在胚胎初次分裂时（红色的是有丝分裂纺锤体），受精后自吞噬作用（绿色）可降解来自精子的细胞器。（图）
在受孕过程中，整个精子会进入到卵母细胞中，但是其大部分的细胞器，包括线粒体，都没有遗传给子代。最近，一项研究首次证实了精子的细胞器在受精后的短期内是如何被卵母细胞清除掉的。
该研究的论文发表在10月28日的《Science》杂志上。该成果将有助于改善目前的无性繁殖和医学辅助生殖技术，并更好的理解父方线粒体被消除的进化起源。
线粒体能为细胞的生命活动提供能量，有细胞"动力工厂"之称。另外，线粒体有自身的DNA和遗传体系。尽管如此，在大部分的生物体中，包括哺乳动物，来自父方的线粒体DNA并不能传递到其子代，而仅仅只有母方的线粒体被保留了下来。直到这项研究之前，人们也没弄清父方的线粒体是如何被消除掉的。
该研究以秀丽隐杆线虫（C. elegans）这种模式生物为对象，发现了在卵母细胞受精后的数分钟内，会启动一种细胞自吞噬进程，其会先将精子组分包裹在囊泡中，再通过酶降解的方式对其进行清除。通过使用PCR技术，他们证实了来自父方线粒体的全部遗传物质会在受精后被快速降解掉。
然后，科学家们抑制细胞对精子的吞噬作用后发现，父方的线粒体会仍保留在胚胎中。为了证实在哺乳动物中是否也存在类似现象，他们分析了刚刚受精小鼠的卵母细胞在细胞自吞噬最初会表达的一些特异性分子标记，结果发现卵母细胞的自吞噬蛋白紧紧围绕在精子的中心（线粒体所在位置），提示在哺乳动物中也存在类似的降解机制。
由于精子非常高的新陈代谢能力，其线粒体DNA有可能经常性发生突变。通过清除它们的DNA，卵母细胞才可以阻止这种突变对子代可能造成的影响。该研究已为证实该猜想铺平了道路。通过抑制精子的自吞噬作用，科学家可以使生物体产生出包含有母方和父方线粒体DNA的后代，并通过实验来发现它们可能造成的影响。最后该研究提出，人工克隆或辅助生殖形成的胚胎是否也会发生父方线粒体DNA的清除？其是否可能致病？这些都将在后续的研究中得到证实。（生物探索译）
相关英文论文摘要：
Postfertilization Autophagy of Sperm Organelles Prevents Paternal Mitochondrial DNA Transmission
In sexual reproduction of most animals, the spermatozoon provides DNA and centrioles, together with some cytoplasm and organelles, to the oocyte that is being fertilized. Paternal mitochondria and their genomes are generally eliminated in the embryo by an unknown degradation mechanism. We show that, upon fertilization, a Caenorhabditis elegans spermatozoon triggers the recruitment of autophagosomes within minutes and subsequent paternal mitochondria degradation. Whereas the nematode-specific sperm membranous organelles are ubiquitinated before autophagosome formation, the mitochondria are not. The degradation of both paternal structures and mitochondrial DNA requires an LC3-dependent autophagy. Analysis of fertilized mouse embryos shows the localization of autophagy markers, which suggests that this autophagy event is evolutionarily conserved to prevent both the transmission of paternal mitochondrial DNA to the offspring and the establishment of heteroplasmy.
英文论文链接：https://www.sciencemag.org/content/early/2011/10/26/science.1211878
