудничают. Но что случится в городе, где разрушатся системы закона и порядка? Сотрудничать станет сложно; начнутся вандализм, грабеж и разбой. «Каждый сам за себя» – вот единственный способ выжить в беззаконной среде. Горожанину приходится вести себя все более и более похоже на выживальщика. Проблема – не только в семени, но и в почве.
Рак – это разрушение межклеточного сотрудничества. Раковое преображение происходит, когда клетка в хорошо функционирующем обществе начинает вести себя как одноклеточный организм из-за нарушения клеточного «закона и порядка». В городах всегда есть силы правопорядка; точно так же и в нормальных клетках есть сильные противораковые механизмы, в которых задействованы клетки иммунной системы. Когда работа иммунной системы подавляется и правила межклеточного сотрудничества нарушаются, клеткам приходится возвращаться обратно к программе «выжить любой ценой». Рак перестает следовать правилам и начинает грабить и нападать на соседние клетки.
Если с вами не сотрудничают, то приходится либо соперничать, либо умирать. Это возвращение к одноклеточности наносит просто убийственный удар по организму. Поскольку все многоклеточные организмы развились из одноклеточных, все многоклеточные формы жизни содержат базовые сигнальные пути, необходимые раку. Семена рака, таким образом, есть в каждой клетке каждого многоклеточного животного. Происхождение рака неразрывно связано с происхождением само́й многоклеточной жизни.
Но почему эта клетка, которая изначально была частью многоклеточного сообщества, начинает вести себя как одноклеточный организм? Лишь одна сила в биологической вселенной может заставить ее это сделать.
Эволюция.