Dijelite li više gena s majkom ili ocem?

Mnogi od vaših rođaka vjerojatno imaju odgovor na pitanje jeste li više majčino ili očevo dijete. Ali točan odgovor na pitanje nije tako jednostavan kao što se čini. Genetski, zapravo nosite više majčinih gena nego očevih. To je zbog malih organela koje žive unutar vaših stanica, mitohondrija, koje primate samo od svoje majke.

Mitohondriji su stanice koje proizvode energiju; bez njih, stanica ne bi mogla generirati energiju iz hrane. Mitohondriji imaju zanimljivu povijest, jer su prije otprilike 1,5 do 2 milijarde godina bili organizmi koji su slobodno živjeli. Predak svih mitohondrija bila je bakterija koju je progutala druga bakterija, ali iz ovog ili onog razloga nije probavljena, što je dovelo do eukariota. Eukarioti su u osnovi sve biljke, životinje i gljive, plus neki prilično čudni organizmi grupirani pod Protiste.

Zbog svoje evolucijske povijesti kao slobodnoživuće bakterije, mitohondriji su zadržali vlastiti genom, nazvan mitohondrijalna DNK, ili mtDNA. Svaka stanica sadrži mnogo kopija mtDNA, budući da se mitohondriji slobodno repliciraju unutar stanice.

Efekt majke

Tkiva koja zahtijevaju puno energije, poput mozga i mišića, imaju stanice prepune mitohondrija. Budući da svi mitohondriji koje ste primili potječu samo od vaše majke, tehnički ste više povezani sa svojom mamom nego sa svojim tatom. To vrijedi za gotovo sve životinje. I u biljkama i gljivama mitohondriji potječu samo od jednog roditelja, iako ne nužno od majke.

Zašto imamo dvije različite vrste nasljeđivanja, jednu za nuklearne genome (nDNA) koja kombinira dijelove majke i oca, i jednu za mitohondrijske genome, koja potpuno isključuje jednog roditelja? Razlog za evoluciju takozvanog jednoroditeljskog nasljeđa dugo je bio misterij među evolucijskim biolozima. Jedno je bilo jasno: bolje da je to s dobrim razlogom.

Mužjaci sisavaca se trude zapravo označiti mitohondrije u svojoj spermi tako da ih je lakše uništiti nakon što se jaje oplodi. I u biljkama se aktivno uništavaju mitohondriji jednog roditelja, ovaj put prije nego što dođe do oplodnje.

Desetljećima je prevladavajuća teorija koja objašnjava zašto se mitohondriji nasljeđuju uniparentno bila "teorija sukoba". Ideja je da se mtDNA neovisno replicira unutar stanice, tako da se broj kopija s vremenom povećava. Ako sva mtDNA potječe samo od jednog roditelja, tada su mtDNA unutar stanice usko povezane jedna s drugom, budući da su svi klonovi. Stoga nema puno prostora za natjecanje, budući da se kopije mitohondrijalnih genoma u osnovi natječu s točnim kopijama samih sebe.

Nezdrava konkurencija

Ali zamislite što bi se moglo dogoditi da organele potječu od oba roditelja, četiri bake i djeda, i tako dalje do beskonačnosti. To bi postavilo scenu za genetski varijabilnu populaciju organela u svakoj stanici. A ovo bi mogla biti loša vijest jer se sada različite klonske loze mtDNA natječu jedna s drugom. Što se mtDNA brže replicira, to proizvodi više kopija i veća je vjerojatnost da će se proširiti na sljedeću generaciju stanica.

U konačnici, loza organela koja se sporije razmnožava bit će eliminirana iz stanične loze. Što je genom organele manji, to se brže može replicirati. Dakle, natjecanje među organelama unutar stanica odabire manje genome. U nekom će stadiju genomi biti toliko mali da utječu na funkciju organele. Zapamtite da mitohondriji proizvode energiju potrebnu stanici, pa kada veličina njihovog genoma postane vrlo mala, organele prestaju ispravno funkcionirati i stanica domaćina pati. Zanimljiva ideja. Ali koji su dokazi? Nažalost, nijedan.

Čišćenje mješavine

Nedavno je predloženo puno jednostavnije objašnjenje: što ako je jednostavno miješanje mitohondrijskih linija unutar iste stanice iz nekog razloga samo po sebi skupo? Ova vrlo jednostavna pretpostavka zapravo lijepo objašnjava osebujno nasljeđivanje mitohondrija u teorijskim modelima.

Ali ima još toga. Miševi koji su eksperimentalno konstruirani tako da su pojedinci nosili dvije mitohondrijske loze bili su manje aktivni, manje su jeli, bili su pod većim stresom i bili su kognitivno oštećeni. Čini se da je nošenje mitohondrija od oba roditelja loše za vas.

Pa zašto je tako teško odgovoriti na pitanje jeste li više poput svoje mame ili tate? Jer vaš je genetski sastav samo dio jednadžbe. Drugi dio je koji su geni izraženi. I očito tvoj tata ima prednost kada je riječ o tome koji su geni izraženi. Dakle, možda više nalikujete svom tati, ali ste ipak više povezani sa svojom mamom.

Izvor: The Conversation