研究发现有少数人的线粒体 DNA 来自父亲

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2018-12-10

众所周知,线粒体是“细胞的能量工厂”,就线粒体的起源,有一个最著名的内共生学说,认为线粒体来源于古细菌,即在远古时期细菌被真核细胞吞噬后,在长期的共生进化过程中,演变形成了为真核细胞提供能量的线粒体。

线粒体可以产生细胞正常运转所需的能量,包括精子和卵子中都有很多线粒体。 通常情况下,精卵结合时,精子中只有核DNA进入卵细胞,这也就造成了每个人细胞中的线粒体DNA,其实都遗传自母亲。

但是最近,美国的研究人员已经发现至少有三个不同家族的十几个人,其细胞中的线粒体DNA来源于父母双方。 尽管一些时候,也有父亲的线粒体DNA进入卵细胞的情况,但在人体内会有一种化学标签标记来自父亲的线粒体并使之降解,所以通常所有人都认为,子代的线粒体DNA都是来自于母亲。 在2002年,人们就曾发现过有一个人拥有他父母双方的线粒体DNA。

由于此后并没有其他类似案例的报道,所以有一些人质疑2002年的这项发现的真实性。 图|在极少数情况下,线粒体可以同时来自父亲和母亲但现在,美国辛辛那提儿童医院的一个研究团队表示,在确认了有17个人都具有父母双方的线粒体DNA之后,他们对此有了“明确的”证据。

越来越多的案例被发现第一个被发现的案例,患有疲劳和肌肉疼痛,这通常被怀疑是由于线粒体突变造成的。 而事实证明,他确实遗传了父母双方的线粒体,并且源自父亲的线粒体DNA产生了新的突变。 团队在研究过程中,他们发现这个家庭的其他成员的细胞中也都同样拥有源自母亲和父亲的线粒体DNA。 然后,他们研究了其他一些患有线粒体疾病症状的患者,发现另外两个家庭也是同样的情况。

他的团队去年曾预测,在所有有线粒体的生物中,“父系泄漏”应该相对普遍。

“令人惊讶的是,我们并没有发现更多相似的例子了,”英国伦敦大学学院的NickLane说。 很显然,美国的研究人员发现的这些继承父母双方线粒体DNA的人是比较罕见的,这可能是由于这些家族发生了遗传突变,打破了这些机制。

为什么呢?因为有两种相互冲突的进化力量在起作用。 短期内,混合的线粒体DNA可能对个体来说是有益的,因为父亲的线粒体可以弥补母亲线粒体中的有害突变。

但是从长远来看,因为这些不良突变被隐藏起来,这也可能会削弱进化中消除不良突变的能力。 Lane认为这就是为什么生物体有如此多种方式来确保线粒体仅仅遗传自母亲。 他的团队提出,在进化的过程中,物种经历了反复地进化、丢失、再发展出类似的机制。

线粒体DNA是线粒体的遗传物质,独立于细胞核DNA,每个细胞可以含有数百个拷贝片段,它已经被广泛用于遗传研究,例如,研究我们的进化史。 如果线粒体来自父系遗传是非常普遍的,那么它将对研究的一些结论产生影响,但是也可能由于这种情况太罕见了,并不会产生什么影响。