当古生物得了癌症-2亿4000万年前的骨癌病例

古生物学和癌症似乎八竿子打不着,但如果仔细想想这2个领域所涵盖或被涵盖的范围,就会发现两者也有重叠的部分,因为古生物学的研究也包含过往生物的病理学,也就是古病理学(paleopathology),而要理解癌症的起源、演化或发生原因等议题,当然也涵盖在病理学的范畴里,有了古病理学的知识后,就可以更进一步地解开那真正引发癌症的根本原因。

从这样的思维起头,古生物学不只和癌症研究离得不远,甚至可以填补人们对于理解现代癌症起源、演化所不可 或缺的一个关键学门领域。2019年 2 月的《美国医学协会肿瘤学》(JAMA Oncology)就刊登了一篇新 的研究发现:2 亿 4000万年前左右的癌症纪录! 2亿4000万年前,也就是地质年代中生代(Mesozoic) 三叠纪(Triassic)中期,是大家所熟知及热爱的恐龙类 群即将要开花散叶,在地球上演化的时间。所以,不讶异的,这篇研究并不是谈论人类身上所发现的癌症,而是在 一只存活于2亿4000万年前的早期乌龟所发现的癌症。

 那只罹患癌症的可怜乌龟

这只“乌龟”的来历可不小,在2015年才刚被正式发表在Nature,并命名为一种新属新种。此物种名字为罗辛祖龟(Pappochelys rosinae),pappos 在希腊文中为祖父的意思,而希腊文中的chelys是乌龟,另外的rosinae 是以修复、整理这件化石标本以供研究的清修师罗辛(I. Rosin)命名。

光是从罗辛祖龟命名的方式,大概就可以想像其背后有着有趣的演化故事,虽然名字有“龟”,但是其“祖父”的含义,意味着这其实不是平常所认知的乌龟,而是在“真正的乌龟(Testudines,龟鳖类群)”演化出来前,可能的乌龟祖先。因此,在生物的分类群中,罗辛祖龟是被归在泛龟类(Pan-Testudines)。光从名称来看,就可以感受到罗辛祖龟对于了解龟鳖类群早期演化及起源等议题有着相当重要的地位。

最早罗辛祖龟的化石标本于2006 年在德国的矿场被发现时,前后陆陆续续有大约20 件标本被挖出来。大多数的化石是不完整的,甚至难以确定是否为同一个体,但藉由观察化石是否有重复的部位,能大致判断零散的化石是否为同一生物。

2015 年发表在Nature的罗辛祖龟研究成果当然很令人兴奋,但是一篇研究并无法涵盖所有​​的研究面向,更何况有20 件左右的化石标本可供研究,许多的未知与可能性仍待更多后续的研究。

乌龟得了什么癌症?

当德国柏林自然史博物馆(Natural History Museum, Berlin)的研究人员检视存放于斯图加特州立自然史博物馆(State Museum of Natural History Stuttgart)罗辛祖龟们的标本时,一件标本编号为SMNS 91680、左大腿骨标本看起来不太寻常的罗辛祖龟,立刻吸引他们的目光。以肉眼观察左大腿骨上半部,可清楚看到骨头外部有着不寻常增生或创伤的痕迹。柏林自然史博物馆古生物学家们集结医生及研究人员,进一步利用微米级电脑断层扫描(micro-computer tomography)等方式观察骨头内部,确认有无任何内部的形态结构及特征能判定这只生活在2亿4000 万年前的罗辛祖龟承受什么疾病的折磨。

断层扫描后发现,在骨骼增生的大腿骨范围中,从结构上来判断,大致可以分成3 层:内部的骨髓腔(medullary cavity)、中间的皮质骨(cortical bone)和最外面的增生层。其中最大也最重要的问题就是:外面的增生层是什么原因所造成的?

医学上的病理判断和生物分类的方式有异曲同工之妙,都需找到可以分门别类进行诊断(diagnose)的特征。外部的增生层几乎是整面、完整包覆中间的皮质骨,这在病理特征上排除大腿骨增生是由外生骨瘤(exostosis),再加上如(1)外部粗糙、凹陷的表面, (2)皮质骨层的外围看来是原生的表层,没有任何溶解过或损伤的现象及(3)内部的骨髓腔看来也没有受到任何的影响等特征,可以判定这外部的增生层应该是由骨膜骨癌(periosteal osteosarcoma)所造成!

虽然,从仅存一部分的化石标本判定,很难完全的盖棺论定这就是研究论文判定的骨膜骨癌,毕竟尚无任何的软组织可以进行病理组织学(histopathology)上的确认。不过,科学研究有趣的就是有几分证据进行几分的推测,现有的假设、推论很有可能会因后续更多的发现而被推翻,但如果没有这些初步的研究、论述,更多的后续研究也就无法被开启。

几乎所有的癌症或大部分病症都需要有软组织的构造才能在病理学上有更确切的断定,但是以骨头研究为主的古生物学,仍可以带给人们许多的惊喜去了解在骨骼上留下迹象的疾病起源及演化历史等重要线索。如同罗辛祖龟的骨癌例子,或在1997 年的Nature也刊登一则有趣的研究,研究人员从化石骨骼发现,暴龙也会得痛风!

 以古鉴今——由过往纪录追寻现代谜团真相

能在化石纪录中找到癌症或其他疾病的纪录至今仍少之又少,但每一个新发现都能带给人们很大的启发,从这2亿4000 万年前的骨癌例子就清楚的指出,目前困扰着现代人类(Homo sapiens,智人)的癌症其实在脊椎动物演化史中有着相当久远的历史脉络,而不是近代才演化出来的“文明病”,相信这样的古生物学研究也将会给医学相关的研究人员有一定的启发,重新去看待并以不同视野去寻找该如何应对癌症等棘手的问题。

作者:是柚子呀,如若转载,请注明出处:https://eozlab.com/zirankexue/shengwu/172.html