Echo of Carcino-evo-devo. On the beneficial role of inherited tumors in the evolution of organisms

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

The analytical article critically examines some aspects of the theory of carcino-evo-devo, testing its strength, which is known to be useful for strengthening and improving both new and long-established ideas in the scientific world.

About the authors

R. I. Ataullakhanov

State Scientific Center Institute of Immunology; Lomonosov Moscow State University

Email: ravshan.ataullakhanov@gmail.com
Moscow, Russia; Moscow, Russia

References

  1. Забежинский М.А., Полев Д.Е., Шилов Е.С. и др. Изучение развития “шапочек” на голове золотых рыбок // Рус. журн. “СПИД, рак и общественное здоровье”. 2010. Т. 14 (1). С. 21.
  2. Козлов А.П. Опухоли и эволюция // Вопр. онкол. 2008. Т. 54 (6). С. 695–705.
  3. Козлов А.П. Теория эволюционной роли наследуемых опухолей (carcino-evo-devo): история развития и современное состояние. Ч. 1. От общих принципов к гипотезе и от гипотезы к концепции // Успехи соврем. биол. 2024. Т. 144 (3). С. 249–264.
  4. Козлов А.П., Забежинский М.А., Попович И.Г. и др. Гиперпластические разрастания на коже головы золотых рыбок – сравнительно-онкологические аспекты // Вопр. онкол. 2012. Т. 58 (3). С. 387–393.
  5. Козлов А.П., Матюнина Е.А., Макашов А.А. База данных генов TSEEN Биомедицинского центра. Свидетельство о государственной регистрации базы данных № 2021621840. СПб., 2021.
  6. Круковская Л.Л., Полев Д.Е., Носова Ю.К. и др. Из- учение экспрессии транскрипционного фактора BRACHYURY (T) в нормальных и опухолевых тканях человека // Вопр. онкол. 2008. Т. 54 (6). С. 739–743.
  7. Круковская Л.Л., Самусик Н.Д., Шилов Е.С. и др. Опухолеспецифическая экспрессия эволюционно нового гена PBOV1 // Вопр. онкол. 2010. Т. 56 (3). С. 327–332.
  8. Круковская Л.Л., Полев Д.Е., Курбатова Т.В. и др. Изучение опухолеспецифичности экспрессии некоторых эволюционно новых генов // Вопр. онкол. 2016. Т. 62 (3). С. 495–500.
  9. Полев Д., Носова Ю., Круковская Л. и др. Экспрессия транскриптов, соответствующих кластеру Hs.633957 в тканях и опухолях человека // Мол. биол. 2009. Т. 43 (1). С. 97–102.
  10. Полев Д.Е., Круковская Л.Л., Козлов А.П. Экспрессия локуса Hs.633957 в органах пищеварительной системы и опухолях человека // Вопр. онкол. 2011. Т. 57 (1). С. 48–49.
  11. Самусик Н.А., Галачьянц Ю.П., Козлов А.П. Сравнительно-геномный анализ опухолеспецифических транскрибируемых последовательностей человека // Рус. журн. “СПИД, рак и общественное здоровье”. 2007. Т. 10. С. 30–32.
  12. Самусик Н.А., Галачьянц Ю.П., Козлов А.П. Анализ эволюционной новизны последовательностей, экспрессирующихся в опухолях // Экол. генетика. 2009. Т. 7. С. 26–37.
  13. Шилов Е.С., Мурашев Б.В., Попович И.Г. и др. Возможная новая модель опухолей у рыб // Рус. журн. “СПИД, рак и общественное здоровье”. 2009. Т. 13 (2). С. 49–50.
  14. Alföldi J., Di Palma F., Grabherr M. et al. The genome of the green anole lizard and a comparative analysis with birds and mammals // Nature. 2011. V. 477 (7366). P. 587–591. https://doi.org/10.1038/nature10390
  15. Aparicio S., Chapman J., Stupka E. et al. Whole-genome shotgun assembly and analysis of the Fugu rubripes genome // Science. 2002. V. 297 (5585). P. 1301–1310. https://doi.org/10.1126/science.1072104
  16. Aury J.-M., Jaillon O., Duret L. et al. Global trends of whole-genome duplications revealed by the ciliate Paramecium tetraurelia // Nature. 2006. V. 444 (7116). P. 171–178.
  17. Bagaev A., Kotlov N., Nomie K. et al. Conserved pan-cancer microenvironment subtypes predict response to immunotherapy // Cancer Cell. 2021. V. 39 (6). P. 845–865. e7. https://doi.org/10.1016/j.ccell.2021.04.014
  18. Berriman M., Haas B.J., LoVerde P.T. et al. The genome of the blood fluke Schistosoma mansoni // Nature. 2009. V. 460 (7253). P. 352–358. https://doi.org/10.1038/nature08160
  19. Blattner F.R., Plunkett G., Bloch C.A. et al. The complete genome sequence of Escherichia coli K-12 // Science. 1997. V. 277 (5331). P. 1453–1462. https://doi.org/10.1126/science.277.5331.1453
  20. Blaxter M.L., De Ley P., Garey J.R. et al. A molecular evolutionary framework for the phylum Nematoda // Nature. 1998. V. 392 (6671). P. 71–75. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/9510248/
  21. Boissonnas A., Licata F., Poupel L. et al. CD8+ tumor-infiltrating T cells are trapped in the tumor-dendritic cell network // Neoplasia. 2013. V. 15 (1). P. 85–94. https://doi.org/10.1593/neo.121572
  22. Bult C.J., White O., Olsen G.J. et al. Complete genome sequence of the methanogenic archaeon Methanococcus jannaschii // Science. 1996. V. 273 (5278). P. 1058–1073. https://doi.org/10.1126/science.273.5278.1058
  23. Chapman J.A., Kirkness E.F., Simakov O. et al. The dynamic genome of Hydra // Nature. 2010. V. 464 (7288). P. 592–596. https://doi.org/10.1038/nature09660
  24. Clarke M., Lohan A.J., Liu B. et al. Genome of Acanthamoeba castellanii highlights extensive lateral gene transfer and early evolution of tyrosine kinase signaling // Genome Biol. 2013. V. 14 (2). R11. https://doi.org/10.1186/gb-2013-14-2-r11
  25. Colbourne J.K., Pfrender M.E., Gilbert D. et al. The Daphnia pulex genome: a model for ecological genomics // Science. 2011. V. 331 (6017). P. 555–561. https://doi.org/10.1126/science.1197761
  26. Dobrynin P., Matyunina E., Malov S., Kozlov A. The novelty of human cancer/testis antigen encoding genes in evolution // Int. J. Genom. 2013. V. 2013. 105108.
  27. Eichinger L., Pachebat J.A., Glöckner G. et al. The genome of the social amoeba Dictyostelium discoideum // Nature. 2005. V. 435 (7038). P. 43–57. https://doi.org/10.1038/nature03481
  28. Eisen J.A., Coyne R.S., Wu M. et al. Macronuclear genome sequence of the ciliate Tetrahymena thermophila, a model eukaryote // PLoS Biol. 2006. V. 4 (9). e286. https://doi.org/10.1371/journal.pbio.0040286
  29. Evtushenko V.I., Barabitskaya O.V., Emeljanov A.V., Kozlov A.P. Estimation of the maximal expression of the rat genome and the complexity of tumor-specific transcripts // Abstr. of the First Intern. Conf. on Gene Regulation Oncogenesis, and AIDS. Loutráki, Greece, September 15–21, 1989.
  30. Galachyants Y., Kozlov A.P. CDD as a tool for discovery of specifically-expressed transcripts // Russ. J. “AIDS, Cancer and Related Problems”. 2009. V. 13 (2). P. 60–61.
  31. Gardner M.J., Hall N., Fung E. et al. Genome sequence of the human malaria parasite Plasmodium falciparum // Nature. 2002. V. 419 (6906). P. 498–511. https://doi.org/10.1038/nature01097
  32. Goffeau A., Barrell B.G., Bussey H. et al. Life with 6000 genes // Science. 1996. V. 274 (5287). P. 546–567. https://doi.org/10.1126/science.274.5287.546
  33. Grbić M., Bjelica A., Nagy Z.T. et al. The genome of Brachionus plicatilis // Nat. Commun. 2022. V. 13. 77. https://doi.org/10.1038/s41467-021-27778-8
  34. Green R.E., Krause J., Briggs A.W. et al. A draft sequence of the Neandertal genome // Science. 2010. V. 328 (5979). P. 710–722. https://doi.org/10.1126/science.1188021
  35. Gutekunst J., Andriantsoa R., Falckenhayn C. et al. Clonal genome evolution and rapid invasive spread of the marbled crayfish // Nat. Ecol. Evol. 2018. V. 2 (3). P. 567–573. 10.1038/s41559-018-0467-9' target='_blank'>https://doi: 10.1038/s41559-018-0467-9
  36. Han K., Li Z.F., Peng R. et al. Extraordinary expansion of a Sorangium cellulosum genome from an alkaline milieu // Sci. Rep. 2013. V. 3. 2101. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/23812535/
  37. Hellsten U., Harland R.M., Gilchrist M.J. et al. The genome of the Western clawed frog Xenopus tropicalis // Science. 2010. V. 328 (5978). P. 633–636. https://doi.org/10.1126/science.1183670
  38. Howe K., Clark M.D., Torroja C.F. et al. The zebrafish refe- rence genome sequence and its relationship to the human genome // Nature. 2013. V. 496 (7446). P. 498–503. https://doi.org/10.1038/nature12111
  39. Inagaki K., Kunisho S., Takigawa H. et al. Role of tumor-associated macrophages at the invasive front in human colorectal cancer progression // Cancer Sci. V. 112 (7). P. 2692–2704. https://doi.org/10.1111/cas.14940
  40. International Chicken Genome Sequencing Consortium. Sequence and comparative analysis of the chicken genome provide unique perspectives on vertebrate evolution // Nature. 2004. V. 432 (7018). P. 695–716. https://doi.org/10.1038/nature03154
  41. International Human Genome Sequencing Consortium. Initial sequencing and analysis of the human genome // Nature. 2001. V. 409 (6822). P. 860–921. https://doi.org/10.1038/35057062
  42. Koonin E.V., Wolf Y.I. Genomics of bacteria and archaea: the emerging dynamic view of the prokaryotic world // Nucl. Acids Res. 2008. V. 36 (21). P. 6688–6719.
  43. Kozlov A.P. Evolution by tumor neofunctionalization: the role of tumors in the origin of new cell types, tissues and organs. Amsterdam, Boston, Heidelberg, London, New York, Oxford, Paris, San Diego, San Francisco, Singapore, Sydney, Tokyo: Elsevier/Academic Press, 2014. 248 p.
  44. Kozlov A.P. The theory of carcino-evo-devo and its non-trivial predictions // Genes. 2022. V. 13 (1). 2347.
  45. Kozlov A.P., Emeljanov A.V., Barabitskaya O.V., Evtushenko V.I. The maximal expression of mammalian genome, the complexity of tumor-specific transcripts and the cloning of tumor-specific cDNAs // Abstr. of Annu. Meet. Spons. by Lab. of Tumor Cell Biol. Bethesda, Maryland: National Cancer Institute (U.S.), 1992.
  46. Kozlov A.P., Galachyants Y.P., Dukhovlinov I.V. et al. Evolutionarily new sequences expressed in tumors // Infect. Agent Cancer. 2006. V. 25. P. 1–8.
  47. Krukovskaja L.L., Baranova A., Tyezelova T. et al. Experimental study of human expressed sequences newly identified in silico as tumor specific // Tumor Biol. 2005. V. 26 (1). P. 17–24.
  48. Loftus B., Anderson I., Davies R. et al. The genome of the protist parasite Entamoeba histolytica // Nature. 2005. V. 433 (7028). P. 865–868. https://doi.org/10.1038/nature03828
  49. Miheecheva N., Postovalova E., Lyu Y. et al. Multiregional single-cell proteogenomic analysis of ccRCC reveals cytokine drivers of intratumor spatial heterogeneity // Cell Rep. 2022. V. 40 (7). 111180. https://doi.org/10.1016/j.celrep.2022.111180
  50. Navab R., Strumpf D., Bandarchi B. et al. Prognostic gene-expression signature of carcinoma-associated fibroblasts in non-small cell lung cancer // PNAS USA. 2011. V. 108 (17). P. 7160–7165. https://doi.org/10.1073/pnas.1014506108
  51. Ota K.G., Kuratani S., Sato N. Hagfish embryology with reference to the evolution of the neural crest // Nat. Commun. 2011. V. 2. 1262. https://doi.org/10.1038/ncomms1262
  52. Palena C., Tsang K.Y., Fernando R.I. et al. The human T-box mesodermal transcription factor Brachyury is a candidate target for T-cell-mediated cancer immunotherapy // Clin. Cancer Res. 2007. V. 13 (8). P. 2471–2478.
  53. Polev D.E., Karnaukhova I.K., Krukovskaya L.L., Kozlov A.P. ELFN1-AS1: a novel primate gene with possible microRNA function expressed predominantly in human tumors // BioMed. Res. Internat. 2014. V. 2014. 398097.
  54. Putnam N.H., Srivastava M., Hellsten U. et al. Sea anemone genome reveals ancestral eumetazoan gene re- pertoire and genomic organization // Science. 2007. V. 317 (5834). P. 86–94. https://doi.org/10.1126/science.1139158
  55. Radtke A.J., Postovalova E., Varlamova A. et al. Multi-omic profiling of follicular lymphoma reveals changes in tissue architecture and enhanced stromal remodeling in high-risk patients // Cancer Cell. 2024. V. 42 (3). P. 444–463. https://doi.org/10.1016/j.ccell.2024.02.001
  56. Reich D., Green R.E., Kircher M. et al. Genetic history of an archaic hominin group from Denisova Cave in Siberia // Nature. 2010. V. 468 (7327). P. 1053–1060. https://doi.org/10.1038/nature09710
  57. Release M36 (GRCm39). https://www.gencodegenes.org/mouse/
  58. Release 47 (GRCh38.p14). https://www.gencodegenes.org/human/
  59. Rensch G., Warren W.C., Henson M.S. et al. Genomic architecture and evolution of the blue whale // Genome Biol. 2022. V. 23. P. 95. https://doi.org/10.1186/s13059-022-02695-9
  60. Samusik N., Galachyants Y., Kozlov A.P. Analysis of evolutionary novelty of tumor-specifically expressed sequen- ces // Russ. J. Genet. Appl. Res. 2011. V. 1 (2). P. 138– 148.
  61. Samusik N., Krukovskaya L., Meln I. et al. PBOV1 is a human de novo gene with tumor-specific expression that is associated with a positive clinical outcome of cancer // PLoS One. 2013. V. 8 (2). e56162.
  62. Session A.M., Uno Y., Kwon T. et al. Genome evolution in the allotetraploid frog Xenopus laevis // Nature. 2016. V. 538 (7625). P. 336–343.
  63. Shaffer H.B., Minx P., Warren D.E. et al. The western painted turtle genome, a model for the evolution of extreme physiological adaptations in a slowly evolving lineage // Genome Biol. 2013. V. 14 (3). R28. https://doi.org/10.1186/gb-2013-14-3-r28
  64. Simakov O., Marletaz F., Cho S.J. et al. Insights into bilaterian evolution from three spiralian genomes // Nature. 2013. V. 493 (7433). P. 526–531. https://doi.org/10.1038/nature12368
  65. Smith J.J., Kuraku S., Holt C. et al. Sequencing of the sea lamprey (Petromyzon marinus) genome provides insights into vertebrate evolution // Nat. Gen. 2013. V. 45 (4). P. 415–421. https://doi.org/10.1038/ng.2568
  66. Srivastava M., Simakov O., Chapman J. et al. The Amphimedon queenslandica genome and the evolution of animal complexity // Nature. 2010. V. 466 (7307). P. 720–726. https://doi.org/10.1038/nature09201
  67. Streicher J.W. The genome sequence of the common frog, Rana temporaria Linnaeus 1758 // Wellcome Open Res. 2021. V. 6. 286. https://doi.org/10.12688/wellcomeopenres.17296.1
  68. The C. elegans sequencing consortium. Genome sequence of the nematode C. elegans: a platform for investigating biology // Science. 1998. V. 282 (5396). P. 2012–2018. https://doi.org/10.1126/science.282.5396.2012
  69. The Chimpanzee sequencing and analysis consortium. Initial sequence of the chimpanzee genome and comparison with the human genome // Nature. 2005. V. 437 (7055). P. 69–87. https://doi.org/10.1038/nature04072
  70. Venkatesh B., Kirkness E.F., Loh Y.H.E. et al. Elephant shark genome provides unique insights into gnathostome evolution // Nature. 2014. V. 505 (7482). P. 174–179. https://doi.org/10.1038/nature12826
  71. Warren W.C., Krestov G., Castoe T.A. et al. Genome analysis of the grey mouse lemur (Microcebus murinus) // Genome Res. 2005. V. 15 (12). P. 1749–1760. https://doi.org/10.1101/gr.3309705
  72. Warren W.C., Clayton D.F., Ellegren H. et al. The genome of a songbird // Nature. 2010. V. 464 (7289). P. 757–762. https://doi.org/10.1038/nature08819
  73. Waterston R.H., Lindblad-Toh K., Birney E. et al. Initial sequencing and comparative analysis of the mouse genome // Nature. 2002. V. 420 (6915). P. 520–562. https://doi.org/10.1038/nature01262
  74. Zaitsev A., Chelushkin M., Dyikanov D. et al. Precise reconstruction of the TME using bulk RNA-seq and a machine learning algorithm trained on artificial transcriptomes // Canc. Cell. 2022. V. 40 (8). P. 879–894. https://doi.org/10.1016/j.ccell.2022.07.006
  75. Zhang G., Fang X., Guo X. et al. The oyster genome reveals stress adaptation and complexity of shell formation // Nature. 2012. V. 490 (7418). P. 49–54. https://doi.org/10.1038/nature11413
  76. Zhang Y.E., Long M. New genes contribute to genetic and phenotypic novelties in human evolution // Curr. Opin. Genet. Dev. 2014. V. 29. P. 90–96.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2025 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».