Двуродительское наследование

Двуродительское наследование — это тип биологического наследования, при котором потомство наследует материнский и отцовский аллель одного гена. Это один из критериев менделевского наследования . Половое размножение , при котором потомство появляется в результате слияния гамет двух родителей, является наиболее распространенной формой двуродительского наследования. Хотя и менее распространены, были зарегистрированы случаи двуродительского наследования во внеядерных генах, такие как двуродительское наследование митохондриальной ДНК или хлоропластной ДНК у растений. ^[1] Двуродительское наследование ядерной ДНК путем полового размножения может допускать новые комбинации аллелей от каждого вносящего вклад родителя. Производство гамет посредством мейоза иногда может включать рекомбинацию или кроссинговер , что является возможностью для новых комбинаций аллелей.

Двуродительское наследование является обязательным условием для характеристики признака как менделевского. Если ген не имеет альтернативных форм, описанных как аллели, которые могут различаться у каждого родителя, а затем объединяться в полученном потомстве, то этот признак является неменделевским . Одной из причин, по которой двуродительское наследование является обязательным при менделевском наследовании, является то, что другим условием является оплодотворение гамет, которые были получены путем случайной сегрегации. Без гамет, созданных путем случайной сегрегации, оплодотворение (которое приводит к двуродительскому наследованию через эти гаметы) не могло бы привести к менделевскому наследованию.

Двуродительское внеядерное наследование происходит , например, у дрожжей Saccharomyces cerevisiae . Две гаплоидные клетки противоположных типов спаривания сливаются вместе, обе из которых вносят митохондрии в диплоидное потомство. ^[2] Это противоречит большинству эукариотических митохондриальных наследований, которые в значительной степени наследуются по материнской линии. В митохондриальных геномах двуродительское наследование и рекомбинация были задокументированы у растений, животных и грибов Барром и др. в 2005 году, ^[3], но считается, что степень этих явлений существенно различается в зависимости от таксонов. Случайная двуродительская митохондриальная передача может принести пользу потомству, способствуя удалению неблагоприятных мутаций из популяции, в то же время продолжая ограничивать распространение эгоистичных генетических элементов, таких как гены, которые имеют преимущество репликации и передачи за счет других генов ^[3]

Хотя это необычно для большинства эукариот, двуродительское наследование мтДНК регулярно встречается у двустворчатых моллюсков . Утечка отцовской мтДНК была задокументирована у овец, ^[4] мышей, ^[5] и дрозофилы . ^[6] В 2018 году Луо и др. задокументировали доказательства двуродительского наследования митохондриальной ДНК у людей, которая, как считалось, передавалась только по материнской линии. ^[7] Хотя было доказано, что отцовская митохондриальная ДНК, в дополнение к обычно наследуемой материнской мтДНК, была унаследована 17 членами трех неродственных многопоколенческих семей, исследователи пока не уверены в механизмах, посредством которых это происходит. Луо и др. объясняют, что материнская передача мтДНК является результатом активной элиминации отцовских митохондрий, и что гены, лежащие в основе этого процесса элиминации, могли претерпеть определенные мутации, чтобы позволить мтДНК продолжаться в ходе эмбрионального развития. ^[7] Митохондриальная эндонуклеаза G перемещается из межмембранного пространства отцовских митохондрий в матрикс после оплодотворения, где она приступает к деградации или устранению отцовской мтДНК. ^[8] Дефект такого EndoG-подобного пути у людей может приводить к отцовскому вкладу, тем самым объясняя возможный механизм двуродительского наследования.