Στη δεκαετία του 1970, μύδια άρχισαν να πεθαίνουν μυστηριωδώς στην πολιτεία Μέιν και στον κόλπο Τσέζαπικ στα ανοικτά του Ατλαντικού Ωκεανού. Χρόνια αργότερα, οι επιστήμονες εντόπισαν τον ένοχο: μια παράξενη μορφή καρκίνου που εξαπλώθηκε στα οστρακοειδή σαν επιδημία.
Στους ανθρώπους, ο καρκίνος συνήθως εμφανίζεται όταν κάποια από τα κύτταρα αρχίζουν να μεταλλάσσονται και να πολλαπλασιάζονται ανεξέλεγκτα. Ωστόσο τα οστρακοειδή προσβάλλονταν από ανεξάρτητα κύτταρα που προέρχονταν από άλλα οστρακοειδή. Το ξένο καρκινικό κύτταρο πολλαπλασιάστηκε μέσα στο νέο ξενιστή και στη συνέχεια κάποια από αυτά τα καρκινικά κύτταρα διέφυγαν και επιτέθηκαν σε άλλα οστρακοειδή. Οι επιστήμονες επισημαίνουν πως και άλλα είδη οστρακοειδών προσβάλλονται από αυτόν τον μεταδοτικό καρκίνο. Τώρα, οι ερευνητές διαπίστωσαν πως αυτό συμβαίνει εδώ και αιώνες, ίσως και χιλιάδες χρόνια.
«Δεν φαίνεται βιολογικά πιθανό ότι αυτοί οι καρκίνοι ευθύνονται για τους θανάτους των οστρακοειδών», δήλωσε ο Έιντριαν Μπαέζ-Ορτέγκα, υπολογιστικός βιολόγος στο Ινστιτούτο Wellcome Sanger στην Αγγλία και συγγραφέας μιας από τις δύο μελέτες για τον καρκίνο που δημοσιεύθηκαν την περασμένη Δευτέρα (2/10). «Παρόλα αυτά είναι μακροχρόνιοι», πρόσθεσε.
Το 2015, οι ερευνητές ανέλυσαν δείγματα DNA από οστρακοειδή που προέρχονταν από τον Καναδά, το Μέιν και τη Νέα Υόρκη. Η γενετική ανάλυση έδειξε ότι τα καρκινικά κύτταρα δεν ανήκαν στα ζώα από τα οποία προέρχονταν. Αντίθετα, ήταν όλα συγγενικά μεταξύ τους, προερχόμενα από ένα μόνο προγονικό κύτταρο. Μέχρι τότε, οι ερευνητές γνώριζαν μεταδοτικούς καρκίνους μόνο σε δύο θηλαστικά: στο διάβολο της Τασμανίας και στους σκύλους.
Ο καρκίνος στους διαβόλους της Τασμανίας προκαλεί όγκους στο πρόσωπο του μαρσιποφόρου. Όταν τα ζώα δαγκώνουν το ένα το άλλο κατά τη διάρκεια τσακωμών ή ζευγαρώματος, «ανταλλάσσουν» καρκινικά κύτταρα. Η ασθένεια έχει εξαφανίσει το 90% του συνόλου του είδους. Κατά τη διάρκεια του ζευγαρώματος οι σκύλοι μπορεί να εμφανίσουν έναν καλοήθη καρκίνο. Τα καρκινικά κύτταρα αναπτύσσονται γύρω από τα γεννητικά όργανα αλλά το ανοσοποιητικό σύστημα των σκύλων συνήθως καταστρέφει τους εισβολείς μέσα σε λίγες εβδομάδες.
Η ανακάλυψη των μεταδοτικών καρκίνων στα μύδια έδωσε ώθηση για έρευνα σε άλλα οστρακοειδή. Μέχρι στιγμής, οι επιστήμονες έχουν δημοσιεύσει μελέτες σχετικά με τον μεταδοτικό καρκίνο σε οκτώ ακόμη είδη, συμπεριλαμβανομένων των μυδιών και των κυδωνιών.
«Θα βρεθούν κι άλλα υποστηρίζει ο Μάικλ Μέτζγκερ, βιολόγος στο Pacific Northwest Research Institute στο Σιάτλ.
Τα τελευταία χρόνια, ο Δρ. Μέτζγκερ και οι συνάδελφοί του προσπάθησαν να καταγράψουν όλες τις μεταλλάξεις που προέκυψαν από τότε που τα καρκινικά κύτταρα έφυγαν από το πρώτο μύδι και έγιναν μεταδοτικά. Ο Δρ. Μπαέζ-Ορτέγκα και οι συνεργάτες του πραγματοποίησαν παρόμοια μελέτη για το κυδώνι, το οποίο ζει κατά μήκος των ακτών του Ατλαντικού στην Ευρώπη.
Αντί να εξετάσουν την αλληλουχία μικροσκοπικών δειγμάτων DNA από τα καρκινικά κύτταρα, οι ερευνητές ανέλυσαν ολόκληρο το γονιδίωμα καθώς και εκείνο των ζώων. Στη συνέχεια, μπόρεσαν να συγκρίνουν το DNA τόσο από τα υγιή κύτταρα των ζώων όσο και από τα άρρωστα, ώστε να βρουν τις εκατοντάδες χιλιάδες μεταλλάξεις που προέκυψαν στους μεταδοτικούς καρκίνους.
Ορισμένα καρκινικά κύτταρα είχαν κοινές μεταλλάξεις που δεν ανιχνεύθηκαν σε άλλα. Αυτό το μοτίβο αποκάλυψε πώς προέρχονταν από έναν κοινό πρόγονο. Οι ερευνητές σχεδίασαν το «οικογενειακό δέντρο» και διαπίστωσαν πως στα μύδια έχει δύο παρακλάδια: το ένα οδηγεί σε καρκινικά κύτταρα από μύδια που ζούσαν στο νησί του Πρίγκιπα Εδουάρδου και το άλλο οδηγεί σε εκείνα που βρέθηκαν στις βορειοανατολικές ακτές των ΗΠΑ.
Οι ερευνητές εξέτασαν τον αριθμό των μεταλλάξεων που έχουν συσσωρευτεί στα διάφορα κλαδιά του οικογενειακού δέντρου ώστε να υπολογίσουν πόσο καιρό πριν απελευθερώθηκε το αρχικό προγονικό καρκινικό κύτταρο. Υπολόγισαν ότι έγινε μεταδοτικό πριν από περισσότερα από 200 χρόνια ή ίσως μερικούς αιώνες νωρίτερα.
Ο Δρ. Μπαέζ-Ορτέγκα και οι συνεργάτες του κατέληξαν στο συμπέρασμα ότι οι καρκίνοι των κυδωνιών είναι εξίσου αρχαίοι, αν και δεν μπόρεσαν να καταλήξουν σε μια εκτίμηση. «Πιθανότατα είναι χιλιάδων ετών», δήλωσε.
Και στα δύο είδη, ο καρκίνος πιθανότατα ξεκίνησε από ένα κύτταρο του ανοσοποιητικού που μεταλλάχθηκε και πολλαπλασιάστηκε. Αυτά τα κύτταρα στη συνέχεια αποβλήθηκαν στο νερό, απορροφήθηκαν από ένα άλλο οστρακοειδές και αναπτύχθηκαν ξανά σαν καρκίνος. Τελικά, τα καρκινικά κύτταρα απέκτησαν μεταλλάξεις που τους επέτρεπαν να επιβιώνουν στο νερό για μήνες πριν βρουν νέο ξενιστή.
Μελέτες σε διαβόλους της Τασμανίας και σκύλους αποκάλυψαν ότι το DNA των καρκίνων τους έχει αλλάξει ελάχιστα. Η διαπίστωση αυτή δεν είναι κάτι περίεργο στην περίπτωση των διαβόλων της Τασμανίας, οι οποίοι πιθανώς εμφάνισαν αυτή τη μορφή καρκίνου πριν από 40 χρόνια. Ωστόσο ο καρκίνος στους σκύλους εμφανίστηκε πριν από 11.000 χρόνια. Και σε όλο αυτό το διάστημα, τα καρκινικά κύτταρα έχουν αποκτήσει μόνο μέτριες αλλαγές στο γονιδίωμά τους.
Αντίθετα, τόσο στα μύδια όσο και στα κυδώνια, τα καρκινικά κύτταρα έχουν υποστεί πολλούς γύρους δραστικών αλλαγών. Ορισμένα καρκινικά κύτταρα κατέληξαν με επιπλέον χρωμοσώματα – εκατοντάδες από αυτά, σε ορισμένες περιπτώσεις. Ορισμένα έχασαν μεγάλα τμήματα DNA. Σε άλλες περιπτώσεις, διπλασιάστηκε ολόκληρο το γονιδίωμα.
Οι δυο ερευνητές δεν μπορούν να εξηγήσουν πώς οι μεταδοτικοί καρκίνοι επιβίωσαν επί αιώνες σε αυτή την κατάσταση γενετικού χάους.
«Αυτό το επίπεδο αστάθειας είναι συνήθως θανατηφόρο για ένα καρκινικό κύτταρο», εξήγησε ο Δρ. Μπαέζ-Ορτέγκα.
Η Μπεάτα Ουτζβάρι, εξελικτική οικολόγος στο Πανεπιστήμιο Deakin στην Αυστραλία, η οποία δεν συμμετείχε στη μελέτη, δήλωσε ότι οι μαζικές μεταλλάξεις θα μπορούσαν να εξηγηθούν από τον τρόπο με τον οποίο αναπαράγονται οι μεταδοτικοί καρκίνοι. Αντί να συνδυάζουν δύο σύνολα DNA από ένα ωάριο και ένα σπέρμα οστρακοειδούς, οι καρκίνοι κλωνοποιούνται μόνοι τους.
Αυτό σημαίνει ότι συμπεριφέρονται περισσότερο σαν βακτήρια παρά σαν ζώα. Και όπως τα βακτήρια, προσπαθούν να νικήσουν τον ανταγωνισμό τους – άλλους καρκίνους – προχωρώντας σε ταχύτερες μεταλλάξεις, δήλωσε η εξελικτική οικολόγος. Σημείωσε δε, ότι η νέα μελέτη για τα κυδώνια αποκάλυψε ότι ένα μόνο ζώο μπορεί να προσβληθεί από δύο διαφορετικούς μεταδοτικούς καρκίνους.
Ο Δρ. Μέτζγκερ ελπίζει ότι λύνοντας αυτόν τον γρίφο, ο ίδιος και άλλοι επιστήμονες ίσως μπορέσουν να αποκαλύψουν κάποια «μυστικά» του καρκίνου που μπορεί να ισχύουν όχι μόνο για τα οστρακοειδή αλλά και για τους ανθρώπους. Εξετάζει επίσης τα γονιδιώματα των οστρακοειδών για να δει αν έχουν αναπτύξει νέους τρόπους να αντιστέκονται στον εισβάλλοντα καρκίνο.
«Η φύση έχει ουσιαστικά πραγματοποιήσει ένα τεράστιο πείραμα», δήλωσε ο Δρ. Μέτζγκερ. «Αν υπάρχει ένας τρόπος με τον οποίο ένα ζώο έχει αναπτύξει αντίσταση στον καρκίνο, θέλω να μάθω ποιος είναι αυτός», κατέληξε ο ερευνητής.
