佩托悖論

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佩托悖論（英語：Peto's paradox）指在物種水平上，癌症的發生率似乎與生物體中的細胞數量無關。[1]例如，儘管鯨魚的細胞數量多於人類，但人類的癌症發病率卻遠遠高於鯨魚[2]。如果整個細胞致癌的概率是恆定的，那麼鯨魚的癌症發病率應當高於人類。英國統計學家和流行病學家理察·佩托首先觀察到了這種現象。

歷史

在1977年，此悖論被理察·佩托在一篇關於癌症多階段模型的綜述中首次提出[3]，他指出，在細胞對細胞的基礎上，人類比小鼠更不容易得癌症。另外，他還指出，不同物種間單個細胞致癌率不同的原因可能由於進化。

在同一物種間的體現

在同一物種的中，即使控制了其他風險因素，患癌症的風險和體型也呈正相關。[4]

1998年發表的一項對17,738名英國男性公務員進行的25年縱向研究顯示，即使在控制了吸菸等風險因素後，身高與癌症發病率之間也存在正相關，且具有高度的統計學可信度。[5]2011年一項針對100多萬英國女性的類似研究發現，即使在控制了一些社會經濟和行為風險因素後，也有強有力的統計證據表明癌症與身高之間存在關係。[6]2011年對74,556隻北美家養狗的死因分析發現，小型犬種的癌症發病率最低，證實了先前的研究結果。[7]

在不同物種間的體現

然而，在不同物種之間，這種相關性就不復存在。[8]2015年，在聖地牙哥動物園的一項研究，選取了從51克的條紋草鼠到4,800公斤的大象，共計36種不同的哺乳類動物，體型大了近10萬倍。研究發現體型與癌症發病率之間沒有關係，為佩托最初的觀察提供了經驗支持。[9]

進化因素

研究發現多細胞生物的起源於癌症之間存在聯繫，證實生物進化為多細胞生物需要抑制癌症的發生。[10]隨著生物體的體系變大、壽命變長，生物體需要更強大的癌症抑制能力。[11][12][13]有證據表明，大象、藍鯨等大型生物具有更強的抵抗癌症的能力。[14][15]而中等大小的生物，雖然缺少相關的抵抗癌症的基因，但由於更強的生育能力，依舊能夠使物種延續。[16]

不同物種已經進化出各不相同的抑制癌症的機制。[17]2015年1月，《細胞報告》上的一篇論文聲稱在弓頭鯨（Balaena mysticetus）中發現了可能與長壽有關的基因。[18]幾乎同一時間，另一個研究小組在裸鼴鼠中發現了一種多糖，似乎可以阻止腫瘤的發展。2015年10月，兩項獨立的研究表明，大象的基因組中有20個腫瘤抑制基因TP53，而人類和其他哺乳動物只有一個。[19]其他研究顯示，在保存下來的猛獁象DNA中存在14個這種基因，但在大象最親近的活體親戚海牛和鬣狗的DNA中只有一個。這些結果表明，正如佩托所理論的那樣，動物體型與腫瘤抑制之間存在進化關係。

新陳代謝與細胞大小的因素

2014年Maciak和Michalak在《進化應用》上發表的一篇論文強調了「細胞大小與不同物種之間的代謝和細胞分裂率的關係在很大程度上沒有得到重視」，認為這是造成這個悖論的關鍵因素，並得出結論：「較大的生物體有更大的、分裂緩慢的細胞，能量周轉率更低，這都能顯著降低癌症的起病風險。」[20]

Maciak和Michalak認為，細胞大小在哺乳類動物物種間並不統一，使得身體大小並不能完全表明細胞數量。（例如，大象單個紅血球的體積大約是歐鼩鼱的四倍。）[21]此外，較大的細胞相比較小的細胞分裂得更慢，這種差異在生物體的生命周期內呈指數級增長。較少的細胞分裂意味著較少的癌症突變機會，而癌症發病率的數學模型對細胞分裂率高度敏感。[22]此外，較大的動物一般具有較低的基礎代謝率，遵循一個明確的反對數關係。因此，它們的細胞隨著時間的推移，每單位體重所造成的損傷會更小。這些因素結合起來，可以解釋這一悖論。

另見

參考文獻

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