所有分类
有新的证据表明，“母亲的诅咒” - 妈妈们可能将基因传递给他们的孩子，这些基因会伤害他们的儿子而不是他们的女儿 - 在动物身上也是如此。出现这种可能性是因为真核细胞中存在两个独立的基因组部分，这些部分存在于植物和动物中，并且两者被锁定在影响人类健康和健康的“冲突驱动的分子军备竞赛”中。大部分基因组位于细胞核中。但是线粒体中的次要部分也要小得多。
根据普遍接受的理论，线粒体最初是独立的细菌，能够将高毒性氧分子作为强大的能量来源。真核生物缺乏这种能力，因此他们中的一些人找到了吞噬线粒体祖先而不消化它的方法 - 将其转化为“endosymbiont”，一种生活在另一种生物体内的生物体。与由父亲和母亲的遗传物质组合构建的核基因组不同，线粒体基因组完全从母亲传下来。因此，雄性后代是一个进化的死胡同。虽然自然选择可以主动抑制线粒体DNA(mtDNA)中的突变，从而削弱雌性没有直接的机制去除那些削弱男性的东西：导致母亲诅咒的情况。
虽然自然选择能够主动抑制线粒体DNA(mtDNA)中的突变，这种突变可以削弱雌性，但是没有直接的机制去除那些削弱雄性的东西：使母亲的诅咒成为可能的情况。
现在，来自范德比尔特大学和西雅图Fred Hutchinson癌症研究中心的生物学家团队在果蝇Drosophila melanogaster中发现了一种mtDNA突变体，证实了母亲在动物身上的诅咒假说：它降低了雄性后代的生育能力，因为它们老化但没有对女性兄弟姐妹的任何可观察到的影响。
“在这种可能性得到认可的20年间，据报道，一些线粒体突变体对雄性后代产生了有害影响，”负责该研究的范德比尔特生物科学助理教授Maulik Patel表示，“但他们都没有令人信服地表现出来这些突变体对雌性没有任何负面影响。我们的研究首次全面研究了雄性损伤mtDNA突变体对雌性的可能影响，我们很幸运地找到一种对雄性后代有负面影响的突变体。我们可以评估对女性兄弟姐妹的任何不利影响。“
8月2日在线发表在eLife杂志上的一篇文章中描述了这一发现。
“母亲诅咒”是自然选择更奇怪的后果之一。根据进化理论，线粒体DNA(mtDNA)和核DNA被锁定在无休止的竞争中。当一个人积累有益的突变，然后另一个被迫适应。这被称为“红皇后假说”。这个名字来源于红色女王在刘易斯卡罗尔的“透过镜子”中所做的声明：“......你需要做的所有跑步，保持在同一个地方。”
在含有大量基因的线粒体基因组大得多的植物中，已经发现了雄性损伤线粒体的惊人事例。然而，动物中的线粒体基因组要小得多，这使得检测类似的雄性损伤突变变得更加困难。
最终发现了雄性损伤的mtDNA突变体的实验是一种需要四年多才能完成的游览力量。科学家们建立了18条独立的果蝇系列，每组包括300只雌性和100只雄性。在这些系列中的12个中，每代收集处女雌性并与来自原始种群的雄性交配。研究人员做了35代(约70周)。在剩下的六行中，允许雌性与他们选择的同胞雄性交配。在此期间，研究人员正在监测苍蝇的健康状况，以确定雄性是否受到伤害。
“Ganesh Miriyala，Aimee Littleton和我花了一年半的时间'翻过苍蝇'，不知道我们最终是否会有任何有意义的东西，”帕特尔说。Miriyala和Littleton是哈钦森中心的研究技术人员。
幸运的是，当它们完成后，研究人员发现单点mtDNA突变体已经接管了其中一条线。这在称为细胞色素C氧化酶的酶的亚基的化学结构中产生单个氨基酸变化。研究人员确定，随着年龄的增长，这种突变导致男性的精子生成和精子活力过早下降，但它似乎对男性或女性没有任何其他影响。
“我们并没有特别关注影响生育能力的突变体，”帕特尔说，“但是，回想起来，它是有道理的。影响男性但不影响女性的突变体必须影响男性和女性不同的组织。”
他们的研究结果与推断人类mtDNA突变体与精子活力降低之间关联的假设是一致的：mtDNA突变可能是导致无法治愈的男性低生育力的重要因素，已知其影响7-10%的男性。
研究人员还发现突变酶对温度敏感。将笼子中的温度升高4摄氏度会导致雄性携带者几乎完全无菌。这使得科学家们可以进行另一项实验来测试母亲诅咒假说的第二个预测：核基因组应该通过抑制雄性损伤mtDNA突变体的活性来发展恢复男性健康的机制。
他们将雌性与突变mtDNA与来自世界各地不同地点的许多不同果蝇品系的雄性交配。然后他们分析了雄性后代的生育能力，并惊讶地发现许多菌株的核基因组能够完全恢复雄性的生育能力。
“我们在这项研究中使用的策略，结合操纵线粒体基因组的方法的进步，为我们探索地球上最古老和最重要的共生之一的”黑暗面“提供了令人兴奋的新机会。我们希望这将是导致治疗线粒体疾病的方法，只有少数目前可以治疗，并且每200人中有一个新生儿遗传，并且在5,000个人中大约有一个成年人表现出来，“帕特尔说。
下一篇：蛋白质如何阻止细菌之间的交流
所有评论仅代表网友意见，与本站立场无关。
我要评论