Warum bekommen Elefanten und Wale keinen Krebs?

Autor: Denovo

Es ist allgemein bekannt, dass Krebs durch eine Genmutation verursacht wird, die zu einer abnormalen Zellvermehrung führt, und dass es sich dabei um eine Krankheit handelt, die nur bei mehrzelligen Tieren auftritt. Wenn die Wahrscheinlichkeit einer genetischen Mutation in jeder Zelle jedes Organismus gleich wäre, dann würden Elefanten und Wale, die größer sind und mehr Zellen haben, viel häufiger an Krebs erkranken als Menschen. Elefanten und Wale scheinen jedoch weniger anfällig für Krebs zu sein. Der britische Epidemiologe und Statistiker Richard Petto entdeckte dieses Paradoxon erstmals im Jahr 1977 – die Häufigkeit von Krebs scheint nichts mit der Anzahl der Zellen in einem Organismus zu tun zu haben. Dieses Paradoxon wird „Pettos Paradoxon“ genannt.

Da Organismen größer werden und länger leben, benötigen sie stärkere Fähigkeiten zur Krebsunterdrückung. Große Lebewesen wie Elefanten und Wale verfügen über eine größere Widerstandsfähigkeit gegen Krebs, während mittelgroße Lebewesen nicht durch Krebs ausgestorben sind. Denn trotz des Fehlens relevanter krebshemmender Gene können sie aufgrund ihrer höheren Fruchtbarkeit ihre Art fortbestehen lassen. Natürlich sind auch die Antitumormechanismen verschiedener Arten unterschiedlich.

Warum leben Wale so lange?

Der Grönlandwal (Balaena mysticetus) ist eine Walart aus der Familie der Balaenidae, die in arktischen und subarktischen Gewässern lebt. Der bislang langlebigste Grönlandwal kann bis zu 211 Jahre alt werden, während die durchschnittliche Lebenserwartung anderer Wale nur etwa 60 Jahre beträgt. Der Grund für die lange Lebenserwartung der Grönlandwale hängt eng mit ihren Mechanismen zur Vorbeugung von Krebs, Immunalterung, Herz-Kreislauf- und zerebrovaskulären Erkrankungen, Stoffwechselerkrankungen und neurodegenerativen Erkrankungen zusammen. Insbesondere im Hinblick auf Krebserkrankungen verfügen Grönlandwale über wirksame Anti-Tumor-Mechanismen.

Ein Forscherteam der University at Buffalo in New York hat sich eingehend mit den Faktoren befasst, die die Lebensdauer von Grönlandwalen beeinflussen. Vor etwa 4 bis 5 Millionen Jahren spalteten sich Grönlandwale und Glattwale in zwei Arten auf, und dann entwickelten die Grönlandwale einen einzigartigen Gentyp. Dieses Genom kodiert eine speziesspezifische reverse Transkriptase – das Cyclin-abhängige Kinase-Inhibitor-Gen (CDKN2CRTG), das im Gewebe von Grönlandwalen stark exprimiert werden kann. Es verringert das Tumorrisiko, indem es die Zellteilung verlangsamt, jeder Zelle mehr Zeit gibt, erlittene Schäden zu reparieren, und dann mehr Zellen mit ähnlichen Reparaturgenen produziert. Dieses vererbte Merkmal ist wahrscheinlich einer der vielen Faktoren, die zu ihrer Langlebigkeit beitragen.

Obwohl CDKN2CRTG Grönlandwale vor Krebs schützen und ihnen ein längeres Leben ermöglichen kann, beeinträchtigt es die Fruchtbarkeit männlicher Grönlandwale. Aufgrund des Vorhandenseins dieses Gens schrumpfen ihre Hoden, was die Spermienproduktion beeinträchtigt. Die Hoden eines Grönlandwals wiegen nur 200 Kilogramm. Natürlich klingen 200 Kilogramm Hoden im Vergleich zu einem durchschnittlichen Männchen erschreckend, aber bedenken Sie, dass die Hoden ihres nahen Verwandten, des Glattwals, 1.000 Kilogramm wiegen und damit fünfmal schwerer sind als die Hoden eines Grönlandwals! Vor die Wahl gestellt, länger zu leben oder kleinere Hoden zu haben, entschieden sie sich vor Millionen von Jahren für die Option, die ihnen ein Alter von über 200 Jahren ermöglicht hätte.

Warum bekommen Elefanten keinen Krebs?

Wale haben Antitumorgene entwickelt. Haben Elefanten das auch? Auch der San Diego Zoo stützt Petos Paradoxon. Im Jahr 2015 führten sie experimentelle Untersuchungen an 36 Säugetieren durch und fanden heraus, dass zwar ein 100.000-facher Gewichtsunterschied zwischen der nur 51 Gramm schweren gestreiften Grasmaus und dem fast 5 Tonnen schweren Elefanten bestand, es jedoch keinen wirklichen Zusammenhang zwischen der Körpergröße der Tiere und der Häufigkeit von Krebs gab.

Das Geheimnis der Langlebigkeit der Elefanten liegt im TP53-Gen. Das TP53-Gen, auch als P53 bekannt, ist eines der Tumorsuppressorgene. Es kann übermäßiges Zellwachstum und Zellvermehrung hemmen und so die Tumorbildung eindämmen. Wenn eine Zelle in einem Organismus beschädigt ist, aber nicht repariert werden kann, steuert ein von TP53 exprimiertes Transkriptionsfaktorprotein die Einleitung des Zellzyklus und führt zum Tod der Zelle durch Apoptose.

Manche Leute sagen sicher, dass auch Menschen und einige andere Säugetiere TP53-Gene auf ihren Chromosomen haben und dass die exprimierten Transkriptionsfaktorproteine ​​auch die übermäßige Vermehrung menschlicher Zellen hemmen können, aber warum ist die Krebsinzidenzrate nur bei Elefanten niedriger? Dies hängt mit der Tatsache zusammen, dass Elefanten mehrere Kopien des TP53-Gens besitzen. Es stellt sich heraus, dass Elefanten 20 Kopien des TP53-Gens in jeder Zelle haben, während Menschen nur eine Kopie von TP53 haben (2 Allele). In diesem Fall würde jede Zelle des Elefanten mehr TP53-Protein exprimieren und nach einer DNA-Schädigung eine stärkere apoptotische Reaktion zeigen. Daher verfügen Elefanten über eine stärkere Fähigkeit, Krebs zu bekämpfen. Ihre Krebssterblichkeitsrate liegt bei etwa 4,81 %, während die Krebssterblichkeitsrate beim Menschen zwischen 11 und 25 % liegt.

Welche anderen Tiere haben eine längere Lebenserwartung?

Der Nacktmull (Heterocephalus glaber) wiegt durchschnittlich nur 35 Gramm, kann aber bis zu 35 Jahre alt werden. Langzeitstudien von Wissenschaftlern haben ergeben, dass ihre Sterblichkeitsrate und ihr Krebsrisiko mit dem Alter offenbar nicht zunehmen. Ihre längere Lebensdauer ist teilweise auf spezielle Mechanismen wie eine frühe Kontakthemmung zurückzuführen.

Die Telomerdynamik bei Wachstumsfaktor-assoziierten Genen bei der Kleinen Braunen Fledermaus (Myotis lucifugus) steht im Zusammenhang mit Reparaturmechanismen, die altersbedingte DNA-Schäden verhindern.

Quellen:

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https://zh.wikipedia.org/wiki/%E8%82%BF%E7%98%A4%E6%8A%91%E5%88%B6%E5%9F%BA%E5%9B%A0

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Der Artikel wurde vom Science Popularization China-Starry Sky Project (Erstellung und Kultivierung) erstellt. Bei Nachdruck bitten wir um Quellenangabe.