​毫无先兆的癌变

癌症是因为遗传物质（DNA）发生变化而导致的细胞分裂失控，这一点截至目前毫无争议。问题在于，遗传物质的变化究竟是如何发生的呢？

通常认为，癌变都是逐渐发生的。要么是单个DNA分子发生的所谓“点突变”，要么是染色体在单一的某处发生断裂。然后，这些单个的变化逐渐积累，最终导致癌变。这个理论截止到今年1月6日为止也几乎是毫无争议的，而且已经被写进了几乎所有的教科书中。

1月7日，世界著名的科学期刊《细胞》（Cell）发表了一篇论文，对上述理论提出了强有力的挑战。来自英国桑格研究所（Sanger Institute）的血癌专家皮特·坎贝尔（Peter Campbell）博士及其团队对不同种类的人类癌细胞进行了大量而又快速的基因检测，发现有相当一部分癌细胞的癌变过程是突然发生的，也就是说，一个细胞昨天还好好的，结果晚上遇到一场大灾难，第二天就变成了癌细胞。

要想理解这个惊人的结论，必须先弄清基因突变到底是如何转变成癌症的。通常情况下，健康细胞都有一套严格的基因矫正和修复系统，一旦发现某个细胞的某个DNA分子发生了突变，或者某个染色体片段发生断裂，该系统就会被启动，对这一突变进行修复。这套矫正系统在细胞分裂过程中尤其活跃，因为它需要对正在复制的基因组进行实时监控。如果突变实在没办法修复，这套系统就会启动“细胞自杀”程序，将其杀死。

这套系统偶尔也有失灵的时候，此时那个基因突变就会被传给下一代。通常认为，如果这样的情况一而再再而三地发生，总会有某个致癌基因被意外激活，或者某个防癌基因被意外关闭，于是细胞就发生了癌变。

如果上述理论是正确的，那么在已知的癌细胞里一定会找出很多分散在不同位置的基因突变。为了验证这一点，坎贝尔博士及其团队利用最新的基因组序列快速分析方法，对几百个不同种类的癌细胞基因组序列进行了分析，结果发现不少癌细胞的基因突变发生在单个染色体的某个很短的片段上，而且一下子就是几十到几百个突变。进一步分析表明，这些突变都是由于染色体在那个很短的片段上发生了几十到几百次断裂后造成的。

按照常理来分析，如此大规模却又非常集中的基因组突变不可能是多次随机突变累积而成，而是来源于一次灾难性的大变故。科学家们发现，在已分析的这几百例癌细胞基因组中，至少有2%～3%属于这种情况。而在骨癌中，这样的病例更是占了总数的25%！

同样，按照常理分析，当一个细胞经历了如此大的变故后是很难存活下来的，细胞内的检测系统会立即中止细胞分裂，并将其杀死。但在上述的病例中，这些细胞显然在努力地试图修复这些错误，其结果就是发生灾变的那一小段染色体上的基因片段发生了几十到上百个基因重组（修复），但却因为太过匆忙，错误百出，其结果就是致癌基因被激活，或者防癌基因被抑制，最终导致细胞发生癌变。

接下来一个很自然的问题就是：如此严重的灾难究竟是如何发生的呢？坎贝尔博士的这项研究不可能给出准确答案，只能根据一些蛛丝马迹提出几种猜想。坎贝尔认为，解答这个问题的关键在于骨癌。为什么骨癌的灾变概率会如此之大？显然与骨癌细胞的某种特殊性有关。已知骨细胞对放射性非常敏感，因此坎贝尔博士推测这很可能与该病人接触了放射性物质（比如大剂量的X光）有关，尤其是当细胞正在进行有丝分裂时，平时散开的染色体长链会被压缩成一个紧密的小球，如果此时恰好遭遇到放射性物质，就会出现染色体的某个片段一下子发生几十至上百个断点的情况。

需要指出的是，这只是初步的研究结果，而且这样的情况只占所有癌症的极少数，大多数癌变还是由于微小的突变积累而成的。不过，这个研究结果意义重大，它第一次揭示了一种新的癌变机理，对癌症的预防和筛查很有帮助。

这篇论文有两点值得我们注意：第一，这项研究的思路有点像四色定理的穷举法证明，依靠的是计算机强大的运算能力。如果没有基因测序技术的飞速发展，这项研究就没有可能完成。随着研究技术的不断进步，类似的思路正越来越多地得以实现，很多过去没有办法做的实验如今正在变成现实。

第二，这项研究再一次对传统的进化理论提出了挑战。以前人们一直认为生物进化是由微小的突变积累并相互竞争的结果，但越来越多的证据表明，进化很有可能是基因突变的结果。这个新思路不但可以解释一些进化过程中的疑难问题，而且对传染病的防治也很有意义。比如，已经有证据表明某些毒性很强的流感病毒是因为发生了突变才变得面目全非，并因此而突破了原有的免疫系统阻挡，最终导致流感的大面积爆发。流行病学家对此已有警觉。■（文 / 袁越） 癌细胞科学科普突变理论基因突变癌变癌症先兆毫无细胞的癌变