Mitochondria są niezwykłe również z innych względów. W odróżnieniu od DNA w chromosomach jądra komórkowego, które jest dziedziczone po obojgu rodzicach, wszyscy otrzymujemy mitochondria tylko od jednego rodzica - matki. W cytoplazmie ludzkiej komórki jajowej mieści się aż ćwierć miliona mitochondriów. W porównaniu z nią plemnik zawiera ich bardzo mało, tylko tyle, by mieć zapewnioną energię do płynięcia w górę macicy w kierunku komórki jajowej. Gdy najbardziej wytrwały plemnik dociera do komórki jajowej, by dostarczyć swój ładunek chromosomów jądrowych, mitochondria nie są mu już potrzebne, zostają więc odrzucone razem z witką. Tylko główka plemnika z ładunkiem jądrowego DNA wnika w komórkę jajową. Zapłodnione jajo ma teraz wystarczająco dużo jądrowego DNA od obojga rodziców, ale jego jedyne mitochondria to te, które cały czas znajdowały się w cytoplazmie - i wszystkie pochodzą od matki. Z tej prostej przyczyny mitochondrialny DNA zawsze jest dziedziczony po matce.

[...] Wszystkie mitochondria człowieka to kopie oryginalnych pochodzących z komórki jajowej matki. Choć zarówno mężczyźni, jak i kobiety mają mitochondria we wszystkich komórkach, tylko kobiety przekazują je potomkowi, ponieważ wyłącznie kobiety wytwarzają jajo. Ojcowie przekazują następnemu pokoleniu jądrowy DNA, ale ich mitochondrialny DNA nie przenosi się w ten sam sposób*.

---
* Bryan Sykes, "Siedem matek Europy. Każdy współczesny Europejczyk jest potomkiem jednej z siedmiu kobiet epoki kamiennej", przeł. Krzysztof Kurek, wyd. Amber, 2001, s. 50-51.