本文来自微信公众号：果壳 （ID：Guokr42），作者：Doug Johnson，翻译：莫轩，编辑：游识猷，头图来自：unsplash
2011年8月的一个中午，美国马萨诸塞州海岸的海面上浮出一条熟悉的背鳍。这条带有白色小斑点的背鳍，属于一头雌性座头鲸。科学家们从上世纪七十年代就开始研究这头座头鲸，并根据她背鳍上的显眼斑点，给它取名为绍特（Salt）。
海鸥号（Shearwater）科考船上，座头鲸研究者乔克·罗宾斯（Jooke Robbins）正用十字弩瞄准绍特，准备射击。十字弩上装着取样箭，箭上装着特制的箭头和黄色浮标。发射！取样箭击中了目标，按照设计，取样箭收回时会带走几立方毫米的肉——相对于鲸的体型，这点伤害就像人被蚊子叮了一下。
罗宾斯和她的团队把收集的样本保存到液氮中，然后送去分析。八年转瞬即逝。在2019年5月份的《分子生物学与进化》杂志上，亚利桑那州立大学癌症演化中心（ACE）的一个研究团队发表论文称，绍特以及其他鲸目动物，包括鲸、海豚和鼠海豚等，进化出了对抗癌症的高明手段，例如一系列的肿瘤抑制基因。
这个新发现，还有此前在大象身上进行的类似研究，都表明一件事：治疗人类癌症的新方法，可能就隐藏在大型哺乳动物的演化史里，躺在它们遗传密码的某个地方。可是即使知道了这点，科学家们也正在渐渐地失去研究这些巨型动物的机会。由于受到人类的持续威胁，这些动物的数量以及栖息地的生物多样性，都在急剧下降。
毫无疑问，像绍特这样的鲸本身就具有极高的价值。无论从伦理上还是生态上，保护大型哺乳动物都有很多正当理由。但“它们的基因可能有助于癌症研究”这个想法的确新颖。
“我从没想过，有一天癌症能成为鲸类研究的课题之一，更不要说对任何人类癌症的影响了，”她说，“虽然它非常有价值，让人出乎意料，但我从没计划过研究这个项目。”
佩托悖论：鲸与大象为什么不得癌症？
从理论上讲，座头鲸绍特这样长寿的大型生物应该有很高的癌症发病率。
癌症始于细胞分裂，先是一个细胞分裂时出错，潜在的致命突变扩散到邻近的细胞，假如这个错误没有被发现被抑制，就会扩散到整个身体，引发癌症。
鲸和大象同人类一样长寿，而且它们的细胞数量是人类细胞数量的数百倍。可是，它们细胞发生变异、导致癌变、以及癌变致死的频率却都很低。ACE团队正在研究这种被称为“佩托悖论”（Peto 's Paradox）的奇怪自然现象。“佩托悖论”以英国流行病学家理查德·佩托（Richard Peto）的名字命名。在20世纪70年代末，佩托提出，自然界一定存在某种对抑癌机制的自然选择，因为尽管人类比老鼠的寿命更长，体型也大得多，但两者的患癌几率却很相似。
在2011年，ACE的研究人员和全球其他11个研究所的科学家们首次开始在座头鲸的基因组中研究“佩托悖论”。他们采用的方法就是比较绍特的基因与其他鲸类基因组。根据今年公布的研究结果，鲸基因组中决定细胞分裂方式和时间的部分进化得很快，而且时间点与鲸获得庞大身躯的时间点一致。
北亚利桑那大学的生物学家马克·托里斯（Marc Tollis）于2015年加入并领导ACE，他希望能够将鲸的基因组中的一个抗癌基因转移到其他的小型哺乳动物体内，帮助它们对抗细胞癌变——首先可以在小鼠身上测试，最终应用于人类。
还有些科学家也在研究“佩托悖论”，用的是另一种大型动物——大象。2012年，犹他大学的儿科肿瘤学家乔舒亚·希夫曼（Joshua Schiffman）得知大象的基因组中有额外的抗癌基因拷贝之后，开始致力于研究大象的癌症防御能力。他的病人正是缺乏这种抗癌基因，才导致的李-佛美尼综合征（Li-Fraumeni syndrome）——一种使人易患癌症的罕见遗传病。
希夫曼团队的合作对象包括ACE的卡罗·马利（Carlo Maley）、当地动物园、玲玲马戏团、巴纳姆贝利马戏团以及大象保护中心，在马戏团停止大象表演之前以及兽医定期检查期间收集大象的血液样本。在2015年发表于《美国医学协会杂志》（JAMA）的论文中，他们报告称，大象体内这种额外基因拷贝，能够引发一种程序性细胞死亡，以及一种名为凋亡的癌症防御机制。
当一个细胞分裂并经历某种DNA损伤时——例如，化学物质造成的损伤——细胞要么试图修复自身，要么自我毁灭，防止突变扩散到其他细胞。相比人类细胞，鲸和大象的细胞都更经常地发生凋亡。
希夫曼说：“人是很聪明，但大自然更聪明。经过数亿年的进化，大自然已经找到解决癌症的方法。”
希夫曼补充说，很明显大象和鲸鱼经过无数代的进化，已经获得了对癌症的免疫力。他的团队还在寻找大象基因中的其他癌症防御机制，并试图将这些能力转移到人类身上。
“（这些动物）不止是找到了癌症的治疗方法，”他补充说，“更令人兴奋的是它们通过自然进化，找到了从一开始就不得癌症的预防方法。”
现存的90多种鲸类中，有22种已经被基因组测序，测序数据已经添加到美国国家生物技术信息中心数据库（NCBI）中，未来也将有更多基因数据持续不断地添加到其中。但是，当托里斯在2015年开始研究绍特的基因组时，只有5种鲸类的基因组数据。托里斯说，随着新技术出现，测序变得更便宜也更容易，相关的研究领域也得到迅速发展。
科学家还对现存的三种大象的基因组进行了测序。但这只是一个开始，科学家们可能还没有足够的数据来全面了解这些动物是如何抵御癌症的。而由于人类活动导致的生态系统破坏、气候变化等诸多问题正不断蚕食着这些种群，研究人员收集样本的机会越来越少。这些生物越来越难找到，保护它们的法规越来越严格，研究也会被一再拖延。
鉴于这些物种的减少速度，托里斯希望这项研究能让人们认识到癌症研究和环境保护的重要性。
“总而言之，由于我们现在正生活在一场生物大灭绝事件中，”他说，“我们需要每一个保护物种的理由。”
动物现状堪忧，宝贵线索正在消失
根据国际自然保护联盟（IUCN）的数据，这些大型哺乳动物的保护状况喜忧参半。一些鲸类的种群已经从几个世纪的滥捕中恢复不少，比如座头鲸。而另一些鲸类仍然濒临灭绝，比如北大西洋露脊鲸和塞鲸。
大象的状况也不佳，非洲象被列为易危物种，亚洲象则是濒危物种。
最近，博茨瓦纳解除了为期五年的猎象禁令，日本在7月恢复了商业捕鲸。而保护专家们更关心的是一些不在明处而在暗处的潜在危害因素，比如丧失栖息地。
肯尼亚有个大象研究和保护组织，“拯救大象”（Save the Elephants）。其战略顾问克里斯·索利斯（Chris Thouless）说，大象之所以遭受痛苦，是因为它们以前的栖息地，如今变成了工业区或农田，这也导致了“人-象冲突”。
世界自然保护联盟的鲸类专家哈尔·怀特海德（Hal Whitehead）说，在海洋中，鲸鱼正日益受到海洋塑料微粒和船舶噪音的威胁。因为视觉和嗅觉在水下效率很低，鲸类利用声音来寻找食物、形成社会联系，噪音会令这些动物紧张。
怀特海德补充说:“那些与人类接触最密切的物种，受影响也最严重。”
即使这些物种的数量恢复了，从大量物种中收集基因数据也面临着其他挑战。不列颠哥伦比亚省伯纳比西蒙弗雷泽大学的分子生物学家大卫·贝利（David Baillie）说，仅从一只动物身上提取的样本不能代表整个物种。
从许多样本中获得的某个物种的代表性基因组虽然很有价值，但个体基因组中可能出现的某些奇怪状况也有价值。基因多样性和庞大的种群数量为突变留下了很大的回旋余地，这些突变可能对生物本身和人类都有益处——如果未来人类能正确理解它们的话。
“我们拥有的基因组越多，就越能深入理解冗余的多样性，那是种群结构的基础，”贝利在一封电子邮件中写道。他补充说，“例如，在试图了解对疾病的抗性时，罕见的突变可能非常重要。”
托里斯说，有证据表明，同一物种的不同区域群体之间存在很强的遗传变异，我们需要付出更多的努力来对动物近亲的基因进行分类。
希夫曼也表达了类似的观点，他说，偷猎、栖息地丧失和近亲繁殖已经造成了一个瓶颈，压缩了许多物种的遗传多样性，对那些体型最大的生物尤其如此。
联合国生物多样性公约执行秘书克里斯提娜·帕斯卡·帕默（Cristiana Pașca Palmer）表示，我们还不知道，栖息地和物种损失对医学研究造成了多广泛的影响。
她在一封电子邮件中写道:“大象和鲸鱼等大型物种的消失只是全球生态系统物种多样性急剧减少的一个缩影。当我们采取行动，去保护生物多样性时，我们其实只是在保护人类自己。”
我们不知道人类活动将如何改变这些动物几代之后的基因组，以及如何改变它们拥有的潜力无穷的数据。例如，英国南安普敦大学的研究表明，如果人类继续破坏未开发的栖息地，哺乳动物的体型中位数将缩小四分之一。动物的遗传基因需要适应人类对地球越来越强的控制。一个物种曾用来战胜许多疾病的基因，还有其他有价值的基因突变，可能会不经意间在下一代中迅速消失。
“如果我们失去了在野外研究这些动物的机会，如果我们不保护它们，”希夫曼说，“我们可能会失去许多疾病的治疗方法。”
本文来自微信公众号：果壳 （ID：Guokr42），作者：Doug Johnson，翻译：莫轩