线粒体是细胞的发电厂，但是最新研究揭示，线粒体除了能量转化之外，还有一种影响我们健康的另一种方式：直接改变我们的基因组序列。
压力会使线粒体更有可能释放线粒体 DNA 片段，然后“感染”染色体。
- 线粒体的 DNA 片段可以以惊人的速度跳入我们的基因组，并可能缩短寿命
线粒体起源于一种古老的细菌，数百万年前，这种细菌被一种祖先细胞吞噬，而所有生命都是从这种祖先细胞进化而来的。作为生物，它们有自己的基因，称为线粒体 DNA (mtDNA)。
从 20 世纪 60 年代开始，研究人员首先在小鼠中，然后在酵母和人类中发现，mtDNA 片段也可以以某种方式跳入染色体，并将这些插入物命名为核线粒体 DNA 插入，或 numts（发音为“新螨”）。
2022 年，剑桥大学的 Patrick Chinnery 和他的同事对来自 60,000 多名人类的 numts进行了分类，发现大约每 4,000 次出生就会产生一次新的 numts。我们所有人的染色体中都带有从祖先那里继承的 numts。
然而，2024 年，密歇根大学的发现了一个惊人的现象：Numtogenesis，即新numts形成不仅跨越千年，而且很可能在人的一生中多次发生。 在人类细胞培养过程中，"numts "的形成需要数天到数周的时间。 此外，numts 似乎特别集中在大脑中，可能会影响我们的寿命。
这些开创性的研究始于拉什大学医学中心，神经科学家戴维·贝内特领导的团队对一项长期衰老研究的 1000 多个脑样本的 DNA 进行了测序。通过扫描这些数据，周、米尔斯、卡兰和他们的同事发现脑细胞中的染色体含有许多 numt。有趣的是，前额叶皮层（高级理性思维的所在地）中这些入侵物的浓度特别高。前额叶皮层中 numt 较多的人死亡较早。认知能力正常的人每 numt 损失最多五年的寿命。（对于阿尔茨海默病引起的痴呆症患者来说，numt 似乎并不重要：他们的死亡年龄与他们前额叶皮层中有多少 numt 无关。）
之前对 numts 的所有搜索都是使用血液样本中的免疫细胞进行的；这就是为什么科学界几十年来一直忽视这一惊人事实的原因。
血液免疫细胞经过持续的质量控制，因此只有最好的细胞才能存活下来进行测序。据推测，带有 numts 的免疫细胞会被消除——或者可能 numts 根本不会出现在免疫细胞中。
在大脑中，坏神经元无法如此轻易地被丢弃，这可能是为什么带有来自 numts 的基因组改变的神经元能够存活足够长的时间以满足 DNA 测序仪的需求。
这些线粒体 DNA 片段最初是如何进入细胞核的?
我们现在知道，线粒体有很多方法可以将其 DNA 释放到宿主细胞周围的细胞质中。一旦到达细胞质，线粒体 DNA 片段就可以通过细胞壁上的孔隙进入细胞核，或者在细胞分裂时，在细胞膜溶解和重组时渗入细胞。无论哪种方式，线粒体 DNA 的释放似乎都是由线粒体控制的过程。
numts 会对健康产生不利影响这一事实也许并不令人惊讶。逆转座子是一种从一条染色体跳到另一条染色体的基因片段，它会引发炎症，并可能导致衰老。
2017 年，阿拉巴马大学伯明翰分校的 Keshav K. Singh 等人发现，numts 生成在癌细胞中会加速，并可能导致癌症形成。
但是，新 numt 在正常细胞中产生的速度有多快？
为了在我们小组 2024 年的研究中解决这个问题，Karan 使用了Gabriel Sturm 开发的细胞寿命研究数据库，其中来自不同个体的细胞在体外培养并随着年龄的增长进行观察。她发现，培养的人类细胞平均每 13 天积累一种新的 numt——这是一个惊人的速度。将细胞从体内取出会加速衰老的多种特征，这或许可以解释为什么细胞培养中的 numt 生成发生得如此之快。
我们还发现，压力会加速numtogenesis的生成。由细胞内能量不足引起的“能量”压力会损害线粒体的健康。当线粒体功能失调时，就像线粒体疾病患者（以及糖尿病和其他代谢紊乱患者，但程度较轻）的情况一样，培养细胞中numtogenesis 生成速度会快 4.7 倍。线粒体有缺陷的细胞大约每三天出现一次新的numts 。
根据最新的研究，大脑中含有较多核线粒体DNA插入（NUMTs）的人确实更有可能早逝，NUMTs是线粒体DNA片段转移到细胞核基因组中的现象，这种转移在大脑中尤其常见。研究表明，NUMTs的积累可能导致基因组不稳定，从而影响细胞功能和寿命
线粒体确实为我们提供能量和生命，但它们也可能导致我们内心生命之火的暗淡。
马丁·皮卡德 (Martin Picard) 是哥伦比亚大学神经病学系线粒体心理生物学小组的主任，同时也是该校行为医学副教授。