殭屍基因保護大象免受癌症侵襲，

大象沒有進化成巨大的動物，直到它們把一些基因垃圾變成一種抵禦不可避免的腫瘤的獨特防禦物之後。

現代和滅絕的大象進化出許多特徵來支撐它們龐大的身體。這些適應包括特殊的遺傳機制，使他們不容易患上癌症

大象和其他大型動物的癌症發病率比統計數字要低，這表明大象和其他大型動物已經進化出了保護自己免受這種疾病侵襲的方法。一項新的研究揭示了大象是如何做到這一點的：一個不再有功能的舊基因被從龐大的「基因組垃圾場」中回收出來，以提高大象細胞對DNA損傷的敏感性，從而使它們能夠儘早清除潛在的癌細胞。

癌細胞

在多細胞動物中，細胞經歷了許多生長和分裂的周期。在每一次分裂時，細胞複製他們的整個基因組，不可避免地會出現一些錯誤。其中一些突變會導致癌症。因此，人們可能會認為體型更大、壽命更長的動物患癌症的風險更大。但是，當研究人員比較不同體型的物種時，他們並不會看到這一點：癌症的發病率似乎與生物體中細胞的數量或壽命無關。事實上，研究人員發現，體型較大、壽命較長的哺乳動物患癌症的病例較少.在20世紀70年代，癌症流行病學家理察·佩託他現在是牛津大學的醫學統計學和流行病學教授，他闡述了這一令人驚訝的現象，這一現象後來被稱為貝託悖論.

免疫細胞和癌細胞

大象等體型較大的動物患癌症的機率並不高，這表明它們已經進化出了特殊的癌症抑制機制。在2015年，喬舒亞·希夫曼猶他大學醫學院卡洛指出，大象的基因組有大約20個額外的重複序列。的p53，一種典型的抑癌基因。他們接著說，這些額外的副本p53至少部分原因可能是大象抑制癌症的能力增強。目前，莉薩·M·阿伊布倫他是猶他州醫學院的細胞生物學家，也是這項研究的貢獻者，他正在領導一個研究項目，以找出p53有不同的功能。

芝加哥大學的遺傳學家文森特·林奇已經證明，讓大象變得如此龐大的部分原因在於，它們的一個假基因--一個祖先基因的斷裂複製--突然獲得了一種新的功能。

尚未額外副本p53並不是大象唯一的保護來源。大象及其體型較小的親戚(如海龍、銀鯽和土撥鼠)也有複製本。利夫基因，編碼白血病抑制因子。這種信號蛋白通常與生育和生殖有關，也能刺激胚胎幹細胞的生長。林奇在2017年8月於卡爾加裡舉行的泛美進化發育生物學會議上展示了他的研究成果。

林奇發現利夫它們彼此不同，但都是不完整的：至少它們都缺乏最初的蛋白質編碼信息塊以及一個調控基因活性的啟動子序列。這些缺陷向林奇建議，重複的任何一個都不應該能夠執行正常的功能。利夫基因，甚至被細胞所表達。

著名的生物學家理察·皮託現在在牛津大學工作，他在上世紀70年代指出，

但是當林奇觀察細胞時，他發現了至少一個複製體的RNA轉錄本，LIF 6，這意味著它必須有一個啟動子序列來啟動它。實際上幾千個基地LIF 6在基因組中，林奇和他的合作者發現了一個類似於p53蛋白結合位點的DNA序列。它向他們建議p53(但沒有任何一個p53(重複的)可能是調控LIF 6。隨後對大象細胞的實驗證實了這種預感。

發現什麼LIF 6在此過程中，研究人員阻斷了該基因的活性，並將細胞置於dna破壞條件下。其結果是細胞不太可能通過一個叫做凋亡(程序化細胞死亡)的過程自我毀滅，這一過程通常被有機體用作一種消除缺陷組織的質量控制系統。LIF 6因此，似乎有助於根除潛在的惡性細胞。進一步的實驗表明，LIF 6線粒體是細胞產生能量的重要細胞器，線粒體周圍的膜產生洩漏，從而引發細胞死亡。

史利夫林奇在近親物種的基因組中發現了它們的副本：海牛、舌象、已滅絕的猛獁象和乳齒象。他的分析表明利夫在大象的血統進化過程中，基因被複製了17次，丟失了14次。海葵和海牛利夫複製，但是p53複製只出現在現存和滅絕的大象中，這表明利夫重複發生在進化的早期。

大象與海牛(左)等大型動物有著密切的聯繫，但也與體型較小的象象(右)、海狸和紫貂

林奇發現利夫基因是假基因，突變的，無用的基因副本，在基因組中生存的偶然。但是，例外情況是LIF 6與其他基因序列不同的是，基因序列沒有積累隨機突變，這意味著自然選擇正在保留它。

「我們認為LIF 6是一個重組的假基因，「林奇說。那就是大象LIF 6從一個假基因祖先重新進化成一個功能基因。因為它從死亡中復活，並在細胞死亡中發揮作用，林奇稱它為「殭屍基因」。

雖然海牛也有額外的副本利夫，只有現代和滅絕的大象LIF 6這表明它是在大象脫離這些相關物種後才進化而來的。當林奇的小組追溯到LIF 6通過分子時鐘方法，他們發現假基因在大約3000萬年前恢復了功能，當時化石記錄表明大象正在進化出巨大的身體大小。

基因重組序列

「重組假基因並不是每天都會發生的事情，」他解釋道。史蒂芬·斯泰恩斯，耶魯大學的進化生物學家，在一封電子郵件中廣達。他寫道，能夠證明大象進化出一個大身體的時間大致相同，「支持，但並不能證明，基因的重新功能化是大體型進化的先決條件。」

進化中的癌症防護措施似乎符合所有動物的利益，那麼為什麼它們都沒有重新發揮功能呢？LIF 6吉恩？根據研究人員的說法，這是因為這種保護伴隨著風險。LIF 6抑制癌症，但額外的副本LIF 6如果他們不小心打開就會殺了牢房。林奇在一封電子郵件中解釋道：「基因組裡有一堆有毒的假基因」。「如果他們表達得不恰當，基本上就是遊戲結束了。」

在癌症抑制機制和生育能力之間似乎也存在權衡。一個學習2009年發表的文章表明利夫是胚胎植入子宮的關鍵。因為利夫活動由p53, 利夫和p53共同調節生育效率。當同一組基因具有兩種功能(如生殖和癌症抑制)時，這些功能可能會發生直接衝突--這一現象被遺傳學家稱為對抗多異性。

大象可能通過複製來解決對抗的多重性問題。p53和利夫按照Maley的說法，把這些功能分開。「一些副本p53和利夫做的是生育所必需的，而其他一對利夫和p53正在做的是抑制癌症所必需的，「他說。馬利推測，這種基因複製「使大象在抑制癌症方面取得了更好的效果，並保持了繁殖力，這將使它們能夠長出更大的身體。」然而，這一假設仍有待檢驗，他說。

蝙蝠不是大型動物，但有些物種活了幾十年。科學家們正在調查他們是否對癌症有自己的保護性適應。

的額外副本p53和利夫也許幫助大象克服了皮託的悖論，但這不可能是唯一的解決辦法：像鯨魚這樣的其他大型動物只有一份p53和一個版本的利夫。林奇和他的團隊目前正在探索鯨魚和蝙蝠是如何解決皮託悖論的。儘管體型不大，但一些蝙蝠的壽命可達30年，而壽命較長的蝙蝠可能已經進化出了壽命較短的蝙蝠所缺乏的抑癌機制。