Il cancro può insegnarci la nostra evoluzione

Chiedendoci il perché dell'esistenza del cancro, siamo in grado di avere un assaggio della vita di una passata epoca biologica

Articolo originale - Traduzione e adattamento di Giorgio Beltrammi

La scienza medica considera il cancro come una malattia in cui cellule canaglia proliferano in maniera incontrollata, spostandosi in tutto il corpo. La terapia si concentra sull'uccidere il cancro prima che questi uccida l'ospite.
Purtroppo, l'enfasi sulle cellule tumorali viste come difettose mine vaganti, è in contrasto con il modo in cui superano in astuzia sia le difese del corpo che le armi del medico.
Il cancro è visto come un avversario spietato, perché si comporta come se avesse una propria agenda diabolicamente astuta.
Le cellule tumorali vengono pre-programmate per eseguire una ben definita cascata di cambiamenti, apparentemente progettato per facilitare sia la loro sopravvivenza e la loro maggiore diffusione attraverso il flusso sanguigno. C'è anche un 'aria di cospirazione in modo che i tumori utilizzino segnali chimici per creare nicchie amichevoli in organi a distanza.

Nella frenetica ricerca di una fantomatica "cura", alcuni ricercatori hanno fatto un passo indietro per porre una domanda molto semplice: perché il cancro esiste? Qual è il suo posto nella grande storia della vita?
Sorprendentemente, nonostante decenni di ricerca, non vi è alcuna teoria condivisa sul cancro, nessuna spiegazione per cui, all'interno di quasi tutte le cellule sane, si nasconde un seme cancerogeno molto efficiente, che può essere attivato da una varietà di agenti - radiazioni, sostanze chimiche, infiammazioni e infezioni.

Il cancro, a quanto pare, è incorporato nella macchina di base della vita, una sorta di stato predefinito che può essere attivato da un qualche tipo di insulto. Questo suggerisce che non sia una moderna aberrazione, ma che abbia profonde radici evolutive; un sospetto confermato dal fatto che esso non si limita agli esseri umani, ma è molto diffuso tra i mammiferi, pesci, rettili e persino piante.
Gli scienziati hanno identificato geni impliciti del cancro che pensano essere presenti da centinaia di milioni di anni. Chiaramente, possiamo comprendere appieno il cancro solo se inserito nel contesto della storia biologica.

Si possono distinguere due rilevanti transizioni evolutive.
La prima si è verificata più di 2 miliardi di anni fa, quando le grandi, complesse cellule giunsero a contenere i mitocondri - piccole fabbriche che forniscono energia alla cellula. I biologi sostengono che i mitocondri siano i resti di antichi batteri. Significativamente, devono subire cambiamenti sistematici perché si possa sviluppare il cancro, alterando profondamente le loro proprietà chimiche e fisiche.

Per gran parte della storia della Terra, la vita si limitava a organismi unicellulari. Nel tempo, tuttavia, era sorta una nuova possibilità. L'atmosfera terrestre era divenuta inquinata da una sostanza chimica altamente tossica e reattiva - l'ossigeno - creato come prodotto di scarto della fotosintesi. Le cellule svilupparono strategie ingegnose per evitare sia l'accumulo di ossigeno o i danni del processo ossidativo, all'interno delle proprie viscere. Ma alcuni organismi trasformarono un vizio in una virtù e trovarono il modo di sfruttare l'ossigeno come una nuova potente fonte di energia. Negli organismi più moderni, sono i mitocondri che sfruttano questa sostanza pericolosa per alimentare la cellula.

Con la comparsa di cellule ad alto consumo di ossigeno, la strada era aperta per il secondo rilevante passaggio per la genesi del cancro - l'emergere di organismi pluricellulari. Ciò ha richiesto un drastico cambiamento nella logica di base della vita.
Le cellule singole hanno un imperativo - replicarsi. In questo senso, sono immortali.
Ma in organismi pluricellulari, le cellule normali hanno traslato la loro immortalità in cellule germinali specializzate - sperma e uova - il cui compito è quello di portare i geni alle generazioni future. Il prezzo che le cellule normali pagano per questo contratto è la morte, la maggior parte si replica per un po', ma tutte sono programmate per suicidarsi quando la loro data di scadenza è giunta, un processo noto come apoptosi. L'apoptosi è gestita dai mitocondri.

Il cancro comporta una rottura del patto fra le cellule germinali e il resto. Le cellule maligne disattivano l'apoptosi e fanno un'offerta per la loro immortalità, formando tumori che iniziano a sovrappopolare le loro nicchie. In questo senso, il cancro è da tempo riconosciuto come un ritorno all'era della "cellula egoista". Ma i recenti progressi nel campo della ricerca ci permettono di abbellire questa foto. Per esempio, le cellule tumorali prosperano in ambiente a basso contenuto di ossigeno (anche zero-ossigeno), un ritorno ad una precedente, anche se meno efficiente, forma di metabolismo conosciuto come fermentazione.

I biologi sono a conoscenza del fatto che gli organismi possono contraddistinguersi per antichi tratti che riflettono il loro passato ancestrale, come ad esempio le code ataviche o i capezzoli soprannumerari che si vedono in alcune persone. L'evoluzione si basa necessariamente sui genomi precedenti. A volte vecchi percorsi genetici non vengono scartati, ma solo nascosti.
Gli effetti atavici si mostrano quando qualcosa sconvolge il meccanismo di nascondimento.

Charles Lineweaver, dell'Australian National University ed io abbiamo proposto una teoria del cancro sulla base delle sue antiche radici evolutive. Noi pensiamo che siccome il cancro progredisce nel corpo, viene invertita, in modo accelerato, la freccia del tempo evolutivo. Prevediamo che le varie caratteristiche della progressione del cancro siano sistematicamente in correlazione con l'attivazione di geni ancestrali progressivamente più anziani. I tumori più avanzati e maligni ricreano gli aspetti della vita sulla Terra antecedenti un miliardo di anni fa.

I geni più antichi rimangono funzionali solo se continuano a svolgere una funzione biologica. Nella fase iniziale dello sviluppo embrionale, quando viene previsto il piano basale del corpo (anche in condizioni di basso tasso di ossigeno, per inciso) i geni ancestrali aiutano a guidare i processi di sviluppo prima di essere spenti. Ogni essere umano, per esempio, possiede code e branchie per un certo tempo nel grembo materno. Significativamente, i ricercatori hanno recentemente individuato esempi di geni embrionali della fase iniziale, che si risvegliano a generare un cancro.

I legami profondi tra la biologia evolutiva, la biologia dello sviluppo e il cancro hanno implicazioni enormi per la terapia e possono fornire anche una inattesa ragione per studiare il cancro. Per svelare i dettagli di iniziazione e di progressione del cancro, gli scienziati possono aprire una finestra sul passato, attraverso la quale visualizzare scorci allettanti della vita di un'epoca passata.