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肿瘤的发生和发展可以看作是一个由突变累积与微环境相互作用的过程。在这个过程中,肿瘤细胞生长所需的资源和空间经历了由充足到稀缺的变化。经典的r/k选择理论指出,处于不稳定环境中的群体,因为资源和空间充足,因而倾向于受到提高生长率的r选择;处于稳定环境中的群体,由于资源和空间相对缺乏,所以倾向于受到增加竞争能力的k选择。因此我们以Hela细胞系为研究对象,通过r/k选择在体外模拟肿瘤发生和发展过程中的资源与空间变化,研究其在受到人为的密度依赖性选择条件下的生活史演化。 大约经历了100代的r/k选择,r群体和k群体都在各自的选择环境中出现了适应性演化。然后我们把r群体和k群体等量混合,分别在两种选择条件下培养。我们发现在r条件下培养时k群体的相对适合度没有r群体高,在k条件下培养时r群体的相对适合度没有k群体高。因此,Hela细胞系在r/k选择下有适应性权衡。 为了探究这种适应性权衡的分子机制,我们测量了两个群体分别在r条件下和k条件下的生长速率。我们发现在r条件下,r群体的生长速率显著高于k群体,在k条件下,r群体的生长速率下降到和k群体几乎差不多。然后,我们分别在k条件下测量了两个群体在单独培养和混合培养时的凋亡率和细胞周期分布。我们发现在单独培养时,k群体的凋亡率为比r群体低,但是G1期比例却比r群体高;当把k群体和r群体混合培养时,r群体的凋亡率和G1期比例都有显著上升且比k群体高。因此,在r条件下,因为r群体的生长速率显著高于k群体,所以r群体的相对适合度比k群体高;在k条件下,因为k群体会抑制r群体的出生率,使其阻滞在G1期,同时k群体还会诱导r群体的凋亡,所以k群体的相对适合度比r群体高。