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为什么线粒体 DNA 只能通过母亲传给孩子?

因为,过去许多年的研究证实线粒体 DNA 只能通过母亲传给后代,而且被写进了教科书,成为了常识。

可是,这并不一定是对的,或者说是绝对的。

2019 年 1 月 14 号,《自然》杂志发表评论文章,标题就是【1】:

线粒体 DNA 也可以通过父亲遗传,并不只是母亲

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相关的研究发表在 PNAS 上【2】

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研究人员发现这一事实是由于一个非典型的病人。

这个病人是个 4 岁的男孩子,被诊断为线粒体紊乱症,具体表现为疲劳,张力减退, 肌肉疼痛,上睑下垂。但是家里其他成员都没有这个病。

研究人员很奇怪,就先测了这个男孩子的线粒体 DNA 序列,然后跟人类线粒体序列数据库进行比对,但是并没有找到致病基因的位点。而且,男孩的线粒体 DNA 序列跟数据库中的序列差别很大。

为了弄明白造成这一差异性的原因,研究人员把他母亲,外婆和父亲以及父亲方面的家族成员的线粒体基因组。结果惊奇地发现,男孩的线粒体基因组来自于父母双方(父亲大约占 40%,母亲大约占 60%)。

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图中箭头所指 IV-2 就是患病的男孩

为了证实线粒体确实可以通过父亲遗传,研究人员有招募了志愿者,通过父母双方两个家族的线粒体基因组测序发现,线粒体 DNA 确实也可以通过父亲遗传。

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分析结果显示,部分异质性个体从父母双方都遗传了 mtDNA,打破了母系遗传 mtDNA 排他性的常规模式。Luo 等人认为,父系 mtDNA 的遗传能力是一种遗传特征。

资料卡
人的卵细胞中大约包含有 100,000 份线粒体 DNA,精子中大约含有 100 份。之前,学界认为受精卵中,来自父亲的线粒体 DNA 被稀释了。或者,精子进入卵细胞时,丢失了大部分胞质,导致线粒体 DNA 遵循母系遗传。

精子的结构和运动方式大概是像下图这样的

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受精过程是这个样子的(微观过程,咳咳……)

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理论上,应该是小蝌蚪进入卵细胞过程中少量的线粒体进入到卵细胞中。不过,具体的过程还需要设计实验观察。毕竟生物是个严谨的实验科学(你们懂的,咳咳,真的很严谨,咳咳。。。。)

这一研究在医学上具有非常重要的意义。但是,过去关于线粒体 DNA 的母系遗传,包括通过线粒体 DNA 印记探究人类进化和迁徙的工作,可能要重做一遍了。

1.Mitochondrial DNA can be inherited from fathers, not just mothers

2.https://www.pnas.org/content/115/51/13039

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