产生能量的细胞器线粒体含有自己的基因组，与核基因组分离。在几乎所有哺乳动物中，这种线粒体基因组完全是从母亲遗传的，而父系线粒体DNA在人类身上的传播还没有令人信服的证据。近日，来自于辛辛那提儿童医院医疗中心的黄涛生团队在

PNAS 上发表题为“BiparentalInheritance of Mitochondrial DNA in Humans”的文章，发现了三个不相关的多代家系的mtDNA双亲本遗传的多个实例，这一结果改变了人们对线粒体遗传的广泛认识，为线粒体医学开辟了一个新的领域。因为这一颠覆性的发现，Nature专门刊文对其进行解读。

但是，文章没有发表多久，弗莱堡大学Sabine Lutz-Bonengel等人在PNAS发表题为“No further evidence for paternal leakage of mitochondrial DNA in humans yet”的文章及西北大学Sofia Annis等人在PNAS发表的题为“Quasi-Mendelian paternal inheritance of mitochondrial DNA: A notorious artifact, or anticipated behavior?”的文章，对于该研究的结论强烈的质疑，都认为没有直接的实验证据支持其研究结论；最后，作者在PNAS做出了回应。

线粒体是能产生能量的细胞器，在许多细胞功能中起着至关重要的作用，包括ATP的产生、细胞的稳态和凋亡。核DNA中每个细胞只有两个基因拷贝，不同的是，每个有核细胞中都有数以千计的线粒体DNA(MtDNA)拷贝。一般情况下，个体只携带一个mtDNA基因型(母亲的基因)，而所有线粒体基因组在基因上几乎是相同的(同浆体)。然而，在许多线粒体疾病中，野生型和突变型母体等位基因共存，这被称为异浆体。不同组织间异浆体的程度不同，可能与线粒体疾病的严重程度有关。在该研究中，研究人员发现严格的母系遗传模式有罕见的例外，父系可以对后代的mtDNA作出贡献。

先证者(来自A家庭的IV-2)是一名4岁的男孩，他被怀疑患有线粒体紊乱。其他家庭成员表现出不同的临床症状，但没有怀疑有线粒体紊乱。他的双胞胎妹妹(IV-3)有言语延迟，但在其他方面是健康的，他的祖父(II-4)心脏病发作，但没有其他疾病。他姐姐(IV-1)很健康，而他的母亲(III-6)被诊断为神经病和腿部疼痛，怀疑是由于多发性硬化症，但这也不被认为是由于线粒体紊乱。

亲本mtDNA在家族中的遗传模式

由于先证者被怀疑患有线粒体紊乱，因此进行了完整的mtDNA测序，并与人类线粒体序列参照(NC_012920.1)进行了比对。虽然这一分析没有发现致病或可能的致病突变，但有9个同质变异体，IV-2鉴定出31种异质性变异体。在这31个异质变异体中，先证者的第一次血液样本显示10个变异体的平均异质性水平为29%。由于这种异常高水平的异质性，我们进行了重复测序和新鲜血液取样，以验证我们的发现的真实性，并排除了样本混淆的可能性。

重复测序完全证实了初步结果，说明先证者从母亲那里继承了mtDNA异质性模式。

为了进一步探讨A家族III-6中这种独特的异质性模式的起源，研究人员对祖母的mtDNA进行了检测。根据mtDNA变异位点的位置，发现III-6中60%左右异质性的21个变异体都是母系遗传自II-40。而其他10个变异体在40%左右的异质性水平是遗传从她的父亲，通过分析从II-4和II-40到III-6的mtDNA基因型的分离，研究人员首次证明了双亲本mtDNA在人类家系中的传播，导致后代中存在大量的异浆体。

为了证实A家族的发现，研究人员又招募了另外两个家庭(B和C家族)，他们的先证者最初表现出不同的疾病，被怀疑有一定程度的线粒体参与。通过测序发现与A家族相比，B和C家族的mtDNA传递模式非常相似。