В настоящее время перед человечеством стоят две самые фундаментальные проблемы: кардинальное лечение раковых заболеваний и управляемый термоядерный синтез. Еще относительно недавно сотни миллионов жизней уносили массовые эпидемии (оспа, чума, грипп), на смену пришли онкологические заболевания, занимающие второе место после сердечнососудистой патологии. В связи с неизбежным дефицитом природных энергетических ресурсов остро встанет проблема их замены термоядерным синтезом, до практического использования которого дистанция остается пока еще конкретно не определенной.
В теоретической онкологии выдвинуты две научно обоснованные концепции раковых заболеваний: мутационная и вирусогенетическая, которые сходятся в одном утверждении, что первопричиной патологии является необратимое изменение в строении нуклеиновых кислот в поражаемой клетке, нарушающее нормальное размножение клеток с последующей их пролиферацией в соседние ткани.
Согласно мутационной концепции, инициатором генетических изменений являются физические и химические агенты внешней и внутренней среды, что доказано экспериментально. Накладывание мазков сильного мутагена бензпирена за ухом кролику неизменно вызывало опухолевое разрастание кожной ткани. Утверждается, что курение может провоцировать рак легких, но имеется и множество исключений, когда злостные курильщики доживают до естественной смерти, как продемонстрировал Уинстон Черчилль, не выпускавший изо рта толстенную сигару и проживший 90 лет.
Сторонники вирусогенетической концепции считают, что причина онкологических изменений заключается в вирусах, встраивающихся в структуру ДНК, и вызывающих неуправляемое деление клеток (малигнизацию). По всей видимости, обе концепции имеют право на существование, так как экспериментально доказано, что существуют химические вещества, вызывающие образование опухолей, установлены конкретные физические, химические факторы малигнизации и онкогенные вирусы.
Созданы эффективные способы лечения рака на ранних стадиях (оперативный метод, радио- и химиотерапия), в запущенной фазе прогрессирующее развитие раковой опухоли приводит к печальному исходу. Почти все исследования по онкологии проходят на экспериментальной основе, в работе над «живым» материалом, что и понятно, так как решение проблемы является неотложной задачей.
В настоящем сообщении предлагается посмотреть на проблему с позиции эволюционных исследований. В истории науки имеется множество примеров, когда великие открытия «стартовали» с возникновения теоретических представлений. Эволюционная концепция Ч.Дарвина первоначально была принята научной общественностью как более или менее вероятная гипотеза, но с нее началось триумфальное шествие в развитии многих областей естествознания и философии, науки и практики.
В решении проблемы рака «корень зла» следует искать в эволюции жизни, начиная с момента возникновения многоклеточной организации и принимая во внимание особенности размножения одноклеточных и многоклеточных организмов. Образование многоклеточного строения было обусловлено необходимостью защиты одноклеточного организма-жертвы от нападения одноклеточного организма-хищника. Хищная амеба обволакивает своим телом инфузорию и ассимилирует ее в качестве пищи. Колония из двух и более одноклеточных становится непреодолимым препятствием для такого способа охоты у хищных одноклеточных. Отсюда самый простой ответ на проблему происхождения феномена многоклеточности, по которой идут дискуссии уже много лет.
Природа «изобрела» два способа размножения организмов: вегетативный и половой, присущих соответственно одноклеточным и многоклеточным живым существам.
Размножение одноклеточных организмов происходит путем простого деления исходной материнской клетки на две дочерние (процесс митоза) и так далее по принципу цепной реакции, напоминая ядерное деление химических элементов. При этом полностью сохраняется генетическая структура ядра клетки при отсутствии мутационной изменчивости, что дает повод утверждать о «бесконечности» жизни на уровне одноклеточной ее организации. Патологические процессы с нарушением внутриклеточного обмена веществ не имеют сюда отношения, так же как смерть одной особи не влияет на жизнь и эволюцию всей популяции.
Принципиально другая ситуация наблюдается при размножении многоклеточных организмов, в которой и пытаются найти разгадку источника онкологических поражений. Нормальный процесс деления клеток в организме находится под строго запрограммированным генетическим контролем, начиная с первых стадий эмбриогенеза и заканчивая прекращением индивидуального развития.
У колониальных организмов (губок, кораллов) процесс клеточного деления не подчиняется централизованному управлению, часть клеток может отпочковываться от материнской колонии и продолжать самостоятельное существование. Однако, такой процесс размножения не исключает того, что некоторые клетки могут быть поражены мутациями генетического аппарата и при размножении создадут прообраз раковой опухоли при распространении по всей колонии.
Обращают на себя внимание уникальные случаи регенерации тканей при их механическом повреждении, как это наблюдается у ящериц, когда вместо утраченной части вырастает новая часть хвоста. В таких ситуациях не исключено, что клетки восстановленного органа могут претерпеть изменения по типу раковых поражений, а ящерица избавится от них очередной потерей хвоста. Это не досужие рассуждения, они могут содержать элементы истины для разгадки этиологии раковых поражений.
С нарушением нормального размножения клеток во весь «рост» встают проблемы онкологии, так как именно в неуправляемом течении данного процесса заключается главная причина опухолевого поражения тканей и всего организма в целом.
Вывод первый: с эволюционной точки зрения, онкогенез появляется одновременно с возникновением многоклеточной организации.
Теоретически вполне можно предположить, что уже на заре жизни у многоклеточных организмов происходили нарушения нормального митоза клеток. На уровне колониальной организации они не могли существенно сказываться на судьбе всего «сообщества» клеток в силу преимущественно физической, а не физиолого-биохимической связи между ними. Отмирание отслуживших клеток есть естественное следствие онтогенетического развития многоклеточного организма от личинки комара до человека включительно. Бесконтрольное деление клеток у первичных многоклеточных организмов уже было довольно распространенным процессом и передалось далее по поколениям у всех видов животных. Не следует удивляться тому, что онкологическое разрастание тканей обнаружено у многих видов беспозвоночных и позвоночных животных.
Есть подозрения, что уклоняющееся от нормального процесса размножение клеток имеет место и у растений. Такой процесс наблюдается при образовании наростов на стволах деревьев, называемых галлами. Как и у животных, появление их провоцируются внешними факторами, в частности, укусами насекомых. Кардинальное отличие заключается в том, что галлы представляют собой доброкачественные образования, гибель от них растения не зафиксирована.
Вывод второй: онкогенез является универсальным биологическим процессом, распространенным у всех многоклеточных зоологических организмов.
Безоговорочно принято считать, что поражение организма опухолевым ростом является однонаправленным, необратимым, убивающим жизнь неконтролируемым размножением клеток. Не принимается во внимание, что любой биологический процесс (мейоз и митоз, обмен веществ, функционирование многоклеточности) есть результат адаптивной эволюции под действием естественного отбора. Не исключен парадоксальный вывод, что феномен опухолевого роста, как специфическое проявление и продолжение жизни клеток в организме эволюционно возник у них в качестве адаптивного признака.
В этой связи полезно обратиться к концепции «болезнь-адаптация» Селье-Давыдовского, согласно которой отклонения от нормы в патологических процессах являются не вредными, а полезными для организма. Классический пример демонстрирует воспалительный процесс с повышением температуры тела, препятствующим болезнетворному агент. Размножение раковых клеток (малигнизация) - это тоже форма проявления жизни, но не обычная в том, что заканчивается самоубийством и гибелью хозяина.
Вывод третий: онкологическое поражение организма есть своеобразное проявление жизни, запрограммированное на ее самоуничтожение. Онкологические патологии уводят из жизни организмы преимущественно в пожилом, стерильном, возрасте, поэтому, с общебиологической точки зрения, являются полезными для популяции в целом, поскольку сохраняют жизненные ресурсы (пищу, места проживания и размножения) для ее существования.
Многообещающим в решении проблемы рака представляется выяснение происхождения спонтанных новообразований, не вызываемых известными онкогенными факторами. Можно предположить, что
спонтанные онкологические поражения провоцируются вирусами, скрывающимися в ДНК, или такими же латентными мутациями, вызванными ранее физическими или химическими агентами. Примером не выявленных причин раковых заболеваний являются базалиомы, спонтанно возникающие из слоя эпителиальных клеток, занимают промежуточное место между доброкачественными и злокачественными опухолями.
Раковое поражение относится к самым тяжелым патологиям, для избавления от которого радикального средства не создано. В поэме Н.А.Некрасова есть строки о безысходной ситуации с больным раком: «Спускали родимого в прорубь, под куричий клали насест… всему покорялся, как голубь, а плохо - не пьет и не ест!». Онкологические заболевания являются роковыми в поздней стадии, приводящими к неизбежной смерти. В отличие от других очень опасных болезней эволюция не создала от раковой патологии ни врожденного, ни приобретенного иммунитета.
Смертность от черной оспы составляла до 30% заболевших людей, наиболее агрессивная геморрагическая форма доводила до 75-100%. Применение радикальных мер борьбы с оспой позволило значительно уменьшить смертность. Прививки в Швеции сократили смертность с 12 тысяч до 11 человек всего за 20 лет. В 1980 году ВОЗ официально объявила о полной ликвидации оспы на планете. Смертность от чумы доходила до 60%, применение антибиотиков и поддерживающей терапии сократило ее до десятых долей процента. В настоящее время наблюдаются незначительные очаговые вспышки когда-то опаснейшего заболевания. Предполагается, что возбудитель оспы появился на Ближнем Востоке от мутации вируса, поражавшего верблюдов, чумы возник в Монголии результате мутации псевдотуберкулезной палочки.
Таким образом, оба заболевания имеют типичное эволюционное происхождение от исходной мутационной изменчивости генотипа, адаптивностью к организму хозяина, в силу высокой поражаемости и отсутствии надежного иммунитета гарантируют пандемическое распространение в человеческой популяции.
Онкологические заболевания также имеют мутационное происхождение и наследственную предрасположенность («раковые семьи»), но не передаются при контакте другим людям, поэтому поражаемость и смертность от них не идет ни в какое сравнение с обычными эпидемиями и пандемиями от заразных болезней.
Вывод четвертый: онкологические поражения имеют исключительно организменный характер, отсутствие контагиозности сдерживает их массовое распространение эпидемического и тем более пандемического типа, что исключает введение понятие эволюционной онкологии. О таковой допустимо говорить на организменном уровне происхождения и развития новообразований.
Концентрация внимания ученых на организменном уровне раковых заболеваний напоминает организмоцентрические концепции в истории эволюционных учений (механоламаркизм, мутационизм, катастрофизм), объективно исключает популяционный подход к исследованиям проблем онкологии. Подобная ситуация имеет место с изучением и терапией психических патологий, частично наследуемых, но не контагиозных, глубоко «спрятанных» внутри организма и потому трудно познаваемых, слабо поддающихся или вообще недоступных лечению. Создание популяционноцентрической концепции в онкологии, как она вывела на научный уровень общебиологические эволюционные исследования в «синтетической теории эволюции», принципиально невозможно.
Логично желание соотнести все приведенные рассуждения с насущной проблемой предупреждения и кардинального лечения раковых заболеваний. К истокам происхождения жизни около четырех миллиардов лет не заглянешь, много неясного остается даже в проведении простых экспериментов по биогенезу. Остается уповать пока на теоретические предположения, но «теория, друг мой, суха, лишь зелено вечное дерево жизни» (В,Гёте), с плодами, которые еще требуется достать. В истории науки имеется множество примеров, когда теоретические исследования прокладывали путь реализации их на практике. Теория относительности Эйнштейна первоначально воспринималась как творение «не здорового ума», на деле оказалось, что все процессы распада и синтеза ядер есть преобразования материи в энергию по известной формуле Е=mc,2 что и предсказывалось данной теорией.
Необходимо убедить общественное сознание, что раковое заболевание не зловещее наказание человечеству, а, возможно,…полезный для организма процесс, который с помощью прогрессивных технологий надо направить в адаптивное русло. Не исключено, что уже на ранних стадиях эволюции жизни онкогенез был способом размножения организма вегетативным путем, в дополнение к половому размножению, но оказался неудачным природным экспериментом. Кроме того, он мог стать защитной реакцией против процессов, затормаживающих нормальное деление клеток и образование тканей, подобно грубому сравнению с тушением лесных пожаров встречным огнем. Парадокс в подобных рассуждениях, скажет человек со здравым мышлением, но из парадоксов нередко рождается истина, как сказал великий поэт, «гений - это парадоксов друг».
Деление клетки при митозе захватывает, прежде всего, редупликацию хромосомного аппарата. При онкологическом процессе образуются не обычные две спаренные гомологичные хромосомы, а четырех- и более кратное их число в ядре с последующим бесконтрольным размножением клеток, приводящим к образованию раковой опухоли. Практическая задача состоит в том, чтобы остановить патологическую редупликацию хромосом на ранних стадиях онкогенеза, что вполне возможно при совершенстве своевременной диагностики и на уровне современных технологий лечения болезней.
Вывод пятый: рак - это не оспа, для его полной ликвидации не пригодны антибиотики, химиотерапия, хирургический скальпель, а общебиологический феномен, для понимания сущности и искоренения которого необходим эволюционный подход.
Знаменитый физиолог И.И.Мечников воткнул шип растения в личинку морской звезды и через несколько дней случайно обнаружил, что вокруг шипа образовалось скопление клеток, пытающихся вытолкнуть инородное тело (известный гной). Знакомый с учением Ч.Дарвина о борьбе за существование, обладая эволюционным мышлением, ученый догадался. что в организме имеются специализированные клетки, которые участвуют в его защите. Так, родилась теория иммунитета.
Идея адаптации многоклеточного организма на уровне межклеточной борьбы за существование составляет основу бурно развивающегося направления в современной онкологии - поисков ингибиторов роста раковых новообразований.
В общем виде факторы роста – это химические вещества, производимые организмом для контроля роста собственных клеток. Для онкологии первостепенное значение имеют факторы, которые контролируют рост клеток, передают информацию, когда клетка должна перестать расти или умереть.
Ингибиторы факторов роста блокируют сигналы раковым клеткам делиться и расти. разработаны различные способы осуществления этого процесса:
снижение содержания факторов роста в организме;
блокирование клеточных рецепторов факторов роста;
противодействие сигналам внутри клетки.
Не исключено, что эти и другие ингибиторы роста злокачественных клеток давно созданы естественным путем в ходе эволюции жизни, задача заключается в их обнаружении в дополнение к имеющимся методам борьбы с онкологической патологией.