細胞間現象
在生物中，有些細胞可以吞噬甚至消耗另一個細胞，這種現象被稱為細胞間事件。長期以來，科學家已經在許多研究中觀察到了細胞間事件，但他們對這種相互作用的起源和機制仍然知之甚少。為什麼會有細胞間現象？這種現象在整個生命的進化樹上常見嗎？它們與癌症這樣的「自私」現象有關嗎？
在一篇新發表於《科學報告》的綜述論文中，一組研究人員在對508篇論文進行系統性地篩選後，對在進化樹中觀察到的各種形式的細胞間現象進行了分類。他們驚訝地發現，從單細胞變形蟲到複雜的多細胞動物，細胞間事件在整個生命樹中普遍存在。
這一發現也挑戰了「細胞間事件主要存在於癌細胞之間」的普遍看法，它表明這些細胞間事件本身並不一定是「自私的」或「癌變的」，而是可能在各種生物的正常發育、體內穩態和應激反應中，都起著至關重要的作用。
從自私到合作
在這篇綜述中，研究人員深入調查了細胞間現象的發生、遺傳基礎和進化史。他們描述了16個存在細胞間行為的不同類群，並基於宿主細胞和獵物細胞之間的親疏程度，以及它們相互作用的結果（最終存活的是一個細胞還是兩個細胞），將這些細胞間事件分成6個不同的類別，分別為：
1、至少有一個細胞死亡的非腫瘤細胞間的異種殺傷；
2、至少有一個細胞死亡的非腫瘤細胞間的同種殺傷；
3、兩個細胞都存活的非腫瘤細胞間的異種細胞間現象；
4、兩個細胞都存活的非腫瘤細胞間的同種細胞間現象；
5、至少有一個細胞是腫瘤細胞，且至少有一個細胞死亡的同種殺傷；
6、至少有一個細胞是腫瘤細胞，且兩個細胞都存活的同種細胞間現象。
異種殺傷指的是一個細胞吞噬並殺死另一個不同物種的細胞，這種現象在單細胞、兼性多細胞和專性多細胞生物中都普遍存在。相比之下，一個細胞消耗同一物種的另一個細胞的同種殺傷就不那麼常見了，在這項研究所關注的7個主要分類群中，只有3個出現了這樣的情況。
專性多細胞生物是指那些在其整個生命週期中都必須以多細胞形式存在的生物。它們不能作為單細胞存活或運作，例如大多數動物和植物都是如此。兼性多細胞生物是指那些既能以單細胞形式存在，也能根據環境條件以多細胞形式存在的生物。例如，某些類型的藻類可能在某些條件下以單細胞形式生活，但在別的條件下也可以形成多細胞群體。
而宿主細胞和獵物細胞在相互作用後都存活下來的細胞間現象（「異種細胞間現象」和「同種細胞間現象」）則表明，這些細胞間事件可能具有超越「殺死競爭對手」的重要生物學功能。
古老的基因
除了對不同的細胞間事件進行分類外，研究人員還研究了參與這些過程的基因的進化起源。他們驚訝地發現，許多關鍵的細胞間基因早在專性多細胞進化之前就已經出現了。
在總共鑑定出的38個與細胞間現象相關的基因中，有14個起源於22億年前，比一些兼性多細胞生物的共同祖先還要早。這些基因參與了多種細胞過程，其中包括細胞-細胞黏合、吞噬作用、細胞內殺死病原體和調節能量代謝。如此多樣化的功能表明，早在複雜的多細胞生命出現之前，細胞間事件就可能在單細胞和簡單的多細胞生物中起到了重要作用。
新的思考和未來
這項研究是首個系統性地研究進化樹中細胞間現象的研究。研究人員表示，對進化樹中的細胞間現象進行分類，有助於更好地理解這些現象的進化和機制。他們認為，鑑於這些過程發生在一系列廣泛的生命形式中，以及深深植根於我們的基因構成中，我們應該重新思考細胞間的合作、競爭的概念，以及多細胞的複雜本質。
此外，研究人員表示，若要解答細胞間現象究竟是如何發生的，或許還需要對數以百萬計的生物體進行進一步的研究，包括那些可能尚未被搜尋到存在細胞間現象的生物體。
這項研究也為腫瘤學和再生醫學的研究開闢了新的途徑，對開發更有效的癌症治療方法意義重大。它表明，我們或許應該摒棄將靶向細胞間事件作為治療癌症的方法，因為這些現象並非惡性腫瘤所獨有的。
#創作團隊：
撰文：糖獸
排版：雯雯
#參考來源：
https://news.asu.edu/20240521-science-and-technology-study-finds-widespread-cell-cannibalism-related-phenomena-across
https://www.nature.com/articles/s41598-024-57528-7
#圖片來源：
封面圖&首圖：Jason Drees / asu.edu