2016年02月18日 星期四 23:57:08

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《PNAS》粒線體DNA也可能遺傳自父親

薛瀹熢 編譯

《PNAS》粒線體DNA也可能遺傳自父親 (圖片來源: NIH)

《PNAS》粒線體DNA也可能遺傳自父親 (圖片來源: NIH)

11月26日,Cincinnati Children’s Hospital Medical Center刊載於《PNAS》的研究結果指出,粒線體存在純粹母系遺傳以外的案例,在三個家庭,17名人士的檢驗中發現,他們身上同時存在來自父親與母親的粒線體DNA。然而這些案例顯示出此類遺傳可能與粒線體疾病有關。

人體中大部分的DNA都是源自於父親與母親的相互結合,不過有一處例外,那就是細胞內用於生產能量的胞器,粒線體。雖然只包含了少量的DNA,不過做為古老內共生的痕跡,粒線體擁有自己的基因組。傳統觀點認為由於精卵結合特性的原因,胎兒只會繼承卵子內的粒腺體,也就是說粒線體屬於母系遺傳,只有來自母親的粒線體能夠繼承給下一代。也因為這種特性,科學家能夠根據粒線體的變異性追蹤全球人種的遷徙狀況,並回溯出現今所有人類的共通粒線體之母:粒線體夏娃。

2002年,哥本哈根的學者曾於《New England Journal of Medicine》報告過一次案例,指出一名受試者在運動時經歷了極度的疲勞,然而檢驗的結果顯示,該受試者在各個指標下都顯示健康狀況良好,因此研究團隊便檢驗了他的粒線體,結果意想不到的是,受試者的粒線體中竟然檢驗出了父母雙方的粒線體DNA。在此之後,便沒有再出現任何粒線體父系遺傳的案例,直到上周11月26於《PNAS》上刊載的研究結果出現。

研究結果指出了來自三個家庭的17個人,在他們身上同時檢驗出了來自父親與母親的粒線體基因。然而,這可能不是件好事,因為這些案例顯示出此類混合遺傳可能與粒線體疾病有關。

目前,科學家仍不清楚為什粒線體會是純母系遺傳,其中一個可能的原因是因為來自父親的mtDNA突變率更高。在不同的物種中也會出現類似的情形,演化似乎總是將來自父親的粒線體拒於門外,雖然在某些物種中偶爾會出現一些漏網之魚的報告,然而在人類中,除了2002年丹麥那次案例外,幾乎不存在其他報告。

因此當Taosheng Huang團隊第一次在一個四歲男孩的檢驗中發現了來自其父親的粒線體DNA時,他們為了避免因為污染造成的誤值,重複檢驗了許多遍,最終發現,該案例與其家中的一個姊妹,皆擁有來自父親的粒線體DNA。緊接著,該團隊檢視了該家族11名其他成員的基因,發現了這種父系相關遺傳的模式。因此他們又檢視了另外兩個疑似粒線體疾病家族的DNA,並發現了類似的結果,最終,他們一共發現了17名同時擁有父親及母親粒線體DNA的案例。

他們發現,在這些家族中有些人擁有正常的母系粒線體DNA,然而要是女性擁有了混合的粒線體DNA,其小孩也會遺傳到相同的混合DNA。然而要是由男性獲得了混合的粒線體DNA,則會有部分的DNA遺傳到小孩的身上。這樣的遺傳模式指出此家族中可能存在一類基因,允許父系mtDNA搭著精子的便車進入卵子並待下來,不受破壞。並且,此類基因可能存在於染色體而不是粒線體DNA中。使得每個遺傳它的雄性都能夠將粒線體DNA傳遞給它們的後代。

雖然本研究結果指出了粒線體遺傳令人驚異的可能性,然而Huang在文中也特別強調「在演化時間軸中,粒線體的母系遺傳仍然佔有絕對的主導性。」父系遺傳在演化中幾乎沒有留下任何痕跡。「粒線體母系遺傳的中心教條(central dogma)仍然成立。」

 

參考資料:

http://www.pnas.org/content/early/2018/11/21/1810946115

https://arstechnica.com/science/2018/11/plot-twist-mitochondrial-dna-can-come-from-both-parents/

 

文章分類 科學要聞

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