當19世紀的德國博物學家呂佩爾(Eduard Rüppell)首次發現裸鼴鼠的時候,出現在他眼前的,是一種類似初生小老鼠的生物:裸露的皮肉皺皺巴巴,突兀的牙齒甚至穿透了面部皮膚。這種動物的外觀如此令人不適,以至于他認為這并非一個新物種,而是某種患病的鼠類,或者突變產生的怪胎。
裸鼴鼠生活在東非的肯尼亞、埃塞俄比亞等地,作為一種奇特的嚙齒目動物,它們跟豪豬的親緣關系比跟老鼠更近。這些高度近視的生物終生生活在地下,一個典型的裸鼴鼠社區覆蓋足球場大小的區域,四通八達的洞穴網總長可達4公里。它們反向跑的速度和正向跑一樣快,當雨季來臨,它們能在幾周內搬運數噸泥土。
最開始,內羅畢大學的研究員怎么都搞不明白,為什么在同一洞穴網中的一個裸鼴鼠種群中,幾乎很少有懷孕或生育的雌性。直到20世紀50年代,答案才逐漸清晰:裸鼴鼠是“真社會性”的生物。它們雖是哺乳動物,習性卻和螞蟻或蜜蜂類似。一窩裸鼴鼠中,一只“鼠后”負責生育,兩三只具有繁殖能力的雄鼠專事交配,其他兩三百只則是勞碌的“工鼠”,負責挖掘植物塊莖、看守洞穴,以及與偶爾入侵的蛇戰斗。
這種“真社會性”在哺乳動物中十分罕見,目前僅僅出現在裸鼴鼠中,及其近親達馬拉蘭鼴鼠身上。其他近似的案例如狐獴(沒錯,就是獅子王里的丁滿,也是少年派神秘小島上成群結隊的那種生物),只能算是很不嚴格的社會化組織。
它還是哺乳動物中唯一的冷血動物,壽命長達30年,跟體形相近卻活不過3年的倉鼠、家鼠相比,算得上是長壽明星。它們對普通機械刺激如擠壓、針刺等,有著正常的應激反應,卻感覺不到一些特殊的刺激,比如強酸和辣椒素。如果這些還不夠讓你驚訝,那么還有一個事實:它們是不會患癌癥的兩種哺乳動物之一。
裸鼴鼠因此被列入了全基因組測序的動物名錄,科學家們希望,裸鼴鼠的秘密最終能幫助人類了解癌癥和衰老,活得更為健康長久。
倫敦大學瑪麗皇后學院的動物學教授??怂梗–hris Faulkes),攻讀博士期間還在研究狐獴的生活習性。然而當英國于1987年首次引進裸鼴鼠之后,他就一發不可收拾地投入到對這種動物的研究中。
他的研究對象活了二十多年,只有幾只死去,而在美國的實驗室中,還有活了32年依然活蹦亂跳的裸鼴鼠。它們不但長壽,而且幾乎沒有任何典型的衰老跡象,“鼠后”依然和雄鼠交配、生育,絲毫沒有繁殖力下降的趨勢。其他裸鼴鼠也都似乎保持在最佳狀態,血管彈性和年輕時沒什么差別。
福克斯目前的研究重點之一,是裸鼴鼠的肌肉狀況。即使進入老年期,這種動物也保持了近乎完美的肌肉結構,而且能夠神奇地修復細胞中的線粒體損傷。根據已有的研究,線粒體損傷是多種慢性疾病的誘因,也會直接導致衰老。
裸鼴鼠的地下生存環境十分惡劣:黑暗、缺氧、缺乏食物、充滿病原體。所有這些特征,似乎是因此進化出來的一套應對機制。然而,這些卻仍然不能解釋,為何裸鼴鼠能夠遠離癌癥?
美國紐約羅切斯特大學的古爾布諾瓦(Vera Gorbunova)及其同事今年7月發表在《自然》雜志上的論文,給出了這樣的解釋:裸鼴鼠免于罹患癌癥,是因為它們的組織中有著豐富的高分子量透明質酸(HMW-HA)。
古爾布諾瓦從2005年開始致力于研究裸鼴鼠的長壽奧秘。2009年,他的團隊發現,裸鼴鼠的成纖維細胞對其他細胞的存在非常敏感,在培養皿中的生長速度也比老鼠的對應細胞緩慢許多。同時發生的另外一件事也引起了他的注意:實驗室工作人員開始抱怨,廢棄培養液的黏度莫名變大,以至于常常堵塞排水管。
古尓布諾瓦回憶說,技術員對此十分不滿,因為她得不停地清理這種黏糊糊的東西?!拔腋嬖V學生們,得想法子搞清楚這究竟是什么,因為這很可能跟抗癌性有關。當然,最開始這只是個盲目的想法?!?/p>
很快,他們發現這是一種叫做透明質酸(Hyaluronic acid)的大分子。它從細胞中和膠原蛋白之類一同滲出,填充在細胞之間,使得裸鼴鼠的皮膚格外有彈性。隨后他們又發現,裸鼴鼠細胞所大量分泌的,是長鏈透明質酸,即HMW-HA的一種。這種現象似乎只在裸鼴鼠細胞上出現,來自人類、小鼠和大鼠的細胞培養液都不會變得黏稠。
為了檢測HMW-HA在對抗癌癥中的作用,他們設法去除了細胞間質中的透明質酸:封閉合成透明質酸的HAS2基因,使之不能正常表達,或者在培養液中添加一種能夠迅速降解透明質酸的蛋白。經過一段時間的組織培養,部分細胞就發生了癌變,當這些來自裸鼴鼠的細胞被移植到小鼠皮下,也逐漸發展為了腫瘤。
這說明,透明質酸確實發揮了作用。此外,裸鼴鼠細胞能以極慢的速度重復利用HMW-HA,使其在組織中累積。事實上,HMW-HA存在于所有哺乳動物體內,填充細胞之間的間隙,但在裸鼴鼠體內則格外豐富,含量是人類或其他鼠類的五倍以上。
透明質酸可以讓組織變得柔軟,且有助于傷口愈合。生物學家們從進化的角度推測,較高水平的透明質酸,是為了適應地下洞穴通道中的生活。
下一步,古尓布諾瓦打算在小鼠體內測試HMW-HA的效應:利用基因工程,使得小鼠細胞也具有分泌透明質酸的能力,看看它們究竟還會不會患癌癥。順利的話,他希望有機會嘗試人類細胞測試?!坝虚g接的證據表明,HMW-HA能對人體起作用。已經有人將它用于抗皺注射,以及緩解關節炎疼痛,并沒有產生任何的不良反應。當然,我們最希望看到的,還是它能對抗癌有所作為?!?/p>
來自中東的盲鼴鼠,和它們的遠房親戚裸鼴鼠一樣長年生活在地下,長相也類似,只是不那么面目可憎。從嚙齒目動物進化史上來看,二者屬于完全不同的分支。然而它們卻有個共同的特點:從不患癌癥。
事實上,盲鼴鼠對癌癥的免疫力似乎更為強大。8月剛剛發表在《BMC Biology》上的一項新研究表明,即便是長時間暴露在強致癌性的化學物質中,它們發生癌變的幾率也很低。
“無論幼年或老年的盲鼴鼠,我們都沒法讓它們患上癌癥”,以色列海法大學的雅維維(Aaron Avivi)說。而與之對照的普通大鼠、小鼠,以及非洲刺毛鼠,接觸到致癌物質的幾個月之內,幾乎都有不同程度的癌變。
雅維維猜測,盲鼴鼠的細胞和組織也能夠分泌一些保護物質。他們首先嘗試從盲鼴鼠腋下取了皮膚成纖維細胞,然后和人類的肝癌和乳腺癌細胞分別放在一起培養。
令人吃驚的是,來自鼴鼠腋下的這些細胞很快殺死了癌細胞。不僅如此,僅僅是這些細胞的分泌物,也足以殺死癌細胞。更有趣的是,這些細胞及其分泌物對正常的人體細胞卻是無害的。
雅維維并不確定,到底是何種物質造成了這種結果。分泌物中確實也含有透明質酸,然而他認為這并非關鍵因素。“我們的下一步工作,是找出盲鼴鼠體內分泌的,并特異性針對癌細胞的物質?!?/p>
古尓布諾瓦的小組也對盲鼴鼠有過研究,根據她2012年5月發表在《美國科學院院報》(PNAS)上的一篇論文,盲鼴鼠也許是通過分泌“β干擾素”(IFN-β)來殺死癌細胞的。但她堅信,無論是裸鼴鼠還是盲鼴鼠,抗癌的關鍵物質都是透明質酸。
多數動物的細胞在培養皿中能夠分裂增殖,形成單細胞層,直到覆滿器皿底部。這時,正常的細胞會停止分裂,而癌細胞卻失控地繼續繁殖。裸鼴鼠的細胞非常特別,像是患了幽閉恐懼癥一般,它們停止分裂的時間遠早于其他物種。
“我們曾經認為盲鼴鼠的情況是類似的,”古尓布諾瓦說,“而事實并非如此?!痹谠鲋车揭欢ǔ潭鹊臅r候,盲鼴鼠的細胞出現了“集體自殺”的狀況,β干擾素也許正是觸發這一過程的信號分子?!斑@些細胞仿佛能感知到它們在過度增殖?!?/p>
來自德克薩斯大學西南醫學院的細胞衰亡專家謝伊(Jerry Shay)對此有些質疑,“這并不能說明盲鼴鼠就是通過這種機理預防癌癥。也有可能是人們還沒辦法讓這些細胞長時間生存?!钡拇_,古尓布諾瓦也承認,“就算這種營養液對其他的嚙齒動物都適合,對于盲鼴鼠來說,還是有可能不夠好—它們總是會死亡。”
然而,細胞的批量死亡,或許正是盲鼴鼠不患癌癥的原因:它們就是用這種方法來清除癌前細胞,從而遠離腫瘤的。
