近期，美国科罗拉多大学博尔德分校的薛定教授团队在《科学进展》（Science Advances）杂志上发表了一项关于线粒体遗传学的重要研究，题目为“适度延迟父系线粒体消除损害成年动物的交配与认知并改变其行为”（Moderate embryonic delay of paternal mitochondrial elimination impairs mating and cognition and alters behaviors of adult animals）。该研究揭示了父系线粒体在胚胎发育早期未能及时清除对成年后代功能和行为的影响。

 

**研究背景与模型**

 

研究团队选择了结构简单且繁殖速度快的秀丽隐杆线虫（Caenorhabditis elegans）作为实验模型。通过在雄性线虫中引入cps-6基因的突变，研究者创造了一个特殊的环境，在这个环境中，父系线粒体能够在杂交后代的胚胎阶段暂时性地保留下来。这种突变本身并不影响线虫的基本生理功能，但却延迟了父系线粒体的清除过程。

 

**研究发现**

 

研究结果表明，在父系线粒体未被及时清除的情况下，成年后代会出现多种功能缺陷和行为异常。具体表现为学习记忆能力的显著下降、交配繁殖能力的减弱以及固有活动模式的变化。这些缺陷显然不利于个体的生存及种群的延续。

 

**机制探讨**

 

研究者进一步探究了为何延迟清除的父系线粒体会导致这些功能缺陷。他们发现，当父系线粒体DNA与母系线粒体DNA存在差异时，共存的线粒体会导致杂交胚胎的ATP水平下降，从而部分激活对ATP敏感的AMPK/AAK-2和FOXO/DAF-16信号通路，进而引发功能和行为上的问题。

 

**干预措施**

 

研究团队尝试了不同的干预措施来缓解这些问题。例如，给亲代线虫喂食维生素MK-4（一种能够提升ATP水平的小分子化合物），即便存在父系线粒体延迟清除，后代线虫的认知、交配能力和行为习性仍然得到了改善。此外，通过RNA干扰技术调节AAK-2和DAF-16基因的表达水平，同样能够改善功能缺陷并抑制行为异常。

 

**研究意义**

 

这项研究不仅揭示了延迟清除父系线粒体对成年动物功能和行为的影响机制，还提示了类似现象在人类中也可能存在，并可能导致多种生理缺陷或疾病。因此，这一发现对于相关领域的科研工作者以及医疗保健专业人士来说具有重要意义，提醒他们在面对可能由线粒体遗传问题引起的疾病时需要给予特别的关注。