在地球上最陈腐的动物徜徉在被水包围的地球外貌之前，这个星球便见证了生命史上最重要的一次邂逅。一个远古细菌被我们最老的祖先——一个形单影只、自由漂浮的细胞——吞没了。两者合二为一，成立起一份延续了高出十亿年的互惠干系。个中，后者为前者提供了一个安详、舒适的情况，而前者则变身发电站，为生命的延续提供燃料。

这是至今为止关于线粒体这种细胞身分——可能叫细胞器——发源的最佳假设。现如今，数万亿的细菌儿女，即线粒体存活在我们体内，大批量地出产三磷酸腺苷（ATP）分子，ATP是维持细胞生命的能量来历。尽量线粒体已经与人体融为一体、密不行分，但它们身上照旧保存了其细菌祖先的印记，例如说，它们都拥有独立的DNA。

▷ 组成人类基因组的DNA存在于人体的细胞核中。然而，线粒体拥有独立的环状DNA，这有大概是从远古细菌时期传播下来的。 图片来历：Knowable Magazine

这些特征既让线粒体成为人体细胞的重要组分，同时也让它们成为潜在的问题来历。和存在于人体细胞核中、构成了人体基因组的DNA一样，线粒体的DNA也大概产生变异。年数、压力和其他因素都有大概扰乱线粒体成果。另外，线粒体损伤后会释放一种分子，因其与细菌所释放的分子相似，大概会被人体免疫系统误认为外来入侵者，从而触发针对人体自身细胞的有害炎症回响。

美国国度神经疾病与中风研究院（NINDS）从事神经退行研究事情的博士后研究员安德鲁·默尔曼（Andrew Moehlman）指出，“人体有一个器官好像更容易呈现线粒体损伤，那就是我们盼愿能量的大脑。越是需要能量的细胞，其线粒体数量越多，线粒体康健的也就越重要，但这也意味着呈现过错的概率越大。”据预计，单个神经元细胞可拥有多达200万个线粒体。

越来越多的科学家已经开始存眷线粒体对大脑康健的影响。固然大多处于劈头阶段，但浩瀚人体和动物尝试表白线粒体这种细胞器大概在险些所有大脑疾病中都饰演着重要脚色， 包罗神经发育性疾病如孤傲症，心理疾病如抑郁症和精力破裂症，以及神经退行性疾病如帕金森病。遗传易感性和情况影响是如何配合浸染导致人们罹患脑科疾病，这是脑科疾病研究者一直不曾解开的谜题，而线粒体有大概正是解开这一谜题的焦点因素。

“发电厂”的问题

20世纪60年月，研究者发明线粒体拥有一套奇特的遗传物质。研究表白线粒体DNA同细菌DNA一样，呈环状，包括着37个基因，仅占人类成千上万个基因组的一小部门。

不久之后，在20世纪70年月，一位名叫道格拉斯·华莱士（Douglas Wallace）的耶鲁大学博士生对线粒体DNA发生了乐趣。华莱士认为，正因为线粒体是人体能量的主要出产者，所以线粒体DNA一旦变异便有大概致病。“其时各人都以为这个概念不公道，”华莱士回想到。直到1988光阴莱士和同事们发明Leber遗传视精神病变（一种导致溘然失明的人类疾病）与某种线粒体变异之间的关联时，医学研究者才开始正视他的概念。

从此，研究者更是相继找到了线粒体DNA的改变以及与线粒体成果相关的细胞核DNA的改变与几十种疾病之间的关联。有趣的是，这些疾病中的大大都既不是神经系统疾病，也不会对大脑发生影响。现任费城线粒体和表观基因组医学中心隶属儿童医院院长的华莱士表明道：尽量人类大脑的重量只占体重的百分之二，却要耗损人体约莫百分之二十的能量。日常糊口中，当多半会实施用电管束低落电压时，高耗能电器会差异水平受到影响。同样的原理放到线粒体上也合用，线粒体成果的微小削弱都有大概对大脑发生庞大的影响。

线粒体与孤傲症谱系疾病之间有何干联是华莱士出格感乐趣的课题。线粒体疾病由细胞器缺陷引起，包括一系列症状，数个研究团队发明与普通人群（抱病率约0.01%）对比，线粒体相关疾病在孤傲症人群（抱病率5%）中更常见。还有百分之三十至五十的孤傲症儿童泛起出线粒体成果紊乱症状，譬喻特定细胞呼吸副产品程度异常，ATP正是通过细胞呼吸发生的。