Мерчисон провела свое исследование вслед за Вайсом. Вместо того чтобы анализировать фрагменты ДНК, она с коллегами выполнила полногеномное секвенирование двух опухолевых клеток. Одна клетка была от кокер-спаниеля из Бразилии, а другая – от аборигенной собаки из Австралии. Клетки отличались друг от друга 100 000 мутаций. Но в то же время у них было 1,9 млн одинаковых мутаций, которых Мерчисон не нашла в обычной собачьей ДНК.
В раковых клетках все еще имеются следы их происхождения. Исследовательница предполагает, что эти клетки возникли из каких-то иммунных – судя по тем генам, которые они используют и которые выключили. Эти признаки могут быть далеким отголоском происхождения ТВО: иммунная клетка у какой-то древней собаки превратилась в раковую, а потом рак сумел распространиться на других собак.
Мерчисон с коллегами выяснила также, что ТВО значительно старше лицевой опухоли дьяволов. Мутации накапливаются в раковых опухолях с определенной скоростью. Изучая мутации в различных ТВО-клетках, Элизабет и ее коллеги определили, что собака, у которой возник рак, жила примерно 11 000 лет назад, в конце последнего оледенения.
Если бы это была «классическая» опухоль, ТВО просуществовала бы всего несколько лет до смерти хозяина. Однако она избежала смертельной ловушки и прожила в тысячи раз дольше, чем довелось бы обычной собаке. В разных частях земного шара опухолевые клетки приобрели новые мутации и передали их своим потомкам. Эти мутации отражают карту перемещения опухоли. Ее путешествие началось где-то в Старом Свете, и когда европейцы на кораблях привозили собак на новые континенты, такие как, скажем, Австралия или Северная Америка, они одновременно привозили и ТВО. И если случаи лицевой опухоли тасманийского дьявола локализованы в одном уголке земли, то ТВО люди распространили повсюду, куда прибывали со своими собаками[890].
Эти два заразных рака достаточно необычны. Однако, пока Мерчисон изучала собак и дьяволов, обнаружился еще и третий – но не на суше, а в море[891].
В 1960-х гг. морские биологи описали похожий на лейкемию рак у некоторых видов двустворчатых моллюсков. Иммунные клетки начинали стремительно размножаться, внедряясь во все ткани животного. Обычно через несколько недель моллюск погибал.
Ученые никогда раньше не видели ничего подобного. Особенно удивляла быстрота появления новых случаев заболевания. Вскоре после того как заболевал один моллюск из популяции, погибали абсолютно все животные. Этот рак бушевал на Восточном побережье США, и к 2000-м гг. убил песчаных мий по всей территории от Нью-Йорка до острова Принца Эдуарда в Канаде.
Два биолога из Колумбийского университета, Стивен Гофф и Майкл Мецгер, изучали этих моллюсков, чтобы выяснить, не вирус ли запускает у них формирование опухолей. Они не нашли никаких признаков онковирусов. А когда Мецгер с коллегами исследовал ДНК раковых клеток, то с удивлением обнаружил, что опухолевые клетки разных моллюсков имеют одинаковый набор генетических маркеров. Было похоже, что ученые наткнулись на третий вариант заразного рака.
Чтобы проверить эту идею, Мецгер принес моллюсков в лабораторию Гоффа и поместил их в аквариумы. Когда он поселял здорового моллюска в одном аквариуме с больным, у первого тоже развивался рак.
Исследуя раковые клетки, полученные от особей, собранных вдоль Восточного побережья Северной Америки, Мецгер в части их нашел мутации, которых не было в других, и таким образом смог построить генеалогическое древо. Вместе с Гоффом он пришел к выводу, что у какого-то давным-давно жившего моллюска развилась лейкемия, и он выпустил некоторое количество раковых клеток в окружающую водную среду. Когда находившиеся по соседству моллюски фильтровали морскую воду, чтобы выловить из нее пищевые частицы, они засосали и раковые клетки. За прошедшие годы это заболевание стремительно унеслось в океан на сотни миль от места своей первой вспышки.
Мецгер и его коллеги знали, что морские биологи обнаружили быстро распространяющийся рак и у других видов двустворчатых моллюсков. Во всех случаях ученые пытались найти вызывающий его вирус, но каждый раз оставались ни с чем. Мецгер связался со специалистами из разных концов света и раздобыл для своего исследования больных моллюсков трех видов: мидий, сердцевидок и золотистых полититапесов. Оказалось, что у всех у них рак заразный.
У сердцевидок обнаружили не одну разновидность такого рака, а две. ДНК раковых клеток полититапесов оказалась очень странной: это была ДНК вовсе не полититапесов. Она произошла от одного из видов венерид, который обитает в той же приливной зоне у берегов Испании, что и полититапесы. Узнав об этом, ученые проверили венерид, но не нашли в них никаких раковых клеток. Они пришли к выводу, что эта разновидность заразного рака, должно быть, возникла у венерид, но затем перескочила на другой вид, заразив и полититапесов тоже. Она убила тех венерид, которые оказались восприимчивы к заболеванию, так что в живых остались лишь способные ему сопротивляться.
Тем временем в Тасмании биологи пытались спасти дьяволов от вымирания. Они создали колонии здоровых животных в зоопарках и превратили маленький остров у берегов Тасмании в заповедник. Если лицевая опухоль убьет всех диких тасманийских дьяволов, можно будет выпустить сохраненных животных. Однако в марте 2014 г. аспирантка Университета Тасмании Рут Пай сделала зловещее открытие. Она исследовала раковые клетки дьявола, пойманного к югу от города Хобарт, и обнаружила в них нечто, чего там быть не должно: Y-хромосому. Мерчисон с коллегами к тому времени уже выяснила, что первоначально заболевание возникло у самки дьявола. По-видимому, Пай открыла новый рак, который появился у самца.
При тщательном изучении полного генома выяснилось, что там содержится множество уникальных мутаций, не найденных ни в одной другой опухоли. Факты неизбежно свидетельствовали о том, что Пай обнаружила вторую разновидность лицевой опухоли дьяволов[892]. Позже она с коллегами нашла в этом районе еще семерых больных дьяволов с той же формой заболевания. Они назвали две разных линии рака DFT1 и DFT2.
Если DFT1 возник примерно в 1990 г., то DFT2, у которого накопилось меньше собственных мутаций, предположительно появился значительно позднее. Это открытие вызывает тревогу, поскольку означает, что возникновение заразных форм рака у дьяволов оказывается более вероятным, чем считалось ранее. Если специалистам по охране природы удастся спасти дьяволов от DFT1 и DFT2, кто может гарантировать, что в ближайшее время животным не станет угрожать DFT3?
С учетом уже выявленных форм рака ученые разрабатывают гипотезы, объясняющие, как такие заболевания возникают и как им удается нарушать законы наследственности. Похоже, что способность превращаться в заразный рак может присутствовать у разных типов клеток, им достаточно просто ступить на раковый путь. Одно из главных препятствий для развивающейся опухоли – иммунная система, которая непрерывно патрулирует организм в поисках подозрительно выглядящих клеток. Раковые клетки способны развивать в себе разные ухищрения, помогающие избежать обнаружения. Например, они могут сократить производство поверхностных белков, таких как HLA, по которым иммунные клетки распознают, хорошая перед ними клетка или плохая.
Никто пока не знает, какие приспособления нужны раковым клеткам, чтобы пережить первое путешествие от одного хозяина к другому[893]. Возможно, все сводится к случайной мутации, которая помогает им не высохнуть в воздушной среде. После того как они делают первый прыжок, умение уклоняться от иммунной системы становится для них еще важнее, поскольку теперь они явные чужаки, а не внутренние изменники. Как только заразные раковые клетки попадают внутрь нового хозяина, некоторые приспособления, которые возникли у них еще в период существования в виде обычной опухоли, могут пригодиться им повторно. Раковые клетки способны посылать сигналы окружающим тканям, заставляя те помогать добывать им питание.
Инфекционный рак мало отличается от обычного, образующего метастазы и распространяющегося от органа к органу. Новый орган – это как новое животное. Но в отличие от обычного рака заразный не обречен на неминуемую гибель. Он в состоянии мутировать столетиями – а не на протяжении каких-то жалких нескольких лет. Например, после 11 000 лет существования в собаках клетки ТВО приобрели впечатляющий арсенал мутаций в генах, позволяющий ускользать от иммунного надзора[894]. Подобно обычным раковым, клетки ТВО крадут митохондрии, чтобы заменить ими свои[895]. Единственное различие заключается в том, что они сумели своровать митохондрии у нескольких собак – как минимум у пяти разных особей за последние 2000 лет. Со времен Римской империи ТВО, подобно вампиру, восполняла жизненные силы за счет молодости своих собачьих жертв.
Заразные раковые заболевания оставались тайной для науки, хотя их заметили уже два столетия назад. Когда ученые поняли, что это такое, и заинтересовались, нет ли еще чего-то подобного, их стало обнаруживаться все больше. Совершенно очевидно, что восемь разновидностей, выявленных на сегодняшний день, это не предел[896]. Сколько их будет, никто не знает. Может быть, окажется, что некоторые виды животных более восприимчивы, чем другие. Маленький размер популяции тасманийских дьяволов мог способствовать повышенной уязвимости, поскольку у этих животных низкий уровень генетического разнообразия. У таких видов заразному раку проще проникать внутрь новых хозяев, потому что раковые клетки не кажутся подозрительно чужеродными. Кроме того, заразному раку нужен простой способ передачи от одного хозяина к другому. У собак половой акт длится долго, иногда до получаса, и сопровождается повреждением слизистой оболочки. Это потенциально удобный способ передачи своих клеток для опухоли, приспособленной к росту вокруг половых органов. Но не надо недооценивать расстояние, которое могут преодолеть раковые клетки, чтобы попасть в следующего хозяина. В конце концов, теперь мы знаем, что они умеют плавать.
На самом деле, даже если ученые найдут новые разновидности заразного рака, истинное его количество может оказаться гораздо больше. Вероятно, как и генный драйв, заразный рак регулярно возникает у животных, но затем исчезает – либо потому, что иммунная система хозяев усиливает свою способность защищаться, либо потому, что он доводит их до вымирания.