Was ist mitochondriale DNA?
Mitochondriale DNA sind kleine DNA-Schleifen, die in Organellen der Zelle, den Mitochondrien, gefunden werden. Mitochondrien dienen als "Kraftwerke" der Zelle und gelten als Nachkommen antiker Bakterien, die so symbiotisch mit antiken Zellen zusammengearbeitet haben, dass sie als Organellen in sie integriert wurden. Die überwiegende Mehrheit der DNA aller Tiere befindet sich im Zellkern und wird als Kern-DNA bezeichnet, während die mitochondriale DNA die einzige DNA ist, die sich außerhalb des Zellkerns befindet.
Im Gegensatz zur DNA im Zellkern, die etwa 20.000 proteinkodierende Gene in über 3 Milliarden Basenpaaren enthält, ist die mitochondriale DNA relativ klein und besteht aus nur 13 proteinkodierenden Genen in 15.000 bis 17.000 Basenpaaren. Anders als die Kern-DNA, die aus linearer DNA besteht, wird mitochondriale DNA im Schleifenformat gefunden, genau wie die DNA, die in Bakterien gefunden wird. Die Gene in den Mitochondrien exprimieren Proteine, die beim Aufbau der Mitochondrien helfen, obwohl die Kern-DNA über Milliarden von Jahren der Evolution einen großen Teil der Rolle der Mitochondrien-DNA beim Aufbau der Mitochondrien übernommen hat.
Im Gegensatz zur Kern-DNA, die aufgrund des Geschlechts zwischen einem Mann und einer Frau von Generation zu Generation rekombiniert, wird die mitochondriale DNA nur mit der DNA derselben Organelle rekombiniert, was die genetische Veränderung stark einschränkt. Daher ist der einzige Faktor, der genetische Veränderungen hervorruft, eher eine Mutation als eine Mutation plus Rekombination, wie dies bei der Kern-DNA der Fall ist. Dies macht mitochondriale DNA zu einem äußerst nützlichen genetischen Marker, der zum Vergleich verschiedener Linien, einschließlich verschiedener menschlicher Linien, verwendet werden kann.
Die Analyse menschlicher mitochondrialer DNA hat sich als entscheidend erwiesen, um die Abstammung verschiedener menschlicher Gruppen und die frühen Migrationsmuster von Menschen auf der ganzen Welt zu bestimmen. Diese Studien haben die Out-of-Africa-Theorie gestützt, die Theorie, dass die menschliche Spezies vor etwa 250.000 Jahren ihren Ursprung in Afrika hatte und sich dann über die ganze Welt ausbreitete. Die wichtigste konkurrierende Theorie ist die multiregionale Hypothese, wonach sich verschiedene menschliche Rassen auf der ganzen Welt unabhängig von hominiden Vorläufern entwickelt haben. Aufgrund von Beweisen aus der mitochondrialen DNA-Analyse wurde diese Hypothese im Wesentlichen ausgeschlossen.