O jednobuněčném psu a jiné maligní zvířeně

Obličejový tumor ďáblů medvědovitých (Sarcophilus harrisii) způsobil za pouhých dvacet let devadesátiprocentní propad populace tohoto vačnatce a dohnal tasmánské ďábly až na pokraj vyhynutí. Je to nejznámější, ale nikoli jediná přenosná rakovina, kterou známe. Co o evoluci a významu těchto pozoruhodných onemocnění víme?

Na přímý přenos rakovinných buněk mezi jedinci můžeme nahlížet jako na specifickou a zatím nepříliš probádanou oblast vztahů mezi patogenem a hostitelem. Patogenem je v tomto případě klonální linie maligních buněk, které se horizontálně šíří mezi hostiteli. Z tohoto pohledu na přenosné rakoviny nahlíží rozsáhlé review publikované v roce 2020 v časopise iScience, z něhož v tomto článku z velké části vycházíme. [1]

Naprostá většina malignit zaniká zároveň se svým hostitelem. Když však rakovinné buňky omezené bariérami bránícími přenosu mezi hostiteli získají evoluční dynamiku podobnou infekčnímu agens, vznikne v podstatě nový parazitický druh. To je případ některých klonálních linií buněk, které získaly schopnost horizontálního přenosu v rámci hostitelského druhu nebo i mezi příbuznými druhy. Šíří se formou aloštěpů (vnitrodruhově) nebo xenotransplantátů (mezi druhy). V takovém případě mohou tyto buňky uniknout zániku a získat vyšší biologickou zdatnost oproti buňkám původního jedince.

Vznik sobeckých linií buněk je zřejmě náhodným výsledkem souběhu několika faktorů: mutací, podmínek prostředí a blízkosti naivního hostitele. Pokud tento předpoklad platí, nějaký druh „sobeckých buněk“ se mohl objevit již velmi brzo po vzniku mnohobuněčnosti. Evoluce mnohobuněčných organismů vyžadovala, aby se buňky vzdaly vlastních reprodukčních zájmů ve prospěch celku. Postupná specializace buněk poskytla možnost pro kolonizaci prvotních tkání sobeckými buňkami, které využívají výhod mnohobuněčné tkáně, aniž by se samy diferencovaly. Aby takové nekontrolované množení sobeckých buněk mnohobuněčné organismy nezahubilo, vyvinuly si obranné mechanismy: pohlavní rozmnožování a postupně zdokonalovaný imunitní systém.

Tasmánského ďábla medvědovitého ohrožuje přenosný obličejový tumor (DF TD). Během dvaceti let se populace tohoto vačnatce dramaticky zmenšila.Snímek Maximilian Stammnitz

Evoluční význam přenosných rakovin jako selektivní síly lze dobře demonstrovat dopadem na populace postižených organismů. Vedle ďábla medvědovitého, zmíněného v úvodu, působí neoplazie výrazné úbytky v zasažených populacích také u mořských mlžů.

Rychlé šíření sobeckých buněk napříč hostitelskou populací muže vést k vzniku rezistence. Následkem toho mohou být sobecké buňky tlačeny k evoluci linií, které jsou schopny přeskočit na nové hostitelské druhy. Důležitou roli pravděpodobně hraje velikost hostitelské populace. U druhu s velkou populací muže být vysoký také počet nakažených jedinců, což vede i k vyšší pravděpodobnosti vzniku mutací umožňujících přeskok mezi hostiteli a k výskytu vyššího množství potenciálních propagulí v prostředí, v němž dochází k mezidruhovým interakcím. Vysoká míra napadení zvyšuje konkurenci o naivní hostitele, což vede k selekci linií upřednostňujících alternativní hostitelské druhy. Platná může být i tzv. hypotéza hlavního hostitele, která předpokládá, že při poklesu populační hustoty hostitele je parazit tlačen ke kolonizaci nových druhů, aby se pojistil proti riziku vyhynutí. Je tudíž pravděpodobné, že v historii života na Zemi se evoluce klonálních rakovin mnohokrát opakovala a mohla přispět k vyhynutí řady hostitelských druhů.