Wie verfolgen Forscher mitochondriale DNA über Jahrhunderte?

Bert Ely, ein Biologe an der University of South Carolina, erklärt Sie.

Mitochondriale DNA (mtDNA) wird von einer Mutter an ihre Kinder weitergegeben. Väter können ihre mtDNA nicht weitergeben, nur die zusätzliche genetische Information auf ihrem Y-Chromosom. Da mtDNA nur von der Mutter kommt, ändert es sich nicht sehr, wenn überhaupt, von Generation zu Generation. Mutationen treten auf, aber nicht sehr oft-seltener als einmal pro 100 Menschen., Daher ist die mtDNA einer Person wahrscheinlich identisch mit der ihres direkten mütterlichen Vorfahren vor einem Dutzend Generationen, und diese Tatsache kann verwendet werden, um Menschen über Jahrzehnte hinweg zu verbinden. Wenn zum Beispiel eine bestimmte Art von mtDNA hauptsächlich in Afrika gefunden wurde, könnten wir daraus schließen, dass Menschen aus anderen Teilen der Welt, die diese Art von mtDNA hatten, einen mütterlichen Vorfahren aus Afrika hatten.

Im Gegensatz zu den meisten unserer DNA findet sich mitochondriale DNA nicht in unseren Chromosomen oder sogar im Kern (dem zentralen Gehäuse, das alle Chromosomen enthält) unserer Zellen., Mitochondrien sind kleine membrangebundene Strukturen im Zytoplasma unserer Zellen. Sie sind in allen pflanzlichen und tierischen Zellen vorhanden und dafür verantwortlich, den größten Teil der für die Zellfunktion benötigten Energie zu erzeugen. Jedes Mitochondrium enthält seine eigene DNA und eigene protein-Synthese Maschinen. Sie vermehren sich, indem sie sich in zwei Teile teilen, nachdem sie eine zweite Kopie der DNA erstellt haben. Beim Menschen hat die mtDNA die Form eines Kreises, der ungefähr 16.500 Nukleotidbasenpaare von DNA enthält., (DNA-Moleküle bestehen aus zwei gepaarten Strängen, und jeder Strang ist eine lange Kette von vier Arten von Nukleotiden, bezeichnet A, G, C und T.) Im Gegensatz dazu ist die DNA im Kern in 46 lineare Chromosomen (23 von jedem unserer Eltern) unterteilt, die eine durchschnittliche Länge von mehr als 200 Millionen Basenpaaren haben. Die Mitochondrien jeder Person stammen aus dem Zytoplasma des Muttereies. Die Samenzellen des Vaters enthalten auch Mitochondrien, die jedoch nicht von seinen Nachkommen vererbt werden.,

Bevor die Menschen begannen, um die Welt zu reisen, führten die seltenen Veränderungen, die im Laufe der Zeit in mtDNA auftraten, zu einzigartigen mtDNA-Typen auf allen Kontinenten. Daher können die meisten modernen mtDNAs einem Ursprungskontinent zugeordnet werden, der auf der Nukleotidsequenz der variabelsten Region (HvrI) der mtDNA basiert. Die HvrI-Region ist etwa 400 Basenpaare lang und ist die Region, in der die Mitochondrien beginnen, eine neue Kopie ihrer DNA zu machen. Es ist der Bereich des DNA-Moleküls, in dem Mutationen (Veränderungen) am wahrscheinlichsten auftreten., Wenn ein Wissenschaftler die Reihenfolge der vier Nukleotide in dieser Region bestimmt, finden sie eine Aufzeichnung aller Mutationen, die im Laufe der Zeit aufgetreten sind, als die mtDNA von Mutter zu Tochter von Generation zu Generation weitergegeben wurde. Diese akkumulierten Mutationen sind die Grundlage für die einzigartigen mtDNA-Typen auf jedem Kontinent.

Innerhalb von Kontinenten können auch regionale mtDNA-Variationen beobachtet werden. Wenn die mtDNA einer Frau eine neue Mutation enthält, leben ihre Nachkommen wahrscheinlich in ihrer Nähe., Daher wird eine Gegend, in der sie lebte, der einzige Ort auf der Welt sein, an dem diese besondere Art von mtDNA gefunden wird. Wann immer Menschen jedoch von einem Ort zum anderen zogen, nahmen sie ihre mtDNA mit. In Afrika südlich der Sahara zum Beispiel gab es im Laufe der Zeit umfangreiche Bewegungen von Menschen. Daher hat eine kürzlich durchgeführte Studie gezeigt, dass etwa die Hälfte aller afrikanischen mtDNAs von Menschen aus mehreren Ländern Afrikas gemeinsam genutzt werden., Wenn ein Afroamerikaner eines dieser gemeinsamen mtDNAs hat, ist es nicht möglich zu bestimmen, welches Land die ursprüngliche Heimat des mütterlichen Vorfahren war, der in die USA kam

Ein zweites Problem ist, dass viele Afroamerikaner eine bestimmte Art von mtDNA haben, die eindeutig afrikanischen Ursprungs ist, aber noch nicht unter den afrikanischen mtDNAs beobachtet wurde, die analysiert wurden. Diese Situation tritt auf, weil es eine unglaubliche Menge an genetischer Vielfalt unter Afrikanern gibt und afrikanische mtDNAs nicht ausgiebig untersucht wurden., Tatsächlich wurden die mtDNAs vieler afrikanischer ethnischer Gruppen überhaupt nicht analysiert. Zusätzliche Studien werden in dieser Situation helfen. Wenn jedoch eine bestimmte mtDNA selten genug ist, um nur in einer kleinen Region Afrikas gefunden zu werden, besteht eine gute Chance, dass Forscher sie nur schwer finden können. Einige Leute schlagen vor, diese seltenen mtDNAs mit ähnlichen mtDNAs zu vergleichen, die bereits in Afrika gefunden wurden. Wenn diese Vergleiche jedoch durchgeführt werden, ähnelt die seltene mtDNA normalerweise einer der häufigsten mtDNAs, die in vielen Ländern zu finden sind., Daher ist es nicht wahrscheinlich, dass die mtDNA einer bestimmten Person einem bestimmten Herkunftsland zugeordnet werden kann. Diese Schlussfolgerung gilt nicht nur für afrikanische mtDNAs, sondern auch für mtDNAs von jedem anderen Kontinent.