En genética , la transmisión paterna del ADNmt y la herencia paterna del ADNmt se refieren a la incidencia de la transmisión del ADN mitocondrial (ADNmt) de un padre a su descendencia. La herencia paterna del ADNmt se observa en una pequeña proporción de especies; en general, el ADNmt se transmite sin cambios de una madre a su descendencia, [1] lo que lo convierte en un ejemplo de herencia no mendeliana . Por el contrario, la transmisión del ADNmt de ambos progenitores ocurre regularmente en ciertos bivalvos .
La herencia paterna del mtADN en los animales varía. Por ejemplo, en los mejillones Mytilidae , el mtADN paterno "se transmite a través del esperma y se establece solo en la gónada masculina". [2] [3] [4] En un análisis de 172 ovejas , "se descubrió que el ADN mitocondrial de tres corderos en dos familias de medios hermanos mostraba herencia paterna". [5] Un caso de fuga paterna dio lugar a un estudio en pollos. [6] Ha habido evidencias de que la fuga paterna es una parte integral de la herencia mitocondrial de Drosophila simulans . [7]
En la genética mitocondrial humana , existe un debate sobre si es posible o no la transmisión del ADNmt paterno. Muchos estudios sostienen que el ADNmt paterno nunca se transmite a la descendencia. [8] Esta idea es fundamental para las pruebas de ADN genealógico del ADNmt y para la teoría de la Eva mitocondrial . El hecho de que el ADN mitocondrial se herede por vía materna permite a los investigadores rastrear el linaje materno muy atrás en el tiempo. El ADN cromosómico Y , heredado por vía paterna, se utiliza de forma análoga para rastrear el linaje agnato .
Dado que el ADNmt del padre se encuentra en la parte intermedia del espermatozoide (la vaina mitocondrial), que se pierde en la fecundación, todos los hijos de la misma madre son hemicigotos para el ADNmt materno y, por lo tanto, son idénticos entre sí y con su madre. Debido a su ubicación citoplasmática en los eucariotas , el ADNmt no sufre meiosis y normalmente no hay entrecruzamiento, por lo que no hay posibilidad de introgresión del ADNmt del padre. Por lo tanto, todo el ADNmt se hereda por vía materna; el ADNmt se ha utilizado para inferir el pedigrí de la conocida "Eva mitocondrial". [9]
En la reproducción sexual , las mitocondrias paternas que se encuentran en el espermatozoide se descomponen activamente, lo que evita la "fuga paterna". Las mitocondrias en el esperma de los mamíferos suelen ser destruidas por el óvulo después de la fertilización. En 1999 se informó que las mitocondrias del esperma paterno (que contienen ADNmt) están marcadas con ubiquitina para seleccionarlas para su posterior destrucción dentro del embrión . [10] Algunas técnicas de fertilización in vitro (FIV), en particular la inyección intracitoplasmática de espermatozoides (ICSI) de un espermatozoide en un ovocito , pueden interferir con esto.
Ahora se sabe que la cola del espermatozoide , que contiene ADNmt adicional, también puede entrar en el óvulo . Esto ha provocado una creciente controversia sobre el destino del ADNmt paterno.
Durante los últimos cinco años, ha habido un debate considerable sobre si existe recombinación en el ADN mitocondrial humano (ADNmt) (para referencias, véase Piganeau y Eyre-Walker, 2004). Ese debate parece haber llegado finalmente a su fin con la publicación de alguna evidencia directa de recombinación. Schwartz y Vissing (2002) presentaron el caso de un hombre de 28 años que tenía ADNmt de origen materno y paterno en su tejido muscular; en todos sus otros tejidos tenía solo ADNmt de origen materno. Fue la primera vez que se observó una fuga paterna y, en consecuencia, heteroplasmia en el ADNmt humano. En un artículo reciente, Kraytsberg et al (2004) llevan esta observación un paso más allá y afirman haber demostrado que ha habido recombinación entre el ADNmt materno y paterno en este individuo. [11]
Algunas fuentes afirman que la transmisión de mtADN paterno es tan escasa que resulta insignificante ("Como máximo, se supone que debe ser menos de 1 de cada 1000, ya que hay 100 000 mitocondrias en el óvulo humano y sólo 100 en el espermatozoide (Satoh y Kuroiwa, 1991)" [11] ) o que la transmisión de mtADN paterno es tan poco frecuente que resulta insignificante ("Sin embargo, los estudios han demostrado que la transmisión de mtADN paterno a la descendencia es tan poco frecuente que los análisis de mtADN siguen siendo válidos..." [12] ). Algunos estudios indican que, en muy raras ocasiones, una pequeña parte de las mitocondrias de una persona puede heredarse del padre. [13] [14]
La controversia sobre la fuga paterna humana fue resumida en el estudio de 1996 Conceptos erróneos sobre mitocondrias y fertilización de mamíferos: implicaciones para las teorías sobre la evolución humana, que fue revisado por pares e impreso en las Actas de la Academia Nacional de Ciencias. [15] Según el resumen del estudio:
En los vertebrados, se cree que la herencia de las mitocondrias es predominantemente materna, y el análisis del ADN mitocondrial se ha convertido en una herramienta taxonómica estándar. De acuerdo con la visión predominante de la herencia materna estricta, muchas fuentes afirman que durante la fertilización, la cola del espermatozoide, con sus mitocondrias, queda excluida del embrión. Esto es incorrecto. En la mayoría de los mamíferos, incluidos los humanos, la mitocondria de la parte intermedia puede identificarse en el embrión aunque se desconozca su destino final. La historia de las "mitocondrias faltantes" parece haber sobrevivido -y proliferado- sin que nadie la cuestione en una época de controversia entre las hipótesis sobre los orígenes humanos, porque apoya el modelo de la "Eva africana" de la radiación reciente del Homo sapiens fuera de África.
Se cree que la mezcla de mtADN materno y paterno se había encontrado en chimpancés en 1999 [16] y en humanos en 1999 [17] y 2018. Este último hallazgo es significativo, ya que se observó mtADN biparental en generaciones posteriores en tres familias diferentes, lo que llevó a la conclusión de que, aunque el dogma de la transmisión materna sigue siendo fuerte, hay evidencia de que la transmisión paterna existe y probablemente hay un mecanismo que, si se dilucida, puede ser una nueva herramienta en el campo reproductivo (por ejemplo, evitar la terapia de reemplazo mitocondrial y simplemente usar este mecanismo para que la descendencia herede las mitocondrias paternas). [18] Sin embargo, solo ha habido un único caso documentado entre humanos en el que hasta el 90% de las mitocondrias de un solo tipo de tejido se heredaron a través de la transmisión paterna. [19]
Según el estudio de 2005 More evidence for non-maternal heritage of mitochondrial DNA? [ 20] la heteroplasmia es una "forma de herencia recién descubierta para el mtADN. La heteroplasmia introduce una ligera incertidumbre estadística en los patrones de herencia normales". [21] La heteroplasmia puede ser el resultado de una mutación durante el desarrollo que se propaga solo a un subconjunto de las células adultas, o puede ocurrir cuando se heredan de la madre dos secuencias mitocondriales ligeramente diferentes como resultado de la presencia de varios cientos de mitocondrias en el óvulo. Sin embargo, el estudio de 2005 afirma: [20]
A menudo se informa de múltiples tipos (o tipos recombinantes) de ADN mitocondrial bastante diferente de diferentes partes de la filogenia conocida del ADNmt en individuos individuales. A partir de los nuevos análisis y correcciones de datos forenses del ADNmt, es evidente que el fenómeno del mosaico o del ADNmt mixto puede atribuirse únicamente a la contaminación y a la mezcla de muestras.
Un estudio publicado en PNAS en 2018 titulado Herencia biparental del ADN mitocondrial en humanos ha encontrado ADNmt paterno en 17 individuos de tres familias multigeneracionales no relacionadas con un alto nivel de heteroplasmia de ADNmt (que oscila entre el 24 y el 76%) en un total de 17 individuos. [22]
Una exploración exhaustiva de la segregación del ADNmt en estas familias muestra una transmisión biparental del ADNmt con un modo de herencia autosómico dominante. Nuestros resultados sugieren que, aunque el dogma central de la herencia materna del ADNmt sigue siendo válido, existen algunos casos excepcionales en los que el ADNmt paterno podría transmitirse a la descendencia.
Algunos organismos, como Cryptosporidium , tienen mitocondrias sin ADN alguno. [23]
En las plantas, también se ha informado que las mitocondrias pueden heredarse ocasionalmente del padre, por ejemplo, en los plátanos . Algunas coníferas también muestran herencia paterna de mitocondrias, como la sequoia sempervirens .
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