この記事は Project Syndicateとの協力により掲載されています。
あなたが母親に似ているか父親に似ているかという問いには、多くの親族が答えを持っているかもしれません。しかし、正しい答えは一見するほど単純ではありません。
遺伝的には、実のところあなたは父親よりも母親の遺伝子を多く受け継いでいます。その理由は、細胞内に存在する小さな細胞小器官である ミトコンドリアにあります。ミトコンドリアは、母親からのみ受け継がれるものです。
ミトコンドリアは細胞のエネルギー産生工場です。ミトコンドリアがなければ、細胞は食物からエネルギーを生み出すことができません。
ミトコンドリアには興味深い歴史があります。約15億年から20億年前、ミトコンドリアは自由生活性の生物でした。すべてのミトコンドリアの祖先は、別の細菌に取り込まれたものの何らかの理由で消化されなかった細菌であり、それが真核生物の誕生につながりました。真核生物は基本的に、植物、動物、菌類のすべてに加え、いくつかの風変わりな生物が Protistaにまとめられています。
自由生活性の細菌としての進化の歴史のため、ミトコンドリアはミトコンドリアDNA（mtDNA）と呼ばれる独自のゲノムを保持しています。ミトコンドリアは細胞内で自由に複製するため、各細胞には多数のmtDNAのコピーが含まれています。
母性効果
脳や筋肉のように多くのエネルギーを必要とする組織には、ミトコンドリアがぎっしり詰まった細胞があります。受け継いだすべてのミトコンドリアは母親からのみ由来するため、厳密に言えば、あなたは父親よりも母親と血縁的に近い関係にあります。
これはほぼすべての動物に当てはまります。植物や菌類でも、ミトコンドリアは一方の親からのみ受け継がれますが、必ずしも母親からとは限りません。
母親と父親の両方に由来する要素を組み合わせる核ゲノム（nDNA）の遺伝と、一方の親を完全に排除するミトコンドリアゲノムの遺伝という、二種類の異なる遺伝様式が存在するのはなぜでしょうか。
いわゆる単親性遺伝が進化した理由は、進化生物学者の間で長らく謎とされてきました。一つ確かなことは、それには相応の正当な理由があるはずだということでした。
哺乳類のオスは、精子内のミトコンドリアに実際に目印を付けるという手間をかけ、 卵子が受精した後にそれらを破壊しやすくしています。植物でも、一方の親に由来するミトコンドリアは能動的に破壊されますが、今回は 受精が行われる前に破壊されます。
数十年にわたり、 ミトコンドリアが単親性で遺伝する理由を説明する通説 は「対立理論」でした。
この考え方は、mtDNAが細胞内で独立して複製するため、時間とともにコピー数が増えるというものです。そしてコピー数が多いほど、細胞分裂の際にその一部が娘細胞に受け継がれる可能性が高くなります。
すべてのmtDNAが一方の親からのみ由来する場合、すべてがクローンであるため、細胞内のmtDNAは互いに近縁になります。したがって、ミトコンドリアゲノムのコピーは基本的に自分自身と全く同じコピーと競合しているにすぎないため、競争の余地はあまりありません。
不健全な競争
しかし、細胞小器官が両親、四人の祖父母、さらに延々と遡る祖先から由来する場合に何が起こるかを想像してみてください。これは、あらゆる細胞内で遺伝的に多様な細胞小器官集団が生じる舞台を整えることになります。
そしてこれは、異なるクローン系統のmtDNAが互いに競合することになるため、悪いニュースになりかねません。mtDNAの複製が速いほど、より多くのコピーを生み出し、次の世代の細胞へ広がる可能性が高くなります。
最終的に、増殖の遅い細胞小器官の系統は細胞系譜から排除されることになります。細胞小器官のゲノムが小さいほど、より速く複製できます。したがって、細胞内の細胞小器官同士の競争は、より小さなゲノムを選び取ることになります。
ある段階では、ゲノムが非常に小さくなり、細胞小器官の機能が損なわれることになります。ミトコンドリアは細胞が必要とするエネルギーを生み出すことを思い出してください。そのため、ゲノムサイズが非常に小さくなると、細胞小器官は正常に機能しなくなり、宿主細胞が被害を受けます。
興味深い考えです。しかし、その証拠はどこにあるのでしょうか。残念ながら、証拠はありません。
混合状態の整理
近年、はるかに単純な説明が提案されています。すなわち、同じ細胞内でミトコンドリア系統が単純に混ざり合うこと自体が、何らかの理由でコストを伴うのではないか、というものです。
この非常に単純な仮定は、実のところ、 理論モデルにおけるミトコンドリアの特異な遺伝様式をうまく説明します。
さらに続きがあります。実験的に、個体が二系統のミトコンドリアを持つように作られたマウスは、活動性が低く、食事量が少なく、ストレスが増加し、 認知機能が障害されていました。両親の両方からミトコンドリアを受け継ぐことは、体にとって良くないようです。
では、あなたが母親と父親のどちらに似ているかという問いが、なぜこれほど答えにくいのでしょうか。それは、遺伝的構成は方程式の一部にすぎないからです。もう一つの部分は、どの遺伝子が発現するかです。さらに父親は、 どの遺伝子が発現するかについて優位に立っているようです。
つまり、あなたは父親に似て見えるかもしれませんが、結局のところ母親とより血縁的に近いのです。これが単純な答えだと言えるでしょうか。
掲載は、世界経済フォーラムによる見解の支持を意味するものではありません。
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著者：Madeleine Beekmanは、シドニー大学の行動生態学教授であり、ARC Future Fellowでもあります。
画像：ウィスコンシン州ミルウォーキーのMedical College of Wisconsinで、DNAを含むスライドを見る分子遺伝学テクニカルスペシャリストのJaime Wendt。REUTERS/Jim Young.
