Перенос генов за пределы ядра, происходящий в пластидах и митохондриях, называется цитоплазматическим наследованием или нехромосомным, внеядерным наследованием. В этом случае передача признаков по наследству не подчиняется законам Менделя, поскольку ДНК существует вне хромосом.

Что это?

Чтобы понять, какую наследственность называют цитоплазматической, следует помнить, что не только ядро ​​имеет собственную ДНК. ДНК также содержится в двух клеточных органеллах:

  • в митохондриях – двухмембранных органеллах растительных и животных клеток, осуществляющих клеточное дыхание;
  • в пластидах (хлоропластах, лейкопластах, хромопластах) — мембранных органеллах растительной клетки, осуществляющих фотосинтез.

Цитоплазматическая наследственность

Рис. 1. Митохондрии и пластиды.

Митохондрии и пластиды воспроизводят себя. Когда клетка теряет эти органеллы, она не может восстановить их самостоятельно. Имея ДНК в ядре, клетка продолжает делиться, но в дочерних клетках нет митохондрий и пластид. Например, пластиды зеленой эвглены, помещенные в темное место, не размножаются, поскольку клетка становится полностью гетеротрофной. При делении пластиды распределяются между дочерними клетками, и через несколько поколений получаются клетки, которым «не хватает» пластид.

Цитоплазматическая наследственность

Рис. 2. Перенос пластид у Euglena verida.

Впервые внеядерное наследование обнаружили независимо друг от друга Эрвин Бауэр и Карл Корренс в 1908–1909 годах.

Виды

По органеллам, передающим ДНК, различают два типа наследования:

  • пластид;
  • митохондрии.

Внеядерное наследование животных передается только по материнской линии, поскольку яйца содержат большое количество цитоплазмы с митохондриями. От отца наследуется только генетический материал, сосредоточенный в ядре. В сперматозоидах митохондрии расположены в жгутике, который растворяется сразу после оплодотворения. В редких случаях пластиды могут передаваться от отца или от обоих родителей одновременно.

Наследование пластии хорошо изучено на примере ночной красавицы. Если участки листа растения содержат поврежденные пластиды или не содержат их вообще, то окраска листа будет пятнистой. При скрещивании зеленого материнского растения с пятнистым все потомство будет зеленым. Но если скрестить пятнистые материнские растения с зелеными, все потомство будет бесцветным, без хлорофилла и быстро погибнет.

Цитоплазматическая наследственность

Рис. 3. Пласти-наследие на примере ночной красавицы.

Митохондрии человека могут содержать 5–10 кольцевых ДНК. Когда митохондрии делятся, копии ДНК спонтанно распределяются среди потомков. Повреждение участков ДНК и накопление дефектных митохондрий являются причиной митохондриальных заболеваний (цитопатий), которые передаются потомству от матери. Мутации в митохондриальной ДНК наблюдаются значительно чаще, чем в ядерной ДНК.

Часть белков может кодироваться ядерной ДНК, часть – митохондриальной. Поэтому хромосомный и нехромосомный виды наследственности тесно взаимосвязаны. Это приводит к сложным случаям наследования: часть ДНК наследует по законам Менделя, часть – передаётся по материнской линии.

Что мы узнали?

Мы вкратце узнали о цитоплазматической наследственности, которая связана с передачей признаков через ДНК из митохондрий или пластид. Внеядерные или нехромосомные признаки наследуются по материнской линии, поскольку митохондрии и пластиды передаются новому поколению яйцеклеткой. Дефекты митохондриальной ДНК могут приводить к различным заболеваниям у различных организмов.