У больных раком было бы гораздо больше шансов выжить, если бы образовавшаяся опухоль оставалась на одном месте. Первичные опухоли редко убивают. Проблема в том, что большинство опухолей в конечном итоге распространяются, или метастазируют, на другие органы. Это эндшпиль, который неизменно приводит к летальному исходу для пациента. Если бы опухоли были гомогенными массами клеток, метастазирование было бы невозможно, но, как мы отмечали выше, опухоли, особенно склонные к интенсивному росту, далеко неоднородны – они представляют собой миниатюрные экосистемы со значительным клеточным разнообразием. Метастазирование обуславливается множеством факторов. Здесь играет роль и неоднородность внутриопухолевой среды, где уровни снабжения кислородом и питательными веществами, доступность кровеносных капилляров и уязвимость к иммунным атакам могут варьироваться в широких пределах. Кроме того, происходит постоянная бомбардировка раковых клеток реактивными молекулами кислорода и ожесточенная конкуренция за ресурсы между раковыми клонами, которые по мере увеличения своей злокачественности начинают расти и делиться все быстрее, при этом количество поглощаемой ими глюкозы может в двести раз превышать потребление глюкозы нормальными клетками. Интенсивное расщепление сахаров, в свою очередь, приводит к накоплению внутри опухоли кислот, что также стимулирует инвазивность и метастазирование, характерные для поздних стадий злокачественного процесса. Наконец, важным фактором метастазирования является гипоксия клеток, которая наступает из-за быстрого ухудшения снабжения кислородом участков ближе к центру опухоли.
По мнению исследователя рака Афины Актипис, раковые клетки с их повышенным метаболизмом и быстрой пролиферацией нуждаются в огромном количестве ресурсов и ведут себя подобно некоторым видам животных, которые буквально «выжирают» свою среду обитания. В соответствии с этой экологической моделью рака прожорливость раковых клеток является их ахиллесовой пятой – она делает их уязвимыми и создает давление отбора, заставляющее их переходить на новые «пастбища». Они попросту не могут оставаться на одном месте, иначе они умрут от голода. Метастатические клетки – это те раковые клоны, которые не выдержали экстраординарных уровней конкуренции и предпочли сбежать. Но такая миграция сопряжена с ничуть не меньшими рисками. К счастью для нас, подавляющее большинство из миллионов метастатических клеток, ежедневно покидающих первичную опухоль, погибают. Как замечает Карло Мейли: «Если раковая клетка решает упаковать чемоданы и отправиться на поиски лучшей жизни, она идет на большой риск. По оценкам, только одной клетке на миллион удается успешно обосноваться на новом месте».