14-2. 男系のmtDNAが遺伝しないのは? 何と”ゴミ”だからだったとは!!

  mtDNAは何故女系のみ遺伝して、男系は遺伝しないのか、の理由に迫る群馬大学の研究がScienceで発表されました。所詮男はゴミなのでした。
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Degradation of paternal mitochondria by fertilization-triggered autophagy in C. elegans embryos.

Sato M, Sato K.

Abstract

The mitochondrial genome is believed to be maternally inherited in many eukaryotes. Sperm-derived paternal mitochondria enter the oocyte cytoplasm upon fertilization and then normally disappear during early embryogenesis. However, the mechanism responsible for this clearance has been unknown. Here, we show that autophagy, which delivers cytosolic components to lysosomes for degradation, is required for the elimination of paternal mitochondria in Caenorhabditis elegans. Immediately after fertilization, sperm-derived components trigger the localized induction of autophagy around sperm mitochondria. Autophagosomes engulf paternal mitochondria, resulting in their lysosomal degradation during early embryogenesis. In autophagy-defective zygotes, paternal mitochondria and their genome remain even in the first larval stage. Thus, fertilization-triggered autophagy is required for selective degradation of paternal mitochondria and thereby maternal inheritance of mitochondrial DNA.
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ミトコンドリアDNA 群大の夫妻一部解明

  細胞内のミトコンドリアのDNAは母親からのみ受け継がれ、父親の遺伝子は排除される。その仕組みの一部を群馬大学の佐藤美由紀助教(40)、佐藤健教授(42)の夫妻が突き止めた。 14日、米科学誌「サイエンス」(電子版)に発表した。

  子どもは、両親の細胞の核にあるDNA情報は合わせて受け継ぐが、細胞が生きていくために必要なエネルギーを作る器官ミトコンドリアにあるDNAは母親からのみ受け継ぐことがわかっている。 だがなぜ父親の遺伝子が排除されるのかはわかっていなかった。

    佐藤夫妻は1ミリ程度の線虫の受精卵を使い、父系のミトコンドリアがどうなくなるかを調べた。

  すると、受精卵が細胞分裂する過程で、父系のミトコンドリアが膜で囲われ、分解が促される「オートファジー」(自食作用)と呼ばれる現象がおきることがわかった。

  佐藤夫妻は、この理由について(1)精子は卵子に到着するまでに激しいべん毛活動でミトコンドリアを消耗していて、いいミトコンドリアを残せない(2) 元々、精子にあるミトコンドリアは、受精後に役目を終え分解されるように作られている――の二つの仮説を提唱している。

  ミトコンドリア異常の疾患としては、糖尿病や神経変性疾患(アルツハイマー病やパーキンソン病など)の一種が知られている。「排除」の仕組みがわかれば、遺伝病治療にも応用できるという。

■ 細胞内の小器官「ミトコンドリア」が母系遺伝する秘密の一端を解き明かした、佐藤健さん、美由紀さんの夫妻。2歳半の長男を育てながら、大学でも家庭でも、研究議論を続けてきた成果が出た。

   「興味は近いけど、研究者としては全くタイプが違う」という2人。健さんはアイデア派で、美由紀さんはそのアイデアをどう実験として成り立たせるか考える現実派だ。連名で出した論文が多い。

  東大大学院時代、同じ研究室で知り合った。結婚後も米国に一緒に留学。2004年から群馬大に移り、生体調節研究所で研究を始めた。「遠慮なく話し合える相手」という。

  今回の発見は、偶然がもたらしたものだという。

  2年ほど前、健さんは線虫の受精卵を使って卵子について実験していた。他の仕事が立て込んで忙しくなった時、出産直後で産休をとっていた美由紀さんに観察を頼んだ。

  美由紀さんが顕微鏡をのぞくと、精子の核に、蛍光塗料で色づけしたたんぱく質が点々と集まり、衛星のように取り囲んでいた。

  「なんだこれは」

  二人で顕微鏡をのぞくが、理由はわからなかった。思いつく限りのアイデアを出し合い、実験を繰り返し、父系のミトコンドリアのみが膜に囲われて分解されるという仕組みを突き止めた。

  健さんはこの様子を「受精卵の中でも不要なものは捨てる『断捨離』が行われている」と表現する。

  美由紀さんが忙しい時は、健さんが長男の旬くんを世話した。おむつ換えから食事、トイレや風呂にも入れる。それだけに「そこまでして父系のミトコンドリアを排除しなくてはならないのか、 と寂しい気持ちにはなります」と健さん。

  精子と卵子という一つずつの細胞が結合することで、あらゆる可能性を持った受精卵になる、という過程にロマンを感じる二人。 今後は哺乳類でも同じ仕組みの「父系排除」が見られるか、実験を進める予定だ。(石川瀬里)
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  なんと、我々男供の遺伝子はミトコンドリアの遺伝上、まったく不要の産物のため、途中で消化されてしまうことがわかってきました。 これはきわめて当然の現象です。何故「♂=オス」が必要になったのかは、「利己的な遺伝子」でわかるように、 「♀=メス」だけだと永遠に全く同じ遺伝子がたんたんと複製されるしかなく地球上の生物は永遠にバクテリアのような微生物だけしか存在しないからです。

  ところが利己的な遺伝子自身がそれに飽き足らずもっと多様な自分を創るために自分と異なる別の遺伝子を作り上げ「交配」させることで 少しずつ違った自分を作り出すことに成功し交配を重ねる度に違いが大きくなり多様性が増してきたわけです。 最終的に人類にまで多様化して来たのですが、全ては遺伝子自身が生き残るため生物に進化というプロセスを与えたので、人類も遺伝子の掌の上で生かされているに過ぎないようです。

  話を戻すと、ミトコンドリアはエネルギーを生産するためだけに生物と共生した元微生物です。 生物の設計図である遺伝子とは全く無関係なため利己的な遺伝子の多様化の継承リストには載っていないため、 ♂のmtDNAは不純物=ゴミでしかないのです。どんなに子育てしようと、♂の役割は生物体の遺伝子の多様化を維持するためだけで子供にmtDNAを受け取ってもらう存在ではないのです。 ♂というのは自分が思っている以上にとるに足らない存在なのです。♀が不自由なく子供を育て利己的な遺伝子を継承できるように、 せっせと食い扶持を運び、より良い「巣=家」を提供するのが♂なのです。♂(オス)はもともと単なる働き蜂でしかないようです。



以上

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