1.肿瘤是进化过程中的原始生命形态

肿瘤是进化过程中的原始生命形态

山西生物应用职业技术学院 030031 堐榜琴

山西亚宝药业集团肿瘤研究所 张建国

生物进化的观点认为：细胞从分裂到分化是进化的重演，包含了进化的全部信息。因此从进化过程中寻找肿瘤的蛛丝马迹，不失为一种新的研究方法。笔者的研究结果表明：肿瘤是进化过程中的原始生命形态，其发生的原因是氧的转换机制受阻，虽然有氧存在，但不能有效地利用氧，使细胞停留在原始的生命状态。

一、肿瘤是进化过程中的原始生命形态

生命的历史可分为两个重要时期，即光和氧出现前后这两个时期。第一个时期大约是在30亿年前，地球上非常炽热，一片漆黑，四周围绕着很厚的水蒸气，没有光和氧，大气层是强还原性的，只有电子供体而没有电子受体。在这样的环境中蛋白质必然是电子配对和能带饱和的，由这样的蛋白质所组成的生命体，其功能主要是发酵与增值，诺贝尔奖金获得者圣—乔其将这样的生命状态称为“α态”，即增殖态，肿瘤就属于生命的“α态”。当地球上出现氧之后，由于氧是一种氧化剂，是电子受体，它可以使蛋白质的性质发生深刻变化，从而导致分化，使原始生命进入一个新状态，圣—乔其将这一时期的生命状态称为“β态”，即分化态。

氧并不是一经出现就立刻发挥作用，它同样需要一个漫长的进化过程，因为氧不可能直接接受电子，如果是那样的话，原始的生命体就会被燃烧，分化就无从谈起。另外氧为两价电子受体，它成双地接受电子，因而会很简单地氧化掉一个整电子对，使得分子变小，而不能形成自由基。现在已经知道，原始生命的进化过程是自由基引发的[1、2]，如果不能形成自由基，蛋白质就不可能形成越来越复杂的结构，也就不可能有分化存在，因此氧在发挥作用之前，必须由两价电子受体转变为单电子受体，只有这样才能为分化开辟道路，否则即使有氧的存在，也不能被有效地利用，原始生命将仍然处于“α态”。

氧由两价电子受体转变为单电子受体，这是进化过程中的一次飞跃，没有这个飞跃，就没有分化，也就没有高级生命的诞生，但是直到今天，人们还没有认识到这个问题的重要性，总是把氧接受电子看成是理所当然的事情，殊不知肿瘤的发生就是氧的转换机制受阻，虽然有氧存在，但不能有效地利用氧，使细胞停留在原始的生命状态—“α态”。

二、氧由两价电子受体转变为单电子受体的进化历程

氧（O2）出现之后，面对蛋白质中最多的元素自然是碳（C）元素，如果O不是和

另一个O相连，而是与C相连形成C＝O，情况就不同了，羰基是单电子受体，但是C＝O的电子系统太小，以致于不能收容附加的全部电子，但是如果把两个C＝O连在一起，两个π电子体系就会融合成一个较大的π体系，而它却是一个强的单电子受体。最简单的二羰基化合物是乙二醛，最简单的酮醛化合物甲基乙二醛。直到今天，通过

A. Pullman的计算，甲基乙二醛仍被认为是最好的单电子受体。圣—乔其坚定地认为：氧就是通过将自己转化为甲基乙二醛来接受电子的，甲基乙二醛是最初的电子受体，

氧是最终的电子受体。

甲基乙二醛是怎样将接受来的电子传递给氧的呢？甲基乙二醛与氧都属于电子受体，它们不可能形成复合物，更不可能发生化学反应，因此甲基乙二醛将电子传递给氧，也存在一个进化过程。原始生命体在进化过程中形成了生物胺类化合物，而甲基乙二醛能与各种生物胺类化合物迅速形成复合物，这种复合物又能与氧形成更大的复合物，而且仅仅由于氧的参与，使大分子复合物的生成成为自动催化反应[3]，在大分子复合物中，氧被彻底活化了，甲基乙二醛把接收来的电子在复合物中顺利传递给了氧，这样氧的活化、转换、接受电子就形成了一个完整的系统。由于大分子复合物的生成是自动催化反应，从而保证了生命体内大量需氧的要求。

三、大分子复合物的基本特性

1．大分子复合物有一个异乎寻常的特性，它可以催化葡萄糖分子裂解生成甲基乙二醛，而甲基乙二醛又能与生物胺和氧生成大分子复合物，这样就保证了大分子复合物在细胞中的基本含量。为了保持大分子复合物含量稳定，在进化过程中细胞产生了两种酶，一是乙二醛酶，它能把过多的甲基乙二醛转化为D—乳酸；二是醛糖还原酶，它能把过多的甲基乙二醛转化为1、2—丙二醇。

2．细胞一旦丧失大分子复合物，在没有外力帮助下，就永不能自动合成，细胞将永远停留在“α态”。一方面是因为甲基乙二醛的产生要靠大分子复合物来催化，二者是相互依存的关系，没有大分子复合物就没有甲基乙二醛，没有甲基乙二醛，大分子复合物就失去了生成的源泉；另一方面是因大分子复合物生成属于自动催化反应，它丧失后，既是组成大分子复合物的成分存在，也失去了自动催化的性质。

3. 大分子复合物只有在弱碱性条件下才能生成，如果细胞中PH值降低，同样会丧失对氧的利用机会。

4. 大分子复合物属于稳定的双自由基，它能与含巯基的蛋白质形成复合物，并接受蛋白质中的一个电子，使蛋白质变成自由基或半导体，但复合物内部的电荷相互抵消，对周围不会产生什么影响。

四、大分子复合物在细胞由“α态”向“β态”转变中的核心作用

在进化过程中形成的大分子复合物，不但解决了能量供应问题，而且在细胞由“α态”向“β态”转变过程中起核心作用。在“α态”世界中，由于没有氧，电子供体必然占主导地位，在电子供体中，巯基是最强的电子供体，在增值过程中必然发挥着重要作用，现在人们仍将巯基称为细胞分裂激素[4]。基因的激活依赖于对应的转录因子被激活，而转录因子的活性依赖于巯基活性，在氧出现之前，所有转录因子的巯基都处于游离状态，因此所有的基因也就处于激活状态，所有基因都处在转录过程中，其实就是DNA的复制，因此细胞分裂要求电子供体占绝对的主导地位。当大分子复合物形成之后，使这种情况发生了改变，因为大分子复合物有一种特性：它能与各种巯基化合物迅速形成复合物，但不同的巯基化合物反应强度相差较大[5]，当大分子复合物浓度确定之后，一部分转录因子处于激活状态，另一部分转录因子处于灭活状态，这便产生了分化。

不同细胞中大分子复合物的组成不尽相同，浓度高低也有差别，这是产生多细胞

生物体的基础，如果只有一种大分子复合物，并且浓度被确定，就只能形成单细胞生物体。保持大分子复合物浓度相对稳定，是保持细胞正常功能的基础。在进化过程中，细胞形成了多种机制确保大分子复合物浓度的稳定，如：乙二醛酶、醛糖还原酶、小分子巯基化合物等。但是由于大分子复合物的生成是自动催化反应，随着时间的推移，浓度会越来越高，这是不以人们的意志为转移的。大分子复合物浓度升高，一些功能基因就要被灭活，对外则表现为衰老，因此细胞分化是以衰老为代价的。

五、肿瘤的发生机制

肿瘤的本质是细胞丢失了大分子复合物，虽然有氧存在，但不能利用氧，使细胞回到了无氧的“α态”。

从大分子复合物的生成条件上分析，细胞不能自动产生大分子复合物有三种情况：一种情况是长期慢性缺氧。氧不仅是大分子复合物的组成部分，而且仅仅由于氧的存在才使其生成成为自动催化反应，如果长期慢性缺氧，大分子复合物的生成就会受到影响。Goldblatt和G、C ameron使培养的组织暂时性局部缺氧，结果组织细胞发生了恶性转化［6］。老年人容易患癌，就是因为血液粘度高，血管壁增厚，血细胞功能下降，容易造成局部缺氧。另一种情况是血液的PH值发生了变化。大分子复合物只能在弱碱性条件才能生成，如果血液中的PH值降低，即使组成大分子复合物的各种物质都存在，它也不能形成，肿瘤会随之发生。细胞自发转化实验证实：当培养液的PH值迅速发生改变时，原来培养的细胞大部分死亡，然后出现一些新的转化细胞，它们在酸性培养液中毫无约束的生长起来［7］。由于细胞丧失大分子复合物，氧的利用率下降，细胞不得不依靠酵解产生能量来维持生存，这就更加重了酸的负荷，使细胞陷入恶性循环而不能自拔。第三种情况是化学致癌。当细胞中出现比甲基乙二醛更强的电子受体，或者比生物胺更强的电子供体时，就会阻止大分子复合物的生成，如果持续的时间较长，足以使大分子复合物耗竭殆尽，这时细胞便发生了癌变。目前发现的所有化学致癌物及其代谢物，绝大多数为强的电子受体，也有一部分为强的电子供体。

参考资料

[1] Cross CE. et al. Ann Intern Med. 1987：107：526

[2] Allen RG. Balin AK. Free Radic Biol Med. 1989：6：631

[3]［美］A、圣一乔其，迟翰林译，电子生物学与癌，科学出版社，1978。31-33页

[4] Rapkine, L. (1931), Ann. Physiol. Physicochim.,7:382-418.

[5] Mclaughlin, J. A. (1968), Proc. Natl. Acad. Sci. (USA), 60:1418-1419.

[6] Goldblatt.H,and Cameron, G(1953),J,Exp Med .97:525-552

[7] GB皮尔，R希克思，L，M芬克，章静波译癌——一个发育生物学问题［m］科学出

版社，1981。115页。