(Nikola Briede/Unsplash) Eineiige Zwillinge entstehen aus einer Eizelle, die sich teilt und zwei Embryonen hervorbringt, aber während der Entwicklung „verschwindet“ manchmal ein Zwilling, sodass nur ein Baby zur Welt kommt.
Nun deutet eine neue Studie darauf hin, dass Ihre DNA möglicherweise Aufschluss darüber gibt, ob Sie im Mutterleib als eineiiger Zwilling geboren wurden, selbst wenn Ihr Zwilling lange vor Ihrer Geburt verschwunden ist.
In der neuen Studie, die am Dienstag (28. September) in der Zeitschrift veröffentlicht wurde Naturkommunikation , zoomten die Forscher auf sogenannte epigenetisch Modifikationen, die in der Zwillings-DNA gefunden werden.
Der Begriff „epigenetisch“ bezieht sich auf Faktoren, die Gene „an“ oder „aus“ schalten können, ohne ihre zugrunde liegenden Gene zu verändern DNA Reihenfolge. Beispielsweise können kleine Moleküle, sogenannte Methylgruppen, wie Klebezettel an bestimmten Genen haften und die Zelle daran hindern, diese Gene zu lesen, wodurch sie effektiv ausgeschaltet werden.
Der neuen Studie zufolge weist die DNA eineiiger Zwillinge ein charakteristisches Muster aus klebrigen Methylgruppen auf. Dieses Muster umfasst 834 Gene und kann verwendet werden, um eineiige Zwillinge sowohl von zweieiigen Zwillingen als auch von Nicht-Zwillingen zu unterscheiden, fanden die Autoren heraus. Und tatsächlich entwickelte das Team auf der Grundlage dieser Ergebnisse einen Computeralgorithmus, der einen eineiigen Zwilling allein anhand der Position der Methylgruppen in seiner DNA zuverlässig identifizieren kann.
Theoretisch wäre ein solches Tool auch in der Lage, jemanden zu erkennen, der einen verschwundenen Zwilling hatte, obwohl diese Idee in der neuen Studie nicht getestet wurde.
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Im Wesentlichen handelt es sich bei diesem Methylgruppenmuster um eine Art „molekulare Narbe“, die von der frühen Embryonalentwicklung eineiiger Zwillinge übrig geblieben ist, sagte Robert Waterland, Professor für Pädiatrie und Genetik am Baylor College of Medicine, der nicht an der neuen Studie beteiligt war.
„Die Autoren haben eine epigenetische Signatur monozygoter Zwillinge entdeckt“, sagte er.
Die mit diesen Methylgruppen umhüllten Gene spielen verschiedene Rollen bei der Zellentwicklung, dem Wachstum und der Adhäsion, das heißt, sie helfen den Zellen, aneinander zu haften. Basierend auf der aktuellen Studie sei jedoch unklar, wie insbesondere diese methylierten Gene das Wachstum, die Entwicklung oder die Gesundheit eineiiger Zwillinge beeinflussen könnten, sagte Waterland.
Bei der Untersuchung dieser Narben der frühen Entwicklung wollten die Autoren besser verstehen, warum es überhaupt zu eineiigen Zwillingen kommt. Wissenschaftler wissen, dass sich die Zygote an einem bestimmten Punkt der Entwicklung spaltet, aber es ist ein Rätsel, warum es manchmal zu einer Spaltung kommt.
„[Die Studie] wurde durch die Tatsache vorangetrieben, dass wir sehr wenig darüber wussten, warum eineiige Zwillinge entstehen“, sagte Erstautorin Jenny van Dongen, Assistenzprofessorin in der Abteilung für Biologische Psychologie an der Vrije-Universität (VU) Amsterdam.
Laut einem Bericht aus dem Jahr 1990 beginnen schätzungsweise 12 Prozent aller menschlichen Schwangerschaften als Mehrlingsschwangerschaften, aber weniger als 2 Prozent werden ausgetragen, was bedeutet, dass der Rest zu einem sogenannten verschwindenden Zwilling führt Internationale Zeitschrift für Fruchtbarkeit und Sterilität .
Insgesamt sind zweieiige Zwillinge in Fällen, in denen beide Zwillinge zur Entbindung kommen, im Allgemeinen häufiger als eineiige.
Die Beweise deuten darauf hin Genetik beeinflusst die Wahrscheinlichkeit einer Mutter, zweieiige Zwillinge zur Welt zu bringen, was der Fall ist, wenn zwei Eizellen gleichzeitig befruchtet werden. Studien zeigen beispielsweise, dass zweieiige Zwillinge in Familien auftreten können und dass Gene, die an der Hyperovulation beteiligt sind, eine Rolle zu spielen scheinen, sagte van Dongen.
Im Vergleich dazu ist die Prävalenz eineiiger Zwillinge auf der ganzen Welt ziemlich konstant und tritt bei etwa 3 bis 4 von 1.000 Geburten auf, was darauf hindeutet, dass die Genetik das Phänomen nicht auslöst. Die Frage ist, was bedeutet?
„Es ist wirklich ein Rätsel in der Entwicklungsbiologie“, sagte der leitende Autor Dorret Boomsma, Professor am Institut für Biologische Psychologie der VU Amsterdam.
Das Team fragte sich, ob die Lösung dieses Rätsels in den Methylgruppen kodiert sein könnte, die die DNA eines Menschen schmücken, da die Moleküle dabei helfen, die Embryonalentwicklung in ihren allerersten Stadien zu steuern. Und dank spezieller Proteine, den sogenannten Methyltransferasen, werden die Methylgruppen, die während der Entwicklung unserer DNA hinzugefügt wurden, im Laufe der Zellteilung nach unten kopiert, sodass sie bis ins Erwachsenenalter erhalten bleiben können.
Für die neue Studie zog das Team epigenetische Daten von sechs großen Zwillingskohorten mit insgesamt mehr als 6.000 Personen heran. Die Kohorten umfassten sowohl eineiige als auch zweieiige Zwillinge sowie einige Familienmitglieder dieser Personen, die keine Zwillinge waren. Durch die Einbeziehung der zweieiigen Zwillinge konnte das Team überprüfen, ob epigenetische Muster, die bei eineiigen Zwillingen beobachtet wurden, tatsächlich nur bei ihnen vorkamen und nicht bei allen Arten von Zwillingen üblich waren.
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Die meisten DNA-Methylierungsdaten stammten von Blut Es wurden Proben von Erwachsenen entnommen, ein Datensatz bestand jedoch aus Wangenabstrichproben von Kindern. Und in allen Proben fand das Team die gleichen unterschiedlichen Methylierungsmuster in der DNA eineiiger Zwillinge.
„Die Tatsache, dass sie in diesen Zellen die gleichen Dinge sehen, ist beruhigend“, denn das zeigt, dass das Muster nicht spezifisch für einen Zelltyp ist, sagte Waterland.
Dies impliziert, dass die verräterische Methylierung sehr früh in der Entwicklung stattfand, bevor spezialisierte Gewebe wie das Herz oder Lunge , begann sich zu bilden. Wenn in diesem Stadium Methylgruppen an der DNA haften, geben Methyltransferasen die Moleküle an alle nachfolgenden Tochterzellen weiter, unabhängig davon, zu welchem Zelltyp sie letztendlich werden.
Da einige der Datensätze DNA-Proben enthielten, die zu mehreren Zeitpunkten gesammelt wurden, konnte das Team noch einmal überprüfen, wie stabil diese Methylierungsmuster über mehrere Jahre hinweg waren. „Sie fanden heraus, dass diese Methylierungszustände bei einem Individuum sehr stabil sind“, was die Annahme weiter bestärkt, dass diese Methylgruppen möglicherweise von der Befruchtung bis zum Erwachsenenalter bestehen bleiben könnten, sagte Waterland.
„Es scheint, dass etwas sehr früh in der Entwicklung passiert und dass dies im Methylierungsmuster verschiedener Zelltypen in unserem Körper verankert bleibt“, sagte van Dongen. „Es bleibt in unseren Zellen archiviert.“
Allerdings sei vorerst unklar, welchen genauen Effekt diese Methylgruppen auf die Genexpression haben (das Ein- oder Ausschalten eines Gens) oder ob das Methylierungsmuster eine Ursache, Wirkung oder ein Nebenprodukt eineriigen Zwillingsbildung darstellt, sagte sie notiert.
„Um die genauen Schritte, die zu Beginn der Embryonalentwicklung ablaufen und zur Bildung eineiiger Zwillinge führen, wirklich zu verstehen, brauchen wir wirklich funktionelle Studien“, sagte van Dongen und bezog sich dabei auf Forschungen, die untersuchen, wie sich diese Veränderungen auf tatsächliche Zellen auswirken.
Das Team plant, solche Studien an Tiermodellen und menschlichen Zellen in Laborschalen durchzuführen; Sie können auch Modelle des menschlichen Embryos verwenden sogenannte Blastoide .
In Zukunft könnte das Team auch eine größere Auswahl epigenetischer Modifikationen des Genoms untersuchen, um zu sehen, ob das Methylierungsmuster über die rund 800 bereits identifizierten Gene hinausgeht, sagte Waterland.
Die neue Studie deckte Hunderttausende potenzieller Knackpunkte bei Methylgruppen ab, aber es gäbe noch viel mehr zu untersuchen, sagte er.
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