Фото: H. Duty / blickwinkel / Globallookpress.com
Группа биологов из Университета Вандербильта (США) обнаружила мутацию в митохондриальном геноме у самок дрозофилы (Drosophila melanogaster), которая оказывает негативное влияние исключительно на мужское потомство, снижая его плодовитость. Подобное явление называется «материнским проклятием», и оно впервые наблюдалось в экспериментальных условиях. Результаты исследования ученых опубликованы в журнале eLife.
Эксперимент, целью которого было обнаружение мутаций в митохондриях плодовой мухи и определение их влияния, длился более четырех лет. В ходе исследования биологи определяли жизнеспособность и плодовитость мужского потомства.
Ученые создали 18 линий дрозофилы, каждая из которых изначально состояла из 300 самок и 100 самцов. В 12 линиях из каждого нового поколения (всего их было 35) отбирались девственные самки для спаривания с дрозофилами из первого, а в оставшихся шести самкам позволяли совокупляться с любыми самцами.
Биологи выявили точечную мутацию в митохондриальном геноме одной из линий. Ген, в котором она произошла, кодирует цитохром с-оксидазу. Этот фермент восстанавливает вдыхаемый кислород с образованием воды.
Несмотря на то, что в белке заменяется только одна аминокислота, мутация оказывала негативное влияние на производство спермы и подвижность сперматозоидов у самцов. При этом на самок она никак не воздействовала.
По мнению исследователей, изменения в геноме митохондрий могут быть ответственны за неизлечимое бесплодие у мужчин. Само «материнское проклятие» в ходе исследования впервые наблюдалось в экспериментальных условиях. Примеры негативного влияния митохондриальных генов на самцов были известны и ранее, однако доказательств отсутствия воздействия на самок не было.
Митохондрии, согласно общепринятой теории, первоначально были бактериями, которые развили способность обезвреживать токсичные молекулы кислорода и использовать их для получения энергии. Позднее они стали органеллами эукариотической клетки, которая таким образом получила двойной геном — один находится в ядре, а другой в митохондриях. При этом митохондриальные гены наследуются только от матерей. Если мутации в них являются вредными исключительно для самцов, то они оказываются невосприимчивыми к естественному отбору.