Биологи выяснили, почему митохондрии сперматозоида не передаются потомству

Ученым давно известно, что после оплодотворения в зародыш попадают митохондрии только одного из родителей. Чаще всего «клеточные электростанции» наследуются от матери, хоть у некоторых животных (двустворчатые моллюски, овцы) в зародыш могут попасть митохондрии — а значит, и их собственный маленький геном — от отца.

Причины до недавнего времени были не вполне ясны. Биологи предполагали, что митохондриальная ДНК сперматозоидов быстро разрушается в зародыше за счет его иммунитета. Теперь же авторы статьи для Nature Genetics выяснили, что это не так. Ученые показали, что хотя в сперматозоиде находятся 100 и более митохондрий, они все изначально лишены полноценного генома. Именно это и предотвращает его наследование. К тому же в мужских половых клетках не оказалось специального белка, который необходим для нормальной работы митохондриальной ДНК — так называемого TFAM, митохондриального фактора транскрипции А. Сложно сказать, зачем в процессе эволюции возник такой универсальный и строгий запрет на наследование митохондрий от отца. По словам авторов исследования, все дело в повреждениях генома, которые неизбежно возникают в интенсивно работающих митохондриях сперматозоида. Действительно, ведь эта юркая клетка очень активно плавает, что требует много энергии. Ее обеспечивают те самые митохондрии в основании хвоста сперматозоида, которые от такой «работы на износ» производят множество свободных радикалов и повреждают свой геном. Едва ли этот дополнительный груз мутаций поспособствует лучшей адаптации потомства. Поэтому эволюция оставила в живых тех животных, зародыши которых получают геном от «простаивающих» митохондрий яйцеклетки. Дело в том, что женская половая клетка живет главным образом за счет окружающих ее питающей клеток. Значение новой работы не ограничивается общей и эволюционной биологией. Понимание того, как работает «обслуживающий» ДНК митохондрий белок TFAM в сперматозиодах, может помочь с лечением некоторых форм мужского бесплодия. Ранее тот же коллектив ученых разработал митохондриальную заместительную терапию. Это метод, который позволяет женщинам с опасными мутациями в митохондриальной ДНК родить здорового ребенка. Для этого используется «пересадка» цитоплазмы (а значит, и митохондрий) от здоровой женщины-донора.