Афина Актипис - Клетка-предатель. Откуда взялся рак и почему его так трудно вылечить

Революция сотрудничества

Раковые клетки могут эксплуатировать экосистему многоклеточного организма, иногда прибегая для этого к сотрудничеству и координируя свое поведение. Мы уже видели, что они способны совместными усилиями создавать экологические ниши, обеспечивающие им защиту и питание. Кроме того, они могут прибегать к взаимодействию для более эффективной инвазии и метастазирования, чтобы колонизировать новые ткани. Как развивается сотрудничество среди раковых клеток? На чем оно держится?

Специалисты по биологии рака пытаются ответить на эти вопросы, и чтобы попробовать понять механизмы сотрудничества раковых клеток, мы можем обратиться к теории кооперации. Развитие сотрудничества в любой системе происходит на основе одних и тех же фундаментальных принципов, а это значит, что мы можем применить теоретические основы и модели эволюции сотрудничества и к раку. Это будет нашей отправной точной для обсуждения разных возможных путей эволюции раковых клеток, которые могут привести к их взаимодействию.

Давайте рассмотрим несколько сценариев. В эволюционной биологии при анализе какой-то конкретной черты (в данном случае кооперации) обычно задаются вопросом, является ли она адаптацией (результатом естественного отбора), побочным продуктом (побочным эффектом адаптации) или просто эволюционным шумом (то есть появилась случайно, а не в результате естественного отбора). В случае рака каждый вариант может иметь место. Вполне вероятно, что некоторые примеры сотрудничества, наблюдаемого среди раковых клеток, могут быть просто эволюционной случайностью. В других случаях взаимосвязь может развиваться в качестве побочного эффекта других индивидуальных способностей клеток, таких как различные колонизационные адаптации. Наконец, сотрудничество может стать прямым результатом естественного отбора, и ниже я подробно разберу именно этот сценарий. Позже в этой главе я еще вернусь к вопросу о том, могут ли другие два сценария объяснить взаимодействие раковых клеток, однако пока давайте подробнее поговорим о том, какие условия могут способствовать естественному отбору в пользу сотрудничества раковых клеток. Какие механизмы могут запустить такой отбор? Генетическое родство среди раковых клонов? Взаимный альтруизм и повторяющиеся взаимосвязи между раковыми клетками? А что насчет эволюционной взаимозависимости и многоуровневого отбора внутри организма?

Давайте попробуем разобраться, могут ли повторяющиеся взаимодействия между раковыми клетками способствовать развитию сотрудничества между ними. Как мы уже видели в третьей главе, паттерны поведения, в результате которых индивиды приносят пользу друг другу, являются наиболее распространенным объяснением эволюции сотрудничества между неродственными особями. Благодаря им индивид, который помогает другим, в конечном счете пожинает плоды своего сотрудничества, что делает такую стратегию более жизнеспособной, чем стратегию недобросовестного поведения. Могут ли различные клоны раковых клеток использовать стратегию взаимного альтруизма для получения выгоды от связи друг с другом?

Взаимодействия раковых клеток действительно очень похожи на взаимность (то есть эволюционное преимущество, достигнутое за счет кооперации или альтруизма) или как минимум мутуализм (взаимовыгодные отношения, где партнеры полностью полагаются друг на друга). Так, иногда клетки одного типа, вырабатывающие факторы роста, приносят пользу клеткам другого типа, которые вырабатывают факторы, помогающие защищаться от иммунной системы. Сотрудничая, они могут извлечь выгоду, разделив между собой производство всех этих факторов. Остается открытым вопрос, следует ли это считать побочным продуктом мутуализма или примером «клеточной взаимности». Обычно мы рассматриваем взаимность как условную стратегию. В случае с раком мало что известно о том, как именно раковые клетки могут реагировать друг на друга. Конечно, вполне вероятно, что в ходе эволюции у них может выработаться условное сотрудничество, например производство общественных благ только при условии, что также поступают и соседние клетки.

Пускай до конца не понятно, можно ли считать сотрудничество раковых клеток формой взаимности, очевидно, что повторяющиеся контакты между раковыми клетками могут способствовать созданию условий, благоприятствующих сотрудничеству между ними. И независимо от того, является ли это проявлением условной взаимности или побочным продуктом мутуализма, очевидно, имеет место положительная ассортативность [16] Положительная ассортативность — предпочтительность в выборе по сходству черт. . Таким образом, повторяющиеся взаимодействия между раковыми клетками могут пролить свет на эволюцию сотрудничества между ними в контексте разделения труда.