وراثة الحمض النووي للميتوكوندريا من الأم

ينتقل الحمض النووي للميتوكوندريا (mtDNA) بشكل شبه حصري من الأم إلى الطفل. نظرًا لأن البويضة تزود الجنين بجميع السيتوبلازم والميتوكوندريا الخاصة بها تقريبًا، بينما يتم التخلص عادةً من ميتوكوندريا الأب (الحيوانات المنوية)، فإن الحمض النووي للميتوكوندريا لدى الفرد يتتبع خطًا أموميًا متواصلًا، مما ينتج عنه نمط وراثي غير مندلي أحادي الأبوين.

Definition

الوراثة الأمومية هي انتقال الحمض النووي للميتوكوندريا من الأم إلى جميع نسلها عبر سيتوبلازم البويضة، مع مساهمة ضئيلة من الأب، مما ينتج عنه نمط وراثي أحادي الأبوين وغير مندلي.

Scope

يشرح هذا الموضوع سبب اتباع الحمض النووي للميتوكوندريا لنمط أمومي بدلاً من نمط مندلي، والأساس الخلوي لفقدان ميتوكوندريا الأب، والعواقب على شجرات النسب: يمكن للأمهات المصابات نقل الطفرة إلى جميع أطفالهن، بينما لا ينقلها الآباء المصابون. كما يشير إلى استخدام السلالات الأمومية في علم الوراثة السكانية. ولا يغطي ديناميكيات التغاير (heteroplasmy) أو عنق الزجاجة (bottleneck) كميًا، والتي يتم تناولها في مواضيع ذات صلة.

Core questions

• لماذا يُورث الحمض النووي للميتوكوندريا من الأم فقط؟
• ماذا يحدث لميتوكوندريا الأب (الحيوانات المنوية) بعد الإخصاب؟
• ما هو نمط شجرة النسب الذي تنتجه الوراثة الأمومية؟
• كيف تختلف الوراثة الأمومية عن الوراثة الجسدية والوراثة المرتبطة بالكروموسوم X؟
• لماذا تعتبر السلالات الأمومية مفيدة لتتبع الأنساب البشرية؟

Key concepts

• الانتقال أحادي الأبوين (الأمومي)
• سيتوبلازم البويضة يحمل المكمل الميتوكوندري
• التخلص من ميتوكوندريا الأب
• الانتقال العمودي عبر الخط الأنثوي
• الآباء المصابون لا ينقلون الصفة
• مجموعات الهابلوغراف الميتوكوندرية وعلم الأنساب الأمومي

Mechanisms

عند الإخصاب، تساهم البويضة بالغالبية العظمى من سيتوبلازم اللاقحة، وبالتالي ميتوكوندرياها، بما يقارب مئات الآلاف من نسخ الحمض النووي للميتوكوندريا، بينما تحمل الحيوانات المنوية عددًا قليلاً نسبيًا. يتم التخلص عادةً من ميتوكوندريا الأب التي تدخل البويضة، لذا فإن الحمض النووي للميتوكوندريا لدى الجنين يكون في الأصل أموميًا بشكل فعال؛ وقد أظهر جايلز وزملاؤه هذا النمط الأمومي في البشر عام 1980. والنتيجة هي شجرة نسب يمكن فيها للمرأة التي تحمل طفرة في الحمض النووي للميتوكوندريا أن تنقلها إلى جميع أطفالها، ذكورًا وإناثًا على حد سواء، ولكن بناتها فقط هن من ينقلنها لاحقًا؛ ولا ينقل الرجل المصاب الطفرة إلى أطفاله. ولأن الحمض النووي للميتوكوندريا لكل جيل ينحدر من مصدر أمومي واحد، فإن الجزيء يجمع طفرات تحدد السلالة وتجمع المجموعات السكانية في مجموعات هابلوغرافية (haplogroups) تستخدم لإعادة بناء الأنساب الأمومية.

Clinical relevance

يساعد التعرف على الوراثة الأمومية في تفسير سبب ظهور اضطراب ناتج عن طفرة في الحمض النووي للميتوكوندريا في أجيال متتالية من جانب الأم ويؤثر على كلا الجنسين، ومع ذلك لا ينتقل عن طريق الرجال المصابين. هذا النمط هو جزء من كيفية تفكير الأطباء والأسر في حالات الميتوكوندريا، ولكن هذا المدخل تعليمي وليس بديلاً عن الاستشارة الوراثية الفردية.

History

لوحظت الوراثة السيتوبلازمية غير المندلية في النباتات والفطريات لعقود، ولكن الوراثة الأمومية للحمض النووي للميتوكوندريا البشري تأسست في عام 1980 عندما تتبع جايلز وزملاؤه طفرات مواقع التقييد (restriction-site variants) عبر العائلات ووجدوا أن الانتقال يتم فقط عبر الخط الأمومي. وقد دعم هذا الاكتشاف الاستخدام اللاحق للحمض النووي للميتوكوندريا في الدراسات التطورية البشرية والتعرف على أمراض الميتوكوندريا الموروثة من الأم.

Debates

هل تساهم ميتوكوندريا الأب في النسل على الإطلاق؟

الوراثة الأمومية هي القاعدة، وتعمل الآليات بنشاط على التخلص من ميتوكوندريا الأب؛ وقد وُصفت ونوقشت تقارير معزولة عن انتقال أبوي ظاهري أو تسرب، ولكنها تعتبر استثناءات نادرة وليست تعديلاً للنموذج الأمومي.

Key figures

• Douglas C. Wallace
• Robert E. Giles
• Howard M. Cann

Seminal works

• giles-1980

Frequently asked questions

هل يمكن للأب أن ينقل الحمض النووي للميتوكوندريا إلى أطفاله؟

في الظروف العادية لا. تزود البويضة النسل بالميتوكوندريا، ويتم التخلص عادةً من ميتوكوندريا الأب من الحيوانات المنوية، لذلك يُورث الحمض النووي للميتوكوندريا من الأم.

إذا كانت الأم تحمل طفرة في الحمض النووي للميتوكوندريا، فمن يمكنه وراثتها؟

يمكن لجميع أطفالها، ذكورًا وإناثًا، وراثتها لأن الطفرة تنتقل في سيتوبلازم البويضة؛ ومع ذلك، بناتها فقط هن من يمكنهن نقلها إلى الجيل التالي.