为什么线粒体拥有独立的DNA？

劳雷尔·海默斯+段晓茜

在细胞生物学领域有许多未解之谜，其中之一就是为什么有“细胞加油站”之称的椭圆形线粒体结构拥有独立的DNA，并且不会因为细胞中大量的遗传物质而受到影响。一项最新研究有可能已经找到了这个问题的答案。

科学家认为，线粒体曾经是独立的单细胞生物体，直到10多亿年前才被更大的细胞吞噬。这样，它们避免了被消化的厄运，并且与宿主建立了一种互利关系，最终使动植物等更为复杂的生命得以出现。

经过漫长的演变，线粒体基因组已经缩小。现在的细胞核中包含着绝大多数细胞遗传物质，甚至还有为线粒体提供服务的基因。随着时间的推移，大多数线粒体基因已经跳入了细胞核内。但是，如果这些基因是移动的，线粒体为什么还要将其保留下来，尤其是这些基因的突变会导致严重的罕见疾病，逐渐破坏患者的大脑、肝脏、心脏以及其他重要器官？

英国伯明翰大学的生物学家伊恩·约翰斯顿与马萨诸塞州剑桥市怀特黑德生物医学研究所的生物学家本·威廉姆斯联手，首次通过数学建模方法对各种假设进行比较。他们对来自动植物、真菌和原生生物（如变形虫）的超过2000种不同的线粒体基因组进行了分析，并追踪其进化路径，从而创建程序并计算得出不同基因以及基因组在特定时间点丢失的概率。

位于加拿大温哥华的不列颠哥伦比亚大学的生物学家凯斯·亚当斯并未参与此项研究，但他表示：“此类研究的常规做法当中并不包括建模的方法，这是该项目诸多创新之处的一个体现。……