2024/10/23
奇妙科学环游记
人体的生物电池——线粒体
众所周知，线粒体是我们生物体细胞中重要的细胞器。可除过课本的知识以外，你究竟了解它多少呢？接下来，我们不仅将揭开生物电池的神秘面纱，还会告诉你它们在健康与疾病中的扮演的究竟是什么角色。
关于线粒体的遗传，变异
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首先，线粒体独特在哪里呢？难道还能是长得别具一格？当然不是！与其他没有办法提供较多遗传信息的细胞器不同，理论上我们可以通过解析线粒体所含有的mtDNA去找出任何人的母系祖源。
当精子成功进入卵子时，精子的线粒体会全部丢失，融合的受精卵中仅有卵细胞原先的线粒体，因此你的mtDNA全部来自于你的母亲。
目前为止，科学家们已经能够根据生物的mtDNA进行溯源，从而追溯出任何生物的母系祖源。
当然，你可能会问，我们的DNA不是一直在变异吗？
诚然，变异难以避免和预测。但是我们可以通过数据统计的方法寻找mtDNA的差异发生点，之后利用统计学不断追溯，求同存异，找到mtDNA还未出现分支的个体，科学家们把这个个体命名为——夏娃，这一为我们所熟知的那块头骨，以及圣经中的名字。
关于mtDNA的起源
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线粒体究竟是怎么产生的呢？是自然的变异产生了一种自带线粒体的细胞吗？要解决这个问题，我们可以参考现在被大多数人接受的内共存假说。
该假说认为，10~24亿年前，一种具有强大吞噬能力的古菌细胞吞噬了一种变形菌。在这过程中古菌为了DNA不被破坏，古菌的细胞膜开始内陷，形成了原始的内质网膜系统，并进一步形成了保护罩，从而演化成了细胞核。与此同时一些被吞噬的变形菌偶然存活了下来，这是因为它们不仅没有攻击细胞，而且还为细胞提供了能量，于是乎，这个送上门的劳工就被古菌细胞永远的留在了体内。经过漫长的演化，形成了如今的线粒体。
线粒体的重要影响
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线粒体与神经疾病的关系
研究表明，一个细胞的能量90%来自于线粒体，而身体中仅仅占2%位置的大脑皮层竟消耗了人体总能量的20%！
你的每一次思想，感知，情绪波动的背后，都是数之不尽的线粒体为你的脑神经细胞供能 ，因此线粒体的病变往往会给神经系统带来不良影响。比如，线粒体中MT-ATP6,MT-ND6等基因的变异，容易导致Leigh综合征的产生，而MT-RNR1基因的变异则有可能导致耳聋等等，这些都是线粒体病变给神经系统带来的影响。
线粒体，这一微小的细胞器，不仅为我们的身体细胞提供能量，还参与了细胞生命周期的调控。它们是遗传信息的守护者，是细胞健康的哨兵，也是我们理解许多疾病病理的关键。
时至今日，大量的科研工作者仍在继续探索这些细胞内的“妙妙工具”，因为它们不仅关系到我们的生存，也关系到我们的未来。对线粒体的研究不仅是人类对于科学的不懈探索，更是对生命奥秘的美好向往。随着我们对这些能量工厂的了解越来越深入，我们对生命的尊重和理解也将达到新的高度。
在这个充满活力的科学领域，每一步发现都可能改变我们对健康和疾病的看法。期待不久的将来，随着研究的深入，关于线粒体的奥秘将被一一揭开，为人类带来更健康、更长寿的生活。
参考文献：
[1]王晓冰,寻找人类共同的母亲
[2]Zhang l, Salminen A, Yang X, et al., Effects of31 FDA approved smallmoleculebitors onisolated rat liver mitochondria1l. Archives of toxic2011, 91:2921-2938
[3]Cann RL, Stone
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北化生物圈
学术科技部
图文：李智星
排版：李智星
审核：王壮
