在細胞生物學領域有許多未解之謎，其中之一就是為什麼有“細胞加油站”之稱的橢圓形線粒體結構擁有獨立的DNA，並且不會因為細胞中大量的遺傳物質而受到影響。一項最新研究有可能已經找到了這個問題的答案。
科學家認為，線粒體曾經是獨立的單細胞生物體，直到10多億年前才被更大的細胞吞噬。這樣，它們避免了被消化的厄運，並且與宿主建立了一種互利關係，最終使動植物等更為複雜的生命得以出現。
經過漫長的演變，線粒體基因組已經縮小。現在的細胞核中包含著絕大多數細胞遺傳物質，甚至還有為線粒體提供服務的基因。隨著時間的推移，大多數線粒體基因已經跳入了細胞核內。但是，如果這些基因是移動的，線粒體為什麼還要將其保留下來，尤其是這些基因的突變會導致嚴重的罕見疾病，逐漸破壞患者的大腦、肝臟、心臟以及其他重要器官？
英國伯明翰大學的生物學家伊恩·約翰斯頓與馬薩諸塞州劍橋市懷特黑德生物醫學研究所的生物學家本·威廉姆斯聯手，首次透過數學建模方法對各種假設進行比較。他們對來自動植物、真菌和原生生物（如變形蟲）的超過2000種不同的線粒體基因組進行了分析，並追蹤其進化路徑，從而建立程式並計算得出不同基因以及基因組在特定時間點丟失的機率。
位於加拿大溫哥華的不列顛哥倫比亞大學的生物學家凱斯·亞當斯並未參與此項研究，但他表示：“此類研究的常規做法當中並不包括建模的方法，這是該專案諸多創新之處的一個體現。”
線粒體透過一系列化學反應，沿著細胞膜傳遞電子來產生能量。該過程的關鍵在於一系列蛋白複合物及大的球蛋白被嵌入線粒體內膜。該研究小組發現，如果某個基因產生的蛋白質處於某個蛋白複合物的核心，則該基因更有可能被保留下來。同時，負責為周邊生產更多能量的基因則更有可能被轉運到細胞核。
約翰斯頓認為，將這些基因保留線上粒體中是細胞控制線粒體的一種特有方法，因為關鍵的蛋白質是線上粒體內產生的。這種區域性控制意味著細胞可以更加快速有效地調節單個線粒體中瞬間能量的產生，而不必對其包含的成百甚至上千個線粒體進行大規模改變。
倫敦大學學院生物學家約翰·艾倫非該專案組成員，他表示，這就和人們應對火災的做法一樣，如果一棟龐大建築物內的某個房間起火，人們會選擇拿起滅火器直接定向滅火而不是給該建築的管理人員撥打電話發出滅火的請求。
他還說：“我認為這是一個非常基本的反饋機制。”他的研究發現在有需要的地方恰好生產出某些線粒體蛋白，可以幫助細胞更好地調節能量產生。我們細胞中的其他結構也可以從這種區域性控制的方式中獲益。但線粒體作為曾經獨立的細胞，是唯一擁有獨立指揮中心的細胞。
約翰斯頓與威廉姆斯的研究模型也反映出其他一些可能有重大意義的方面。例如，為線粒體蛋白進行疏水性或防水性編碼的基因更有可能線上粒體中產生。這是因為如果這些蛋白質在細胞中的其他地方產生，有時可能會在轉運中停滯下來。
基因本身的化學結構也會影響它們是否能夠保留下來。那些能夠抵抗線粒體內部惡劣環境，不容易遭到破壞的基因保留下來的可能性更大。
約翰斯頓認為，他與威廉姆斯開發的計算機程式可以用於線粒體基因組篩選之外的許多方面。該演算法能夠分析致病基因或疾病症狀在某個時間節點獲得或喪失某些特徵的任何問題。他希望該模型能有助於後續研究的預測工作。
在細胞生物學領域有許多未解之謎，其中之一就是為什麼有“細胞加油站”之稱的橢圓形線粒體結構擁有獨立的DNA，並且不會因為細胞中大量的遺傳物質而受到影響。一項最新研究有可能已經找到了這個問題的答案。
科學家認為，線粒體曾經是獨立的單細胞生物體，直到10多億年前才被更大的細胞吞噬。這樣，它們避免了被消化的厄運，並且與宿主建立了一種互利關係，最終使動植物等更為複雜的生命得以出現。
經過漫長的演變，線粒體基因組已經縮小。現在的細胞核中包含著絕大多數細胞遺傳物質，甚至還有為線粒體提供服務的基因。隨著時間的推移，大多數線粒體基因已經跳入了細胞核內。但是，如果這些基因是移動的，線粒體為什麼還要將其保留下來，尤其是這些基因的突變會導致嚴重的罕見疾病，逐漸破壞患者的大腦、肝臟、心臟以及其他重要器官？
英國伯明翰大學的生物學家伊恩·約翰斯頓與馬薩諸塞州劍橋市懷特黑德生物醫學研究所的生物學家本·威廉姆斯聯手，首次透過數學建模方法對各種假設進行比較。他們對來自動植物、真菌和原生生物（如變形蟲）的超過2000種不同的線粒體基因組進行了分析，並追蹤其進化路徑，從而建立程式並計算得出不同基因以及基因組在特定時間點丟失的機率。
位於加拿大溫哥華的不列顛哥倫比亞大學的生物學家凱斯·亞當斯並未參與此項研究，但他表示：“此類研究的常規做法當中並不包括建模的方法，這是該專案諸多創新之處的一個體現。”
線粒體透過一系列化學反應，沿著細胞膜傳遞電子來產生能量。該過程的關鍵在於一系列蛋白複合物及大的球蛋白被嵌入線粒體內膜。該研究小組發現，如果某個基因產生的蛋白質處於某個蛋白複合物的核心，則該基因更有可能被保留下來。同時，負責為周邊生產更多能量的基因則更有可能被轉運到細胞核。
約翰斯頓認為，將這些基因保留線上粒體中是細胞控制線粒體的一種特有方法，因為關鍵的蛋白質是線上粒體內產生的。這種區域性控制意味著細胞可以更加快速有效地調節單個線粒體中瞬間能量的產生，而不必對其包含的成百甚至上千個線粒體進行大規模改變。
倫敦大學學院生物學家約翰·艾倫非該專案組成員，他表示，這就和人們應對火災的做法一樣，如果一棟龐大建築物內的某個房間起火，人們會選擇拿起滅火器直接定向滅火而不是給該建築的管理人員撥打電話發出滅火的請求。
他還說：“我認為這是一個非常基本的反饋機制。”他的研究發現在有需要的地方恰好生產出某些線粒體蛋白，可以幫助細胞更好地調節能量產生。我們細胞中的其他結構也可以從這種區域性控制的方式中獲益。但線粒體作為曾經獨立的細胞，是唯一擁有獨立指揮中心的細胞。
約翰斯頓與威廉姆斯的研究模型也反映出其他一些可能有重大意義的方面。例如，為線粒體蛋白進行疏水性或防水性編碼的基因更有可能線上粒體中產生。這是因為如果這些蛋白質在細胞中的其他地方產生，有時可能會在轉運中停滯下來。
基因本身的化學結構也會影響它們是否能夠保留下來。那些能夠抵抗線粒體內部惡劣環境，不容易遭到破壞的基因保留下來的可能性更大。
約翰斯頓認為，他與威廉姆斯開發的計算機程式可以用於線粒體基因組篩選之外的許多方面。該演算法能夠分析致病基因或疾病症狀在某個時間節點獲得或喪失某些特徵的任何問題。他希望該模型能有助於後續研究的預測工作。