為何你從未遺傳到父親的粒線體DNA？新研究揭示真相

幾乎地球上的每一種動物都得感謝母親，因為正是她賦予了我們細胞內能量的來源。這能量來源是細胞內的一部分，稱為粒線體，而這一組織完全是由你母親的DNA構建而成。

父親的粒線體DNA（mtDNA）並沒有發揮作用。然而，父親的粒線體基因在何時被排除，並不是一個明確的故事，不同的研究支持蛋白質質漿的分解和精子形成時的嚴格篩選。

最近的一項研究探索了人類精子細胞中的基因，並在受精前發現沒有完整的mtDNA，這支持了早期的切割理論。來自美國和西班牙的一組研究人員發現，雖然每個精子細胞都含有大約100個自己的粒線體，但粒線體內沒有男性mtDNA的痕跡。這些精子也缺少維持mtDNA所需的轉錄因子。

研究人員寫道：「我們得出結論，成熟的人類精子基本上不含mtDNA，這與哺乳動物中粒線體基因組的母系遺傳相一致。」

當然，男性性細胞仍然將核DNA貢獻給他們的後代，而人類的核基因組比粒線體基因組大數十億倍。即便如此，後者的突變仍與多種疾病和衰老過程相關，這表明它對於健康和功能來說相當重要。

那麼，為何只有母親的mtDNA會被傳下來呢？

精蟲游動高耗能卵子保留粒線體

一種假設認為，這與粒線體基因組相對於核基因組的高突變率有關。身體內的每個細胞都含有眾多的粒線體，在母細胞分裂時，這些粒線體會分配到女兒細胞中。由於這種分裂相當混亂，這意味著女兒細胞有時不能得到足夠的粒線體來滿足她們的需求。

因為精子細胞在試圖到達人類卵子進行受精時會快速消耗能量，他們的mtDNA（如果存在的話）很可能會積累大量的突變。另一方面，卵細胞並不依賴自己的粒線體來提供能量，而是將這些「食譜（recipes）」保存起來，從周圍細胞的粒線體中提取能量。

OHSU（Oregon Health & Science University，位於美國俄勒岡州的醫學研究大學）的發展生物學家米塔利波夫（Shoukhrat Mitalipov）解釋說：「卵子至少在一部分上能傳遞良好的mtDNA，因為它們不把粒線體用作能源的來源。」

這些發現並未解釋為何在罕見的情況下，科學家會發現某些人的mtDNA傳輸看起來似乎來自父母雙方。但這可能有助於專家更好地了解一些可以通過卵子或精子傳遞的生育障礙。

近年來，科學家已經開始找到方法，針對粒線體DNA中的特定突變，使其不會被後代繼承。全球已有幾名嬰兒在接受了前沿的粒線體替換療法後，擁有了來自三個不同人的DNA。

這些非常獨特的嬰兒擁有的核DNA來源於精子和卵子的受精，就像其他孩子一樣，但他們的粒線體DNA來自另一名女性捐贈者的卵子。

最近這項研究的作者總結說：「mtDNA的母系遺傳是指導大多數物種存在和演化的主要範式，然而，這一現象的分子基礎和其好處尚不清楚。」

對於生命的這麼基礎的一部分，我們對基因的來源知之甚少，實在令人震驚。

該研究發表在最新一期的《自然遺傳學》期刊上。

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參考論文：

1.Molecular basis for maternal inheritance of human mitochondrial DNA.Nature Genetics