Группа биологов из Университета Вандербильта 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. Ученые создали 18 линий дрозофилы, каждая из которых изначально состояла из 300 самок и 100 самцов. В 12 линиях из каждого нового поколения (всего 35) отбирались девственные самки для спаривания с дрозофилами из исходных популяций. В оставшихся шести линиях самкам позволяли совокупляться с любыми самцами. В ходе исследования биологи определяли жизнеспособность и плодовитость мужского потомства.
Ученые обнаружили, что в митохондриальном геноме одной из линий возникла точечная мутация. Ген, в котором она произошла, кодирует цитохром с-оксидазу — фермент, восстанавливающий вдыхаемый кислород с образованием воды. Несмотря на то, что в белке заменяется только одна аминокислота, эта мутация оказывает негативное влияние на производство спермы и подвижность сперматозоидов у самцов. На самок, однако, она никак не воздействует.
По мнению исследователей, изменения в геноме митохондрий могут быть ответственны за неизлечимое бесплодие у мужчин. Само «материнское проклятие» впервые наблюдалось в экспериментальных условиях. Примеры негативного влияния митохондриальных генов на самцов были известны и ранее, однако не было показано, что на самок в данных случаях воздействия 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, стала обладательницей двойного генома — 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.
