Матери передают ДНК только через своих дочерей

Ученые долго спорили, действительно ли часто исследуемая митохондриальная молекула ДНК может быть унаследована при клонировании. Это важно знать с точки зрения понимания механизмов наследования клонами генома матери в среде животных и растений. Конфликт был разрешен двумя генетиками из Университета Уппсала в Швеции, которые представили свое новое исследование в публикации журнала "Природа".

Их результаты показывают, что митохондриальный ДНК устойчиво передается от матерей потомству клонов. Это наследование генома клонами действительно делает митохондриальный ДНК подходящим для использования его в качестве рабочего материала генетических исследований.

Генетический материал у людей и других животных размещен в хромосомах, которые унаследованы от матери и отца. Малая часть генетического материала также собрана в митохондриях клетки и была использована, чтобы передавать потомству только геном матери. Однако, справедливость передачи чисто материнского кода была спорной.

Предыдущие результаты исследований говорили, что при обычном оплодотворении митохондриальный ДНК полностью не наследуется от матери к потомству, поскольку митохондриальный ДНК отца проникал в клетку со сперматозоидом. Также, генетические изменения могут происходить у матерей в их митохондриальных ДНК, подобно тем, что случаются, когда парные наборы хромосом объединяются во время слияния ядра яйцеклетки и сперматозоида.

Поэтому до сих пор продолжаются дебаты, - действительно ли митохондриальный ДНК может использоваться для генетических исследований?

Чтобы проверить эту гипотезу, потребовалось бы изучить сотни и даже тысячи поколений потомков, что осуществить на практике нереально. По новой идее шведских ученых предлагается смоделировать эти процессы и сравнить наследование митохондрий с неким другим генетическим материалом, который передается только через женщин. Если образец наследования будет идентичен, это докажет стабильную материнскую наследственную передачу митохондриального ДНК.

У мужчин не имеется никакого генетического материала, который передавался бы по наследству только через женщин. По этой причине, Ханс Эллегрен и София Берлин решили использовать птиц (детально – обыкновенных соколов), как идеальных подопытных особей, которые могут помочь разрешить эту проблему.

Птицы имеют уникальную W-хромосому, которая стабильно передается по наследству от матерей к дочерям.

Чтобы сделать сравнение между митохондриальным ДНК и W-хромосомой, ученые поместили часть генома в W-хромосому обыкновенного сокола и смоделировали ситуацию наследования. В случае справедливости гипотезы, митохондриальный ДНК должен быть унаследован таким же образом как и W-хромосома, которая передается только через женщин.

Через моделирование процессов, основанных на механизмах возможных комбинаций строго расшифрованного генома сокола, ученые смогли оценить устойчивость наследования митохондриального ДНК по крайней мере для 20.000 последующих поколений сокола или за 200.000 лет. Тем самым, эти теоретические исследования подтверждают устойчивое наследование митохондриального ДНК даже в масштабе эволюционных процессов.

Результаты их исследований важны для разгадки механизмов передачи генетической информации от матери. Особенно это важно для подтверждения теории о том, что часть генетического материала уникальна и передается только по материнской линии. Если бы данное обстоятельство не имело места быть, пришлось бы переоценить предыдущие результаты исследований генома человека, всех животных и растений. Изучение также важно с точки зрения филогенетики, поскольку оно впервые сравнивает процессы наследования хромосом и митохондриального ДНК.