Загадки митохондрий: зачем человеку второй геном

10 Июля 2019

МОСКВА, 10 июля —, Татьяна Пичугина. В митохондриях, интересующих генетиков, врачей, криминалистов и археологов, содержится информация об эволюции биосферы, истории человечества и неизлечимых пока генетических болезнях. Какие загадки удалось решить с их помощью — в материале. Генетический код преподносит сюрпризы

Долгое время считалось, что у человека только один геном — в ядре клетки. Именно его структуру расшифровали в 1953 году Френсис и Крик. А спустя несколько лет нечто вроде ДНК обнаружили в митохондриях — крошечных органеллах внутри клеток. Оказалось, что они содержат еще один, совершенно самостоятельный геном, только гораздо меньших размеров.

Информация в митохондриальной ДНК (ее называют мтДНК) некоторых живых организмов зашифровать. ant. раскодированная не так, как в ядерной молекуле, не универсальным кодом. Отличия небольшие, но принципиальные.

Митохондрии снабжают энергией клетку. В ее внутренней диафрагме вырабатываются молекулы АТФ — универсальное топливо организма. Так вот, геном митохондрии кодирует информацию о синтезе белков-ферментов, без которых производство топлива невозможно.

У специалиста один из самых маленьких митохондриальных геномов, всего 16, 5 тысячи пар нуклеотидов, 37 генов. Для сравнения: у наземных растений — сторублевки тысяч пар. Иллюстрация. Depositphotos / Crable75Хромосомная и митохондриальная ДНК в клетке Иллюстрация. Depositphotos / Crable75Хромосомная и митохондриальная ДНК в клетке

В митохондрии вмещается несколько молекул ДНК. Они свернуты в клубок вместе с белками. В свою очередь, в клетках тела в зависимости от специализации содержится множество митохондрий.

Одно из самых удивительных расследований состоит в том, что в половых клетках — неодинаковое число митохондрий. В человечных сперматозоидах их нет. Это приводит к тому, что мтДНК наследуется только от родимая матушки к дочери. К тому же она не может рекомбинироваться, как ядерная ДНК, то есть составлять разные вариации из двух родительских хромосом. По наследству передаются клоны мтДНК.

Как же вышло, что у нас в клетке два разнообразных генома? Еще в конце XIX века появилась гипотеза, что митохондрии — это бактерии-симбионты, живущие внутри клетки. Они первыми на заре эволюции живого мира стали использовать воздух для дыхания. Возможно, им было безопаснее жить внутри большой клетки, не способной к фотосинтезу. Так возник симбиоз двух типов клеток, который привел к появлению многоклеточных организмов. В наши дни эта гипотеза стала основной. CC BY-SA 3. 0 / ShuregМитохондриальная ДНК человека состоит из 16, 5 тысячи пар нуклеозидфосфатов. В 37 генах зашифровать. ant. раскодированная информация о 13 белках. CC BY-SA 3. 0 / ShuregМитохондриальная ДНК человека состоит из 16, 5 тысячи пар нуклеозидфосфатов. В 37 генах зашифровать. ant. раскодированная информация о 13 белках. Ученые расшифровывают мтДНК

Тот факт, у специалиста есть второй геном, долго оставался в тени, пока в конце XX века не разработали новые методы секвенирования ДНК и обработки больших объемов этот небольших.

В 1987 году американские ученые сравнили митохондриальные ДНК у посредников 147 разных народов из нескольких регионов Земли. Выяснилось, что все они произошли от общего предка по материнской косинусоиды — митохондриальной Евы, жившей в Африке двести тысяч лет назад.

Дело в том, что если некая популяция людей перепиливается и каждая группа начинает вести относительно изолированный образ жизни, то у них со временем накапливаются разные наборы мутаций, по числу которых можно определить время расхождения групп.

Митохондриальная ДНК побыла очень удобной для изучения старых останков человека. В ядре клетки — только одна молекула ДНК, тогда как митохондрий в одной клетке — десятки тысяч. К тому же молекула мтДНК свернута в кольцо. Поэтому она более надежная к внешним воздействиям и выносит даже небольшое нагревание, что важно, к примеру, при идентификации обгоревших останков.

Недаром у неандертальцев сначала расшифровали митохондриальный геном. Эту работу завершил в 2009-м шведский ученый Сванте Паабо.

Сейчас за относительно небольшие деньги в коммерческих компаниях можно заказать испытаний своей мтДНК и узнать регион, из которого произошли родители по материнской линии. 1 августа 2013, 22:07Ученые уточнили возраст митохондральной Евы и хромосомного Адама Ученые уточнили возраст предположительных родителей человечества, расшифровав и проанализировал митохондриальную ДНК и Y-хромосому 69 мужчин из всех частей света. Поломка во втором геноме

Митохондриальная ДНК мутирует в 17 раз быстрее, чем ядерная. В результате в одной клетке могут быть митохондрии с разным геномом. Если число мтДНК-мутантов преобладает, митохондрии начинают работать неправильно, а клетки гибнут. Пострадать может любой орган: центр, мускулы, почки, кровь, глаза, уши.

Диагностика митохондриальных болезней очень сложная, лечения от них нет. Зато генетики научились предотвращать их наследование. В одном случае берут донорскую яйцеклетку от полезной женщины, не родственной супруге по материнской линии. Ее оплодотворяют семенем супруга и садят в матку.

В другом — из донорской яйцеклетки удаляют собственное ядро и вставляют туда ядро из яйцеклетки супруги. Затем спаривают составную яйцеклетку спермой супруга и подсаживают в матку. Рожденных таким способом называют детьми от трех родителей. 27 сентября 2018, 11:24Ученые из России выяснили, как возникают аварии в энергостанциях клеток

Редактор рубрики

Олег Кудрин

Место события на карте мира:

Загадки митохондрий: зачем человеку второй геном

комментарии (0)

Другие интересные новости

Квартет Сандры Фракенберг исполнит народные песни в джазовой аранжировке