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可以相信，线粒体DNA（通常写作mtDNA）在几百万年之前某个动物细胞吞噬了某种细菌时就出现了。由于这种细菌能够有效产生能量，就被赋予了进化优势，动物细胞就保留了它。因此，mtDNA是从细胞核的DNA分离出去的。mtDNA是环状的，可以看到其内部标志性的缠绕螺旋。
线粒体DNA（环状染色体）
mtDNA只能从母亲那里遗传下来，祖祖辈辈几乎没有变化。这使得系谱学者能够追溯到大约20万年前的人类，追溯到一个绰号为“线粒体夏娃”的假想女性。她可能居住在当代的博茨瓦纳的一个绿洲附近。当然，这些溯源颇有争议。
2017年，谢菲尔德大学一个研究小组报告了一项为期5年的研究成果 31 。报告显示了线粒体如何保护自己免受DNA损害并对其进行修复。它涉及一种被称为TOP1的蛋白质。其他研究人员发现，这种修复机制需要全系列的维生素和矿物质，尤其是两种营养素：辅酶Q10（CoQ10）和吡咯并喹啉醌（PQQ）。
CoQ10（co-enzyme Q10）有助于保护线粒体免受损害 32 。而鲜为人知的PQQ（pyrroloquinoline quinone）可以激活有助于在衰老细胞中形成新线粒体的基因 33 。
2017年，线粒体医学会发表了一项“共识声明”，其中支持线粒体疾病患者使用以下药物：辅酶Q10、α-硫辛酸、维生素B 2 （核黄素）、叶酸和左旋肉碱 34 。
如果细胞缺乏辅酶Q10或左旋肉碱，就无法产生足够的ATP。这意味着肌肉纤维容易疲劳和心脏搏动强度降低，两者都是衰老的重要标志。
辅酶Q10在ATP的产生中起着核心作用，但是其在人体内的水平随着年龄增长而降低。它在线粒体的膜中充当强大的保护性抗氧化剂。辅酶Q10还与维生素E协同作用，增强两种营养素的抗氧化作用。
2014年的一项研究发现，辅酶Q10“通过提高SIRT1基因水平增强了线粒体活性”。由于SIRT1基因形成的去乙酰化酶蛋白质在延缓衰老和减少年龄相关性疾病中起着关键作用，我们看到延缓衰老拼图的另一部分出现了 35 。
辅酶Q10也已经用于治疗和改善心脏病。有些医生还建议用辅酶Q10抵消患者使用他汀类药物所产生的不良反应 36 。
辅酶Q10有补充剂的形式，在花生、小扁豆和一些多脂鱼，如沙丁鱼、鲱鱼和鲭鱼中有少量存在。
这种强大的抗氧化剂已被证明可以与辅酶Q10协同起效，欧芹、绿茶、青椒和鸡蛋都是其很好的来源。
新的研究表明烟酰胺会引起功能异常的线粒体分解并消散，从而改善线粒体的质量 37 。这个过程称为线粒体自噬，与自噬这种清除受损细胞的重要过程同样重要。
奥米伽-3存在于鲑鱼、鲭鱼、鲱鱼和沙丁鱼等多脂鱼中。有助于保护线粒体的细胞壁。奥米伽-3也有植物来源，称为ALA（α-亚麻酸），但其形态不容易被吸收。奥米伽-3有助于保护大脑中线粒体的功能，并且是任何抗痴呆治疗方案都应有其参与的营养物质 38 。
它涉及分解碳水化合物以产生能量，而且还是一种抗氧化剂。人体内会产生少量的α-硫辛酸，而食品中的含量却很高，包括绿叶蔬菜，如西蓝花、芽甘蓝、菠菜，还有胡萝卜、亚麻子、大豆和菜籽油。
α-硫辛酸除了能够产生能量之外，有时还被建议用作补充剂以缓解糖尿病神经相关症状。现在已知，它可以促进人体自身产生的谷胱甘肽（一种重要的天然抗氧化剂），其对清除体内过量的重金属很重要。增加的谷胱甘肽水平也提高了胰岛素的敏感性。
左旋肉碱的作用是把脂肪酸从食物传输到线粒体中，将其燃烧，获得能量。
像α-硫辛酸一样，左旋肉碱有助于增加自然水平的谷胱甘肽。尽管大多数人会在自己体内生产足够的左旋肉碱（只要他们有足够的维生素C），肉类、鱼和牛奶仍是其主要的食物来源。因此，少肉或无肉饮食的老年人有时需要添加左旋肉碱补充剂。
在大多数年龄段都需要补充左旋肉碱的证据并不充分。然而，一项针对70名百岁老人的随机对照临床试验表明，他们在接受左旋肉碱治疗6个月后，身心疲劳明显减轻，身体和认知活动能力也增加了 30 。
但是，我们稍后会探讨为什么大多数人在补充左旋肉碱之后会对心脏产生不利影响。另外，尽管左旋肉碱的主要来源是动物制品，但是，只要饮食中含有大量维生素C，也可以从植物蛋白里合成左旋肉碱。所以，大多数人都有充足的水平。
对线粒体健康不可或缺的其他营养素还包括：
维生素E：存在于坚果、小麦胚芽、诸如葵花籽那样的籽粒、菠菜和西蓝花之中。
硒：存在于坚果（尤其是巴西栗）、海鲜和肉类中。
锌：存在于贝类、肉类、豆类、种子、坚果、鸡蛋和全谷物中。
姜黄素：一项2016年的研究表明，补充姜黄素4周足以恢复因糖尿病而受损的肾脏和肝脏中的线粒体功能 39 。
全复合B族维生素（包括叶酸）：对于将食物转化为能量至关重要。
最后，谈谈绿茶中的活性成分EGCG（epigallocatechin-3-gallate，表没食子儿茶素没食子酸酯），它可以激活许多蛋白质，包括对于线粒体正常功能必不可少的sirtuin-1基因 40 。
恢复线粒体的功能可以改善肤色并减少皱纹吗？2018年对于小鼠的一项研究显示 41 ，通过饮食表达某些基因后，线粒体功能得以恢复，皱纹被抚平，甚至减少了脱发。