讓媽媽幫你發電!粒線體的母系遺傳現象

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像爸爸?像媽媽?掌管生物性狀的關鍵密碼存在基因裡,而人體基因來自父母的精卵組合,全身上下,也許眼睛像爸爸,嘴巴像媽媽。但這個不變的基因組合定律卻有個例外,發生在細胞內的發電機:粒線體(mitochondrial)。

負責供應細胞能量的粒線體有一組專屬的 DNA,絕大多數人的粒線體都從母親而來,粒線體內帶有的粒線體 DNA(mitochondrial DNA, mtDNA),也直接遺傳自母親。

從這個角度來說,粒線體只會「像」媽媽。

為什麼粒線體只會來自媽媽?

粒線體母系遺傳是真核細胞獨有的現象。據現有研究所知,粒線體來自於媽媽,可能和幾個原因有關。

其中一個,是精子粒線體 DNA 和卵子相比,突變機率較高,不適合作為細胞內重要胞器的遺傳物質。同樣的,當母親粒線體 DNA 因突變造成缺損,也會造成小孩嚴重的遺傳疾病。

粒線體母系遺傳的另一個原因,則是由於細胞跟粒線體各自帶有不同 DNA ,為了維持兩者之間均一性(homoplasmy),所發展出來的遺傳機制。

粒線體 DNA 的專屬標記功能

「粒線體 DNA 來自媽媽」普遍的定律,不僅是生物漫長演化的結果,反過來看,它也能用作推算生物演化歷程的工具。這個稱為粒線體 DNA 分子時鐘(molecular clock)的方法,可以透過計算粒線體 DNA 突變的累積程度,回推不同生物之間的親緣關係。

此外,粒線體母系遺傳的特質,也是影響小孩性別的因子,粒線體 DNA 參與決定了子代性別分布的比例。

從巨觀演化歷史到個體性別,來自媽媽的粒線體都扮演重要的角色。

延伸閱讀:解開幹細胞排斥之謎!粒線體 DNA 突變是主因

參考資料:
1. Genome, 2015; https://doi.org/10.1139/gen-2015-0090
2. Biochem Soc Trans, 2016; https://doi.org/10.1042/BST20160095

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