Hur spårar forskare mitokondriellt DNA under århundraden?

Bert Ely, en biolog vid University of South Carolina, förklarar.

mitokondriellt DNA (mtDNA) överförs från en mamma till sina barn. Fäder kan inte vidarebefordra sin mtDNA, bara den extra genetiska informationen på deras Y-kromosom. Eftersom mtDNA bara kommer från mamman, förändras det inte så mycket, om alls, från generation till generation. Mutationer förekommer, men inte så ofta-mindre ofta än en gång per 100 personer., Därför är en persons mtDNA förmodligen identisk med sin direkta moder förfader för ett dussin generationer sedan, och detta faktum kan användas för att ansluta människor över årtionden. Till exempel, om en viss typ av mtDNA hittades främst i Afrika, kunde vi dra slutsatsen att människor från andra håll i världen som hade den typen av mtDNA hade en moder förfader från Afrika.

Till skillnad från de flesta av vårt DNA finns inte mitokondriellt DNA i våra kromosomer eller ens i kärnan (det centrala höljet som innehåller alla kromosomer) hos våra celler., Mitokondrier är små membranbundna strukturer i våra cellers cytoplasma. De är närvarande i alla växt-och djurceller och ansvarar för att generera det mesta av den energi som behövs för cellfunktionen. Varje mitokondrion innehåller sitt eget DNA och sin egen proteinsyntesiserande maskin. De förökar sig genom att dela på två efter att de gjort en andra kopia av DNA. Hos människor är mtDNA i form av en cirkel som innehåller cirka 16 500 nukleotidbaspar av DNA., (DNA-molekyler består av två parade strängar, och varje sträng är en lång kedja av fyra typer av nukleotider, betecknade A, G, C och T.) däremot är DNA i kärnan uppdelad i 46 linjära kromosomer (23 från var och en av våra föräldrar) som har en genomsnittlig längd på mer än 200 miljoner baspar. Varje persons mitokondrier kommer från cytoplasman hos moderns ägg. Faderns spermceller innehåller också mitokondrier, men de är inte ärvda av hans avkomma.,

innan människor började resa runt om i världen resulterade de sällsynta förändringarna som inträffade i mtDNA över tiden i unika typer av mtDNA på varje kontinent. Därför kan de flesta moderna mtDNAs tilldelas en ursprungskontinent baserad på nukleotidsekvensen i mtDNA: s mest variabla region (hvri). Den HvrI regionen ca 400 baspar i längd och är den region där mitokondrierna börja göra en ny kopia av deras DNA. Det är regionen av DNA-molekylen där mutationer (förändringar) sannolikt kommer att uppstå., När en forskare bestämmer ordningen för de fyra nukleotiderna i denna region hittar de en rekord över alla mutationer som har inträffat över tiden när mtDNA överfördes från mor till dotter från generation till generation. Dessa ackumulerade mutationer är grunden för de unika typerna av mtDNA som finns på varje kontinent.

inom kontinenter kan också regional mtDNA-variation observeras. När en kvinnas mtDNA innehåller en ny mutation, kommer hennes efterkommande sannolikt att bo nära henne., Därför är ett lokalt område där hon bodde den enda platsen i världen där den här typen av mtDNA finns. Men när folk flyttade från en plats till en annan tog de sin mtDNA med dem. I Afrika söder om Sahara har det till exempel skett omfattande folkrörelser över tiden. Som sådan har en ny studie visat att ungefär hälften av alla afrikanska mtDNAs delas mellan människor från flera länder i Afrika., Om en afroamerikan har en av dessa delade mtDNAs, är det inte möjligt att bestämma vilket land som var det ursprungliga hemmet för moderns förfader som kom till USA

ett andra problem är att många afroamerikaner har en viss typ av mtDNA som är tydligt afrikanskt ursprung, men har ännu inte observerats bland de afrikanska mtDNAs som har analyserats. Denna situation uppstår eftersom det finns en otrolig mängd genetisk mångfald bland afrikaner och afrikanska mtDNAs har inte studerats i stor utsträckning., Faktum är att mtDNAs från många afrikanska etniska grupper inte har analyserats alls. Ytterligare studier kommer att hjälpa till med denna situation. Men om en viss mtDNA är sällsynt nog att hittas i endast en liten region i Afrika, finns det en bra chans att det blir svårt för forskare att hitta det. Vissa människor föreslår att jämföra dessa sällsynta mtDNAs till liknande mtDNAs som redan har hittats i Afrika. Men när dessa jämförelser görs, är den sällsynta mtDNA vanligtvis liknar en av de vanliga mtDNAs som finns i många länder., Därför är det inte troligt att en viss persons mtDNA kan tilldelas ett visst Ursprungsland. Denna slutsats gäller inte bara för afrikanska mtDNAs, utan även mtDNAs från alla andra kontinenter.