انتقال الحمض النووي للميتوكوندريا من الأب

في علم الوراثة ، يشير انتقال الحمض النووي للميتوكوندريا من الأب ووراثة الحمض النووي للميتوكوندريا من الأب إلى انتقال الحمض النووي للميتوكوندريا (mtDNA) من الأب إلى نسله. تُلاحظ وراثة الحمض النووي للميتوكوندريا من الأب في نسبة ضئيلة من الأنواع؛ وبشكل عام، ينتقل الحمض النووي للميتوكوندريا دون تغيير من الأم إلى نسلها، ^{[ 1 ]} مما يجعله مثالاً على الوراثة غير المندلية . في المقابل، يحدث انتقال الحمض النووي للميتوكوندريا من كلا الأبوين بانتظام في بعض ذوات الصدفتين .

تختلف وراثة الحمض النووي للميتوكوندريا الأبوية في الحيوانات. فعلى سبيل المثال، في بلح البحر من فصيلة Mytilidae ، ينتقل الحمض النووي للميتوكوندريا الأبوي عبر الحيوانات المنوية ويستقر فقط في غدد الذكر التناسلية . ^{[ 2 ] [ 3 ] [ 4 ]} وفي اختبار أُجري على 172 خروفًا ، وُجد أن الحمض النووي للميتوكوندريا لثلاثة حملان من عائلتين من الأشقاء غير الأشقاء يُظهر وراثة أبوية. ^{[ 5 ]} وقد أدت حالة تسرب أبوي إلى إجراء دراسة على الدجاج. ^{[ 6 ]} وهناك أدلة على أن التسرب الأبوي جزء لا يتجزأ من وراثة الميتوكوندريا في ذبابة الفاكهة Drosophila simulans . ^{[ 7 ]}

في علم الوراثة الميتوكوندرية البشرية ، يدور جدل حول إمكانية انتقال الحمض النووي الميتوكوندري (mtDNA) من الأب. تشير العديد من الدراسات إلى أن الحمض النووي الميتوكوندري من الأب لا ينتقل إلى النسل. ^{[ 8 ]} هذه الفكرة أساسية لاختبارات الحمض النووي الميتوكوندري الجينية ونظرية حواء الميتوكوندرية . إن حقيقة أن الحمض النووي الميتوكوندري يُورث من الأم تُمكّن الباحثين من تتبع النسب الأمومي إلى أزمنة بعيدة. وبالمثل، يُستخدم الحمض النووي للكروموسوم Y ، الموروث من الأب، لتتبع النسب الأبوي .

بما أن الحمض النووي للميتوكوندريا الخاص بالأب موجود في القطعة الوسطى للحيوان المنوي (غلاف الميتوكوندريا)، والذي يختفي عند الإخصاب، فإن جميع أبناء الأم الواحدة يحملون نسخة واحدة من الحمض النووي للميتوكوندريا الأمومي، وبالتالي فهم متطابقون فيما بينهم ومع أمهم. ونظرًا لموقعه في السيتوبلازم في حقيقيات النوى ، فإن الحمض النووي للميتوكوندريا لا يخضع للانقسام الاختزالي ، ولا يحدث عبور جيني عادةً، وبالتالي لا توجد فرصة لتداخل الحمض النووي للميتوكوندريا الخاص بالأب. وهكذا، يُورث الحمض النووي للميتوكوندريا بالكامل من الأم؛ وقد استُخدم الحمض النووي للميتوكوندريا لاستنتاج نسب "حواء الميتوكوندريا" المعروفة. ^{[ 9 ]}

في التكاثر الجنسي ، تتحلل الميتوكوندريا الأبوية الموجودة في الحيوانات المنوية بنشاط، مما يمنع "تسرب الحمض النووي الأبوي". عادةً ما تُدمر الميتوكوندريا في الحيوانات المنوية للثدييات بواسطة البويضة بعد الإخصاب. في عام ١٩٩٩، أُفيد أن ميتوكوندريا الحيوانات المنوية الأبوية (التي تحتوي على الحمض النووي للميتوكوندريا) تُوسم باليوبيكويتين لاختيارها لتدميرها لاحقًا داخل الجنين . ^{[ ١٠ ]} قد تتداخل بعض تقنيات التلقيح الصناعي (IVF)، وخاصةً حقن الحيوانات المنوية داخل البويضة ( ICSI) ، مع هذه العملية.

بات من المعلوم الآن أن ذيل الحيوان المنوي ، الذي يحتوي على حمض نووي ميتوكوندري إضافي، قد يدخل البويضة أيضاً . وقد أدى ذلك إلى زيادة الجدل حول مصير الحمض النووي الميتوكوندري الأبوي.

على مدى السنوات الخمس الماضية، دار نقاش واسع حول إمكانية حدوث إعادة تركيب في الحمض النووي للميتوكوندريا البشرية (mtDNA) (للمراجع، انظر Piganeau وEyre-Walker، 2004). ويبدو أن هذا النقاش قد حُسم أخيرًا بنشر بعض الأدلة المباشرة على حدوث إعادة التركيب. فقد عرض شوارتز وفيسينغ (2002) حالة رجل يبلغ من العمر 28 عامًا، وُجد لديه حمض نووي للميتوكوندريا من أصلين، أحدهما من الأم والآخر من الأب، في أنسجة عضلاته، بينما وُجد في جميع أنسجته الأخرى حمض نووي للميتوكوندريا من أصل الأم فقط. وكانت هذه هي المرة الأولى التي يُلاحظ فيها تسرب الحمض النووي للميتوكوندريا من الأب، وبالتالي، تباين البلازم في الحمض النووي للميتوكوندريا البشرية. وفي ورقة بحثية حديثة، ذهب كرايتسبيرغ وآخرون (2004) بهذه الملاحظة خطوة أبعد، وزعموا إثبات حدوث إعادة تركيب بين الحمض النووي للميتوكوندريا من أصلين، أحدهما من الأم والآخر من الأب، لدى هذا الشخص. ^{[ 11 ]}

تشير بعض المصادر إلى أن نسبة انتقال الحمض النووي للميتوكوندريا الأبوي ضئيلة للغاية لدرجة أنها تُعتبر مهملة ("في أقصى الأحوال، يُفترض أنها أقل من 1 من كل 1000، نظرًا لوجود 100000 ميتوكوندريا في البويضة البشرية و100 فقط في الحيوان المنوي (ساتوه وكورويوا، 1991)." ^{[ 11 ]} ) أو أن انتقال الحمض النووي للميتوكوندريا الأبوي نادر جدًا لدرجة أنه يُعتبر مهملًا ("مع ذلك، أثبتت الدراسات أن انتقال الحمض النووي للميتوكوندريا الأبوي إلى النسل نادر جدًا لدرجة أن تحليلات الحمض النووي للميتوكوندريا تظل صالحة..." ^{[ 12 ]} ). وتشير بعض الدراسات إلى أنه في حالات نادرة جدًا، يمكن وراثة جزء صغير من ميتوكوندريا الشخص من الأب. ^{[ 13 ] [ 14 ]}

لُخِّص الجدل الدائر حول تسرب الجينات الأبوية لدى البشر في دراسة نُشرت عام 1996 بعنوان " مفاهيم خاطئة حول الميتوكوندريا وإخصاب الثدييات: آثارها على نظريات التطور البشري"، والتي خضعت لمراجعة الأقران ونُشرت في وقائع الأكاديمية الوطنية للعلوم. ^{[ 15 ]} وفقًا لملخص الدراسة:

في الفقاريات، يُعتقد أن وراثة الميتوكوندريا تتم في الغالب عن طريق الأم، وقد أصبح تحليل الحمض النووي للميتوكوندريا أداة تصنيفية أساسية. ووفقًا للرأي السائد حول الوراثة الأمومية الصارمة، تزعم مصادر عديدة أنه أثناء الإخصاب، يُستبعد ذيل الحيوان المنوي، بما يحتويه من ميتوكوندريا، من الجنين. وهذا غير صحيح. ففي معظم الثدييات، بما فيها الإنسان، يمكن تحديد الميتوكوندريا في القطعة الوسطى من الجنين، على الرغم من أن مصيرها النهائي غير معروف. ويبدو أن فكرة "الميتوكوندريا المفقودة" قد استمرت وانتشرت دون منازع في زمن الجدل بين فرضيات أصول الإنسان، لأنها تدعم نموذج "حواء الأفريقية" الذي يروي التطور الحديث للإنسان العاقل من أفريقيا.

يُعتقد أن اختلاط الحمض النووي للميتوكوندريا من الأم والأب قد اكتُشف لدى الشمبانزي عام 1999 ^{[ 16 ]} ، ولدى البشر عامي 1999 ^{[ 17 ]} و2018. وتُعد هذه النتيجة الأخيرة ذات أهمية بالغة، إذ لوحظ وجود الحمض النووي للميتوكوندريا من كلا الأبوين في أجيال لاحقة في ثلاث عائلات مختلفة، مما يُشير إلى أنه على الرغم من رسوخ الاعتقاد السائد بانتقال الميتوكوندريا من الأم، إلا أن هناك أدلة على وجود انتقالها من الأب، وربما توجد آلية، إذا ما تم توضيحها، يُمكن أن تُصبح أداة جديدة في مجال الإنجاب (مثل تجنب العلاج باستبدال الميتوكوندريا ، والاكتفاء بهذه الآلية ليرث النسل الميتوكوندريا الأبوية). ^{[ 18 ]} مع ذلك، لم تُسجل سوى حالة واحدة موثقة لدى البشر، حيث وُرثت نسبة تصل إلى 90% من ميتوكوندريا نوع نسيجي واحد عن طريق الانتقال الأبوي. ^{[ 19 ]}

بحسب دراسة عام 2005 بعنوان " ^هل من مزيد من الأدلة على وراثة الحمض النووي للميتوكوندريا من غير الأم؟" [ ^{20 ]} ، فإن التغاير البلازمي هو "شكل وراثي مُكتشف حديثًا للحمض النووي للميتوكوندريا. يُدخل التغاير البلازمي قدرًا ضئيلاً من عدم اليقين الإحصائي في أنماط الوراثة الطبيعية." ^{[ 21 ]} قد ينتج التغاير البلازمي عن طفرة تحدث أثناء النمو وتنتقل إلى مجموعة فرعية فقط من خلايا البالغين، أو قد يحدث عند وراثة تسلسلين ميتوكوندريين مختلفين قليلاً من الأم نتيجة وجود مئات الميتوكوندريا في البويضة. ومع ذلك، تنص دراسة عام 2005 على ما يلي: ^{[ 20 ]}

كثيراً ما يُرصد وجود أنواع متعددة (أو أنواع مُعاد تركيبها) من الحمض النووي للميتوكوندريا، شديدة التباين، من أجزاء مختلفة من شجرة تطور الحمض النووي للميتوكوندريا المعروفة، لدى الأفراد. ومن خلال إعادة تحليل وتصحيح بيانات الحمض النووي للميتوكوندريا في الطب الشرعي، يتضح أن ظاهرة الحمض النووي الميتوكوندري المختلط أو الفسيفسائي تُعزى حصراً إلى التلوث واختلاط العينات.

وجدت دراسة نُشرت في PNAS في عام 2018 بعنوان " الوراثة الثنائية للحمض النووي للميتوكوندريا في البشر" الحمض النووي للميتوكوندريا الأبوي (يتراوح من 24 إلى 76٪) في 17 فردًا من ثلاث عائلات متعددة الأجيال غير مرتبطة ببعضها البعض ومعروفة بارتفاع مستوى التغاير البلازمي للحمض النووي للميتوكوندريا: ^{[ 22 ].}

أظهرت دراسة شاملة لانفصال الحمض النووي للميتوكوندريا في هذه العائلات انتقال الحمض النووي للميتوكوندريا من كلا الأبوين بنمط وراثي سائد يشبه النمط الجسدي. تشير نتائجنا إلى أنه على الرغم من صحة المبدأ الأساسي للوراثة الأمومية للحمض النووي للميتوكوندريا، إلا أن هناك بعض الحالات الاستثنائية التي يمكن فيها نقل الحمض النووي للميتوكوندريا الأبوي إلى النسل.

بعض الكائنات الحية، مثل الكريبتوسبوريديوم ، لديها ميتوكوندريا بدون أي حمض نووي على الإطلاق. ^{[ 23 ]}

في النباتات، ورد أيضًا أن الميتوكوندريا قد تُورَث أحيانًا من الأب، كما هو الحال في الموز . وأظهرت دراسة حديثة أن انتقال الميتوكوندريا الأبوي يحدث أيضًا في نبات التبغ ( Nicotiana tabacum )، حيث تستطيع الميتوكوندريا الأبوية إصلاح عيوب نمو النبات وتطوره الناتجة عن الميتوكوندريا الطافرة الموروثة من الأم ^{[ 24 ]} . كما تُظهر بعض الصنوبريات وراثة الميتوكوندريا الأبوية، مثل شجرة السيكويا الساحلية ( Sequoia sempervirens ) ^{[ 25 ]} .

• آدم الكروموسومي Y
• النسب الأبوي
• النسب الأمومي
• علم الوراثة الميتوكوندرية البشرية
• الهجرة البشرية
• ريكلوه
• قائمة بمواضيع علم الأنساب الجيني