References
[1] Doonan, J. H., Hunt, T. Why don’t plants get cancer? (1996) Nature. DOI: 10.1038.
[2] Gaspar, T., Plants can get cancer (1998). Plant Physiol Biochem. DOI: 10.1016.
[3] Doonan, J. H., Sablowski, R. Walls around tumours – why plants do not develop cancer (2010). NatRev Cancer.
hormones, geminiviruses bypass the endocrine
system and directly inhibit tumour suppressors,
encouraging the cells to replicate.
Nonetheless, despite various ways of tumour
formation in plants, its occurrence is much less
frequent than in animals. One possible explanation
is that the checks and balances against abnormal
cell division in plants appear to be more effective
in plants than in animals. For instance, plant stem
cells are hypersensitive to DNA damage and
undergo programmed cell death in response to
abnormalities. Thus, it is rare that plant cells will
accumulate mutations that lead to cancer.
T h e s t r u c t u r e a n d
organisation of plant
cells also serve
to protect
plants from tumour formation or metastasis. Unlike
animal cells, plant cells possess rigid cell walls
that maintain proper cell structure and prevent
disorganised cell growth. Cells are also attached
to each other and are immobile. Furthermore,
plants do not rely on cellular circulatory systems
such as blood or lymph vessels. Instead, they rely
on an acellular vascular system that consists of the
xylem and phloem. This system significantly limits
the locomotion of tumour cells. Hence, a collective
deregulation of cell division must arise in order for
a tumour to form. In short, yes – plants can develop
tumours, or “cancer”, but they occur a lot less often
than in animals and are certainly not as lethal.
植
物也會患癌症
嗎?這問題看似容易,但是答案卻
比想像中複雜。90年代,科學家們前後發
表了兩篇論文:「為什麼植物沒有癌症?」和「植物
可以得癌症」。第一篇指出,就算植物有異常的細胞分裂
(也就是癌症),也會把多餘的細胞融入自己正常
的成長過程。因此,植物細胞不會形成腫瘤 [1]。可是,第
二篇論文卻反駁了這個論點提出植物即使沒有病徵,它
還是會患癌。只是這種癌症和動物患的癌不太相同 [2]。
許多年後,科學家們還是繼續參與這場辯論[3]。
動物細胞裏有兩類基因的突變可以形成腫瘤,分別
是:原癌基因(proto-oncogenes)和腫瘤抑制基因
(tumour suppressor genes)。原癌基因製造出來
的蛋白質調控細胞分裂,本是有助正常分裂過程。但當
原癌基因突變成癌基因時,細胞會異常地大量生產那
種蛋白質,使細胞不停分裂,形成腫瘤。正常情況下,
腫瘤抑制基因,會防止失控和異常的細胞分裂過程。例
如在DNA損傷檢查點,腫瘤抑制因子在所有的受損的
DNA 獲修復前,不會允許細胞進入有絲分裂。可是,
由於基因突變令腫瘤抑制基因失效,容許受損的DNA進
入子細胞,導致更多的基因突變,釀成細胞分裂失控。更
甚者如果幫助錨定細胞在正常位置的基因發生突變,腫
瘤就轉移擴散到身體的其他部位。
跟動物細
胞一樣,植物細胞也會發生原癌
基因和腫瘤抑制基因的突變。然而,除了部份雜交品種之
外,這些基因突變很少會形成腫瘤。因此,最常見的植物致
癌原因是感染[3]。有些細菌會把脫氧核醣核酸(DNA)轉
移進植物細胞核,影響植物生長激素的訊號傳遞。另外,真
菌也會把蛋白導入植物細胞,影響這些激素以促進細胞增
殖。有些病毒也會透過激素來加快細胞繁殖,但其中雙生
病毒(Geminiviruses)卻能繞過內分泌系統,直接抑制腫
瘤抑制蛋白,從而鼓勵細胞分裂。
儘管在植物中有諸多途徑產生腫瘤,植物患癌的機率
大大低於動物。一個可能的原因是,植物比動物更能有效
制衡異常的細胞分裂。例如,每當植物的幹細胞有DNA受
損便會立刻進入細胞凋亡,令突變細胞不能積累,無法形
成腫瘤。
植物的組織和細胞結構也會防止腫瘤的形成和擴散。
植物細胞擁有堅硬的細胞壁,可防止細胞異常地生長。加
上植物細胞互相緊靠,不能隨意移動。此外,植物亦沒有血
液和淋巴等細胞循環系統 (circulatory system) ,只有由
木質部(xylem)和韌皮部(phloem)組成的無細胞維管系
統(vascular system),癌細胞沒法移動和擴散。因此,必
須要集體細胞分裂失控才能形成腫瘤。簡而言之,是的─
植物可以形成腫瘤並患上「癌症」,但不及動物腫瘤普遍,
而且絕對沒那麼致命。
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