В одном из крупнейших исследований восприимчивости к раку среди видов птиц исследователи из Университета штата Аризона описывают интригующую взаимосвязь между уровнем репродуктивности и восприимчивостью к раку.

В исследовании, проведенном международной группой ученых, были проанализированы данные более чем 5700 вскрытий птиц 108 видов. Они обнаружили, что птицы, которые откладывают больше яиц за кладку, как правило, имеют более высокий уровень заболеваемости раком. Результаты проливают новый свет на эволюционные компромиссы между размножением и выживанием птиц и имеют значение для здоровья и болезней на протяжении всего древа жизни.

Изучая, как различные стратегии распределения энергии влияют на развитие рака у птиц, исследователи получают представление о соответствующих механизмах изучения рака у человека. Это понимание может привести к новым стратегиям профилактики и лечения рака, подчеркивая взаимосвязь биологических исследований между видами.

«Птицы являются исключительными по многим причинам, но одна из них заключается в том, что птицы болеют раком меньше, чем млекопитающие, и мы не знаем, почему», — говорит Карло Мэйли, автор нового исследования. «Мы хотели бы понять, как птицы избегают рака, и посмотреть, сможем ли мы использовать это для предотвращения рака у людей».

Мэйли возглавляет Аризонский центр рака и эволюции, является исследователем в Центре биодизайна биокомпьютеров, безопасности и общества и профессором Школы наук о жизни в АГУ.

Выводы группы опубликованы в Эволюция, медицина и общественное здравоохранение.

Исследование провела междисциплинарная группа исследователей из Университета штата Аризона, Калифорнийского университета в Санта-Барбаре, Университета штата Северная Каролина и нескольких европейских университетов. Команда объединила опыт в области эволюционной биологии, ветеринарной медицины и исследований рака.

Сотрудничество и рак

Хотя рак представляет собой постоянную опасность почти для всех многоклеточных организмов, восприимчивость и факторы риска развития рака у птиц не изучены так тщательно, как у млекопитающих. Птицы и все другие организмы имеют ограниченные энергетические ресурсы, которые они могут направить на различные функции. Когда больше энергии тратится на воспроизводство, меньше остается на поддержание здоровья организма, что потенциально приводит к более высокому риску заболеваний, включая рак.

Теория истории жизни — это часть эволюционной экологии, которая исследует, как эволюционное давление влияет на компромиссы между различными жизненными функциями. У птиц виды, которые имеют высокие репродуктивные способности и вкладывают значительные средства в воспитание потомства, имеют меньше энергии для восстановления ДНК, что делает их более восприимчивыми к раку. То же самое может быть справедливо и для млекопитающих, как ранее показали авторы.

Подобные исследования также помогают объяснить, почему некоторые виды-долгожители, которые, как правило, имеют меньше потомства и вкладывают больше средств в поддержание и продолжительность жизни, могут иметь более низкие показатели заболеваемости раком. Напротив, виды с высокими репродуктивными показателями и более короткой продолжительностью жизни могут отдавать предпочтение воспроизводству над долголетием и сохранением, что увеличивает их уязвимость к раку.

«Интересно, что в зависимости от репродуктивного признака, на котором мы фокусируемся, компромисс между воспроизводством и поддержанием организма не всегда очевиден», — говорит соавтор Стефания Капсетаки. «Например, инвестиции в признак, связанный с повышением воспроизводства, не всегда означают меньшие инвестиции в признак, связанный с поддержанием организма. Важно иметь в виду, что на структуру распространенности рака у птиц влияют многочисленные взаимодействующие компоненты, некоторые из которых известны, а другие еще предстоит обнаружить».

Исследование не выявило значимой корреляции между размером тела или продолжительностью жизни и риском развития рака у птиц, вопреки ожиданиям. Эти результаты подчеркивают явление в биологии, называемое «парадоксом Пето», при котором у более крупных и долгоживущих животных иногда наблюдается более низкий уровень заболеваемости раком, несмотря на то, что у них больше клеток, которые потенциально могут стать раковыми.

В более ранних исследованиях Мэйли и его коллеги изучали, как крупные млекопитающие, в том числе киты и слоны, разработали сложные стратегии подавления рака, которые могут стать ключом к разгадке борьбы с раком у человека.

Текущее исследование показало, что птицы с большим размером кладки (больше яиц на выводок) имели значительно более высокий уровень заболеваемости злокачественным раком. Это предполагает потенциальный компромисс между репродуктивными механизмами и механизмами защиты от рака. Другие факторы, такие как продолжительность инкубации, физические различия между самцами и самками и пол птицы, не имели существенной связи с распространенностью рака.

Затраты на воспроизводство

Полученные результаты дополняют растущее количество данных, связывающих инвестиции в репродуктивную функцию с риском заболеваний у животных. Исследователи использовали передовые статистические методы для объяснения эволюционных взаимоотношений между различными видами птиц, что позволило им выявить закономерности, которые, вероятно, возникли в результате естественного отбора, а не случайности. Это предполагает, что для разных экологических ниш могут существовать оптимальные уровни защиты от рака, которые иногда могут меняться из-за изменений окружающей среды.

Данные о восприимчивости к раку были получены в результате вскрытий, проведенных в 25 различных зоологических учреждениях за 25 лет, а информация об истории жизни была собрана из существующих научных баз данных по биологии птиц. Исследователи подчеркнули, что их выводы основаны на птицах, живущих под присмотром человека, которые могут в некоторых отношениях отличаться от диких популяций.

Пути будущих исследований

Исследование открывает новые вопросы для будущих исследований: каковы молекулярные механизмы, лежащие в основе взаимосвязи между размером кладки и риском рака? Как экологические факторы влияют на восприимчивость к раку в популяциях диких птиц? А что касается видов птиц, у которых чрезвычайно низкий уровень заболеваемости раком, как они предотвращают рак?

Результаты могут иметь значение для ухода и сохранения видов птиц.

Зоопаркам и центрам дикой природы, возможно, придется более тщательно рассмотреть вопрос о скрининге рака для видов с более крупными размерами кладок. Кроме того, усилия по сохранению видов птиц, находящихся под угрозой исчезновения, могут выиграть от рассмотрения риска рака как части общего управления здоровьем населения.

Исследование демонстрирует ценность применения эволюционного мышления в биологии рака. Изучая, как различные виды справляются с риском развития рака, исследователи могут открыть новые стратегии профилактики и лечения, которые могут принести пользу как человеческой, так и ветеринарной медицине.