Naukowcy: Prehistoryczne zwierzęta też cierpiały na nowotwory

Artykuł naukowy zespołu dr. Dawida Surmika z Wydziału Nauk Przyrodniczych Uniwersytetu Śląskiego pt. „An insight into cancer palaeobiology: does the Mesozoic neoplasm support tissue organization field theory of tumorigenesis?” opublikowano w czasopiśmie BMC Ecology and Evolution.

W opisie na stronach Uniwersytetu Śląskiego Surmik m.in. wskazuje, że ślady schorzeń sporadycznie odnajdywane na kościach prehistorycznych zwierząt dają wgląd w ich problemy zdrowotne. Jednocześnie dostarczają dowodów na starożytny rodowód niektórych chorób, niekiedy liczący sobie setki milionów lat.

Ponieważ dowody z zakresu paleontologii są ograniczone do skamieniałych kości, schorzenia możliwe do identyfikacji w materiale kopalnym muszą albo bezpośrednio dotyczyć układu kostnego, albo wpływać na kości w sposób pośredni. Należą do nich niektóre nowotwory złośliwe, powszechnie uważane za schorzenia związane z rozwojem cywilizacji, a tym samym postępującym zanieczyszczeniem środowiska.

- Niewątpliwie czynniki te zwiększają zapadalność na nowotwory złośliwe we współczesności. Jednakże same nowotwory mają historię dużo starszą niż cywilizacja, a nawet cała ludzkość. Badania nowotworów zwierząt pozaludzkich, w tym u bardzo starych ewolucyjnie grup, takich jak jamochłony, pokazują, że proces powstawania nowotworów jest cechą ewolucyjnie pierwotną i występuje od początków życia zwierzęcego na Ziemi – akcentuje Surmik.

Nowotworzenie leży u podstaw ewolucji i rozwoju wielokomórkowości klonalnej. Zwierzęta wielokomórkowe charakteryzuje naturalne dążenie do ciągłego dzielenia się i różnicowania komórek ciała. Przebieg podziałów klonalnych (tzn. takich, w których z jednej pierwotnej komórki powstają komórki potomne) jest kontrolowany i regulowany przez mechanizmy genetyczne.

W przypadku utraty tej kontroli, spowodowanej wystąpieniem mutacji, następuje nieskoordynowany podział komórek, który skutkuje nadmiernym rozrostem masy tkanki. W taki sposób – według powszechnie akceptowanej teorii mutacji somatycznych – dochodzi do powstawania guzów. Poznanie historii ewolucyjnej nowotworów i jej zrozumienie może pośrednio przyczynić się do powstawania nowych metod terapeutycznych.

Kopalne świadectwa nowotworów w postaci narośli czy guzów identyfikowano już wcześniej m.in. u dinozaurów i innych prehistorycznych kręgowców. Interdyscyplinarny, międzynarodowy zespół badawczy, któremu przewodniczył Surmik, przedstawił wyniki badań kręgu triasowego płaza tarczogłowego Metoposaurus krasiejowensis, odkrytego w Krasiejowie koło Opola. Na jednym z kręgów płaza, należącym do zbiorów Instytutu Paleobiologii PAN, zidentyfikowano narośl, która obrastała znaczną jego część. Badacze we współpracy z Wydziałowym Laboratorium Mikrotomografii Komputerowej Uniwersytetu Śląskiego wykorzystali promieniowanie rentgenowskie, aby poznać wewnętrzną strukturę owej skamieniałości.

Skany ujawniły, że patologiczna tkanka obrasta kręg z zewnątrz, a także wnika do jego wnętrza, wdzierając się w głąb kości poprzez naturalne kanały odżywcze w kręgu. To pokazało, że przyczyną narośli był nowotwór złośliwy. Dalsza analiza skanów wykazała, że znaczna część struktury kręgu została zniszczona w wyniku rozrostu patologicznej tkanki.

Badacze przecięli okaz i naklejając fragmenty kości na szkiełko mikroskopowe zeszlifowali jego powierzchnię do uzyskania cienkiej, półprzeźroczystej próbki, którą można obserwować w mikroskopie świetlnym; podobnie bada się współczesne próbki nowotworowe. Preparaty dostarczyły informacji nt. budowy histologicznej patologicznej tkanki, a zwłaszcza kontaktu między częścią zmienioną chorobowo i częścią jeszcze nie zajętą nowotworem.

Na tej podstawie naukowcy orzekli, że badanym nowotworem był kostniakomięsak (osteosarcoma). Szczegółowe badania dały informacje o dynamice wzrostu nowotworu, której rekonstrukcję przedstawiono szczegółowo w artykule w BMC Ecology and Evolution.

Zidentyfikowany złośliwy nowotwór u metopozaura zespół ocenia jako jeden z najstarszych przykładów raka w zapisie kopalnym i jedyny pewny odnoszący się do kopalnego płaza, a także najlepiej udokumentowane świadectwo występowania nowotworów u prehistorycznych zwierząt, poparte dowodami badań mikrostrukturalnych.

W skład zespołu, którym kierował Surmik, weszli: Piotr Duda z Wydziału Nauk Ścisłych i Technicznych UŚ, Justyna Słowiak-Morkowina, Tomasz Szczygielski i Dawid Dróżdż z Instytutu Paleobiologii PAN, Maciej Kamaszewski ze Szkoły Głównej Gospodarstwa Wiejskiego w Warszawie, Elżbieta Teschner z Uniwersytetu Opolskiego, a także Dorota Konietzko-Meier i Sudipta Kalita z Uniwersytetu w Bonn (Niemcy) oraz prof. Bruce M. Rothschild z Muzeum Historii Naturalnej Carnegie (Pensylwania, USA).

Badania sfinansowało Narodowe Centrum Nauki w ramach projektu badawczego pt. „Osteopatologie w zapisie kopalnym nośnikiem informacji paleoekologicznej i paleoepidemiologicznej”.