Tvillingpar

Eneggede tvillinger er helt ulike

Eneggede tvillinger er som to dråper vann – men det gjelder ikke genene. Ny forskning viser at de allerede ved fødselen har flere mutasjoner som skiller dem, og i ekstreme tilfeller faktisk kan ha hvert sitt kjønn. Det gjør det vanskeligere å bruke tvillinger til å svare på hvordan arv og miljø former livet vårt.

Eneggede tvillinger er som to dråper vann – men det gjelder ikke genene. Ny forskning viser at de allerede ved fødselen har flere mutasjoner som skiller dem, og i ekstreme tilfeller faktisk kan ha hvert sitt kjønn. Det gjør det vanskeligere å bruke tvillinger til å svare på hvordan arv og miljø former livet vårt.

Peter Zelewski

Seks uker inn i graviditeten fikk en 28 år gammel vordende mor i Australia beskjed om at hun ventet tvillinger. Ultralydundersøkelsen avslørte to fostre i livmoren, men det var bare én morkake, og det betød at tvillingene nødvendigvis måtte være eneggede og dermed genetisk like.

To måneder senere var tvillingene store nok til å bli kjønnsbestemt, og en ny ultralyd skulle avgjøre om kvinnen ventet to eneggede gutter eller to eneggede jenter. Men ingen av delene var tilfellet.

De to eneggede tvillingene var bror og søster.

To eneggede tvillinger som er så ulike at de ikke engang har samme kjønn, punkterer myten om at eneggede tvillinger er genetisk like.

Men den overraskende oppdagelsen passer inn i et mønster av nye forskningsresultater som viser at eneggede tvillinger ikke blir født med helt likt genmateriale.

Gråtende babyer

Eneggede tvillinger fødes med identiske gener – nesten. I gjennomsnitt avviker de fra hverandre fem steder i genomet, og for 15 prosent av de eneggede er forskjellen mye større.

© Getty Images

Allerede mens de ligger i livmoren, begynner genene til de to tvillingene å bli mer og mer ulike. Og etter fødselen fortsetter utviklingen i enda høyere tempo, slik at tvillingene i løpet av livet ligner mindre og mindre på hverandre.

Den ene kan faktisk bli rammet av en genetisk sykdom, mens den andre går fri, og forklaringen er rett og slett at de eneggede tvillingenes identiske gener slett ikke er så identiske som vi har trodd.

Fem mutasjoner skiller tvillinger

De aller fleste barn utvikler seg helt alene i livmoren, men i omkring 2 prosent av alle graviditeter holder to eller kanskje til og med flere søsken hverandre med selskap i mors mage.

I omkring 70 prosent av disse såkalte multiple graviditetene har to egg blitt befruktet av hver sin sædcelle samtidig, og da vil moren føde toeggede tvillinger.

De har halvparten av genene sine til felles og er dermed ikke mer genetisk like enn helt vanlige søsken. Det samme gjelder for de fleste trillinger og firlinger.

De resterende 30 prosent av flerlinger er eneggede tvillinger. Her blir en enkelt eggcelle befruktet, men få dager inne i fosterutviklingen deler egget seg i to halvparter som fortsetter utviklingen hver for seg.

Resultatet er to tvillinger med nøyaktig den samme genetiske arven – i teorien.

2 prosent av alle graviditeter resulterer i eneggede eller toeggede tvillinger.

Den islandske genetikeren Kári Stefánsson er en av forskerne som vet mest om likheter og forskjeller mellom menneskers gener.

Stefánsson grunnla i 1996 bedriften deCODE Genetics, som senere har opprettet en gigantisk database som samkjører opplysninger om titusenvis av islendingers helse og genomsekvens for å samle kunnskap om genetiske årsaker til ulike sykdommer og å finne nye behandlingsformer.

I begynnelsen av 2021 offentliggjorde han resultatene av en studie der han hadde kartlagt sekvensen av hele genomet hos 383 eneggede tvillingpar.

For hvert av parene skulle man forvente at genomsekvensen var helt lik, men allerede ved fødselen var det i gjennomsnitt fem steder i genomet der de to tvillingene hadde ulike gensekvenser. Og hos 15 prosent av de undersøkte tvillingparene var det mange flere genetiske forskjeller.

I prinsippet er eneggede tvillinger genetisk like, mens toeggede bare har halvparten av genene til felles. Men ny forskning viser at mutasjoner under fosterutviklingen gjør de eneggede om lag 0,03 prosent ulike ved fødselen.

Tvillinger i livmoder
© Shutterstock

Toeggede får bare sine egne mutasjoner

To egg befruktes av hver sin sædcelle og utvikler seg helt uavhengig. Genetisk er de to fostrene like forskjellige som andre søsken, og i løpet av svangerskapet utvikler tvillingene mutasjoner (blått og grønt) uavhengig av hverandre. Toeggede tvillinger utvikler ingen felles mutasjoner.

Hyppighet: 1,5 prosent av alle fødsler

Tvillinger i livmoder
© Shutterstock

Eneggede får felles og egne mutasjoner

De mutasjonene som oppstår før egget deler seg (blått), havner hos begge tvillingene. I løpet av de første åtte dagene av fosterutviklingen deler egget seg i to like utgaver, og deretter oppstår det i gjennomsnitt fem mutasjoner som bare gjelder den ene tvillingen (rødt og oransje).

Hyppighet: 0,5 prosent av alle fødsler

Forskjellene oppstår for eksempel når det skjer skader på en celles DNA-streng, slik at en genetisk bokstav gjøres om til en annen, eller når DNA-strengen under celledeling skal kopieres, og det sniker seg inn en feil i prosessen slik at to genetiske bokstaver blir byttet om.

Slike utilsiktede endringer i gensekvensen kalles mutasjoner, og Kári Stefánssons genetiske analyser av tvillinger avslørte at mutasjonene kan oppstå i en celle på alle tidspunkter, fra egget blir befruktet, og gjennom hele fosterutviklingen.

Arv og miljø er vanskeligere å skille

Når en mutasjon oppstår de aller første dagene etter befruktningen, og før egget har delt seg, vil begge tvillingene få mutasjonen og dermed ikke avvike fra hverandre.

Genene til 383 eneggede tvillinger ble kartlagt. Mange hadde ulike gener.

Hvis mutasjonen derimot inntreffer i en av de to halvpartene etter at egget er delt i to, vil den bare finnes i den ene av de to tvillingene.

Det er altså mutasjoner som inntreffer etter at egget er delt i to, som gjør at eneggede tvillinger som i prinsippet burde være identiske, likevel ikke er det.

Erkjennelsen av at eneggede tvillinger er genetisk ulike, har store konsekvenser. Forskere bruker nemlig tvillinger til å undersøke om sykdommer, intelligens eller spesielle evner er arvelige, eller om de oppstår på grunn av påvirkninger fra miljøet i løpet av oppveksten.

I den såkalte tvillingforskningen følger forskerne eneggede tvillingpar som har blitt skilt like etter fødselen, for eksempel ved adopsjon. De to tvillingene antas altså å ha de samme genene, men vokser opp i ulike miljøer.

Tvillingsøstre

Tvillingsøstrene fant hverandre som 25-åringer.

© Getty Images

ARV: Atskilte tvillinger har samme type personlighet

De eneggede tvillingene Anaïs og Samantha ble skilt rett etter fødselen og adoptert bort til henholdsvis Frankrike og USA. Her vokste de opp i ulike kulturer og miljøer uten å vite om hverandre. Først da de var 25 år gamle, møtte de hverandre, og psykologen Nancy Segal har studert dem.

Samantha har en IQ på 129, mens Anaïs har 112. Samanthas hjerne arbeider raskere, og hun klarer seg bedre enn søsteren på flere oppgaver. Men en test av 21 ulike karaktertrekk, for eksempel energi, kreativitet og åpenhet for endringer, viser at de to tvillingene stort sett har samme personlighet.

Studien av tvillingene tyder altså på at genene har større betydning for personligheten vår enn for intelligensen.

Hvis forskerne senere finner ut at mange tvillingpar er omtrent like intelligente, kan de konkludere med at genene har stor betydning for intelligensen.

Og hvis man for eksempel finner at det som regel bare er en av tvillingene som ender med å få lungekreft, tyder det på at lungekreft i høy grad skyldes miljøpåvirkning, for eksempel fra røyking.

Men Stefánssons nye oppdagelse viser at forskerne må være mer forsiktige med å trekke konklusjoner av tvillingstudier.

I teorien kunne den ene av to eneggede tvillinger for eksempel bli rammet av en mutasjon som øker risikoen for å utvikle alkoholisme, mens tvillingbroren hans ikke ble det.

Hvis forskeren går ut fra at tvillingene er genetisk like, vil hun sannsynligvis konkludere med at alkoholisme først og fremst skyldes miljøfaktorer. Men egentlig spiller genene den største rollen for å utvikle alkoholisme.

Eneggede kan være bror og søster

Når den australske kvinnen over fødte to eneggede tvillinger av hvert sitt kjønn, skyldes det imidlertid ikke mutasjoner. Faktisk er ikke forskerne helt sikre på hvordan det har gått til, for slike såkalt halvidentiske tvillinger er bare observert en gang tidligere.

Men det er mye som tyder på at alt sammen starter med at et egg blir befruktet av to sædceller på en gang. Den ene av sædcellene har et X-kromosom, mens den andre har et Y-kromosom.

På en veldig komplisert måte kombinerer de tre kjønnscellene seg til et dobbeltbefruktet egg som etter de første celledelingene består av en halvpart der cellene er mannlige, med XY-kromosomer, mens den andre halvparten er kvinnelige, med XX-kromosomer.

Deretter deler egget seg i to fostre der det ene har XY-kromosomene og utvikler seg til en gutt, mens det andre har XX-kromosomene og blir til en jente.

Det var legen Michael Gabbett ved Queensland University of Technology i Australia som i 2019 offentliggjorde nyheten om det høyst uvanlige eneggede tvillingparet. Selv om fenomenet bare er observert én gang tidligere, mener han at det trolig skjer oftere enn man skulle tro.

I dette bestemte tilfellet viste ultralydundersøkelsen at de to fostrene hadde samme morkake, og da må de nødvendigvis være eneggede tvillinger.

Morkake

De aller fleste eneggede tvillinger har felles morkake.

© SPL

Men eneggede tvillinger kan også ha hver sin morkake, slik toeggede tvillinger har. I slike tilfeller må legene gjennomføre genetiske analyser av tvillingparet for å avgjøre om de er en- eller toeggede.

Det fikk Michael Gabbett til å gjennomføre genanalyser av nesten 1000 toeggede tvillinger, men han fant ikke spor etter halvidentiske tvillinger blant dem, så fenomenet er sannsynligvis veldig sjeldent.

Gabbetts analyser viste derimot at begge de to halvidentiske tvillingene var kimærer. Det vil si at de består av en blanding av genetisk ulike celler.

Gutten hadde altså små områder av kroppen med XX-kromosomer, mens det omvendte var tilfellet hos jenta.

Bare en av tvillingene blir autist

Den islandske forskeren Kári Stefánssons studie fra januar 2021 kom også fram til at de fleste eneggede tvillingene i studien var kimærer.

De fem mutasjonene som tvillingparene i gjennomsnitt avvek fra hverandre med, hadde nemlig oppstått på ulike tidspunkter i fosterutviklingen.

Hvis en av mutasjonene oppsto i en celle på et tidspunkt der fostret bestod av for eksempel 20 celler, ville denne mutasjonen i grove trekk kunne finnes i en tjuendedel av alle celler hos den nyfødte tvillingen.

Det samme gjør seg gjeldende ved en helt vanlig graviditet, og dermed er vi alle en slags kimærer. Det vil si at cellene i armen for eksempel kan være genetisk ulike cellene i beinet.

Også etter fødselen kan det oppstå mutasjoner i en celle, og når den senere deler seg, vil cellene i ett område av kroppen få denne mutasjonen, mens de andre cellene ikke har den.

Siden mutasjoner også oppstår livet igjennom hos et enegget tvillingpar, vil de altså fortsette å bli mer og mer ulike genetisk med tiden.

I tillegg til mutasjoner kan genetiske endringer også oppstå ved at et kromosom går i stykker og senere blir satt feil sammen. Eller et gen kan bli duplisert, slik at det plutselig ikke bare virker i ett eksemplar, men i to.

Livet gjør eneggede tvillinger mer og mer ulike. Både miljøpåvirkninger og den måten cellene deler seg på, forandrer genene. Forskjeller i tvillingenes tarmflora kan også bety at den ene får en sykdom, mens den andre er frisk.

En celle deler sig
© Shutterstock

1. Tastefeil endrer tvillingenes genetiske kode

Når en celle deler seg, blir det tatt en kopi av genene, men kopien kan få tastefeil, altså mutasjoner. Kromosomer kan også gå i stykker under celledelingen, og hvis de settes feil sammen, oppstår det genetiske endringer.

Methyl sætter sig på genet
© Shutterstock

2. Miljøpåvirkninger skrur av bestemte gener

Stress, sykdom eller søvnmangel kan skru av gener ved at en såkalt metylgruppe setter seg på genet. Det kalles epigenetiske endringer og kan blant annet være årsaken til at en av tvillingene for eksempel utvikler autisme eller schizofreni.

Tarmbakterier
© Shutterstock

3. Tarmfloraen kan gjøre den ene tvillingen syk

Ved fødselen har tvillinger den samme sammensetningen av tarmbakterier, men senere forandre kosthold og sykdom tarmfloraen. Bakterienes signalstoffer påvirker genene og har betydning for om en tvilling for eksempel utvikler kreft eller fedme.

I 2019 studerte forskere ved Harbin Medical University i Kina tre eneggede tvillingpar der bare den ene hadde utviklet autisme.

Autisme er i høy grad genetisk betinget, og forskerne ville undersøke om den ene tvillingens autisme kunne forklares ut fra genetiske endringer som ikke forekom hos den andre.

Studien viste at 37 gener var mutert, feilrettet eller duplisert hos alle de tre tvillingene som hadde autisme, mens dette ikke var tilfellet hos tvillingsøsknene.

Den ene tvillingen skrur av gener

En nærmere undersøkelse av de 37 genene avslørte at 26 av dem er involvert i hjernecellenes utvikling og evne til å kommunisere med hverandre.

De genetiske endringene har sannsynligvis påvirket funksjonen til disse genene, slik at de har forstyrret hjernens normale nettverk av nerveforbindelser og dermed ført til autisme.

Disse resultatene tyder altså på at to eneggede tvillinger som i prinsippet burde være genetisk like, kan pådra seg genetiske endringer gjennom livet som gjør at den ene utvikler autisme eller andre sykdommer.

Tvillingbrødre

Scott (t.h.) tilbrakte et år i verdensrommet, mens tvillingbroren Mark ble på jorden.

© Scanpix

MILJØ: Astronauttvilling avslører virkningen av vektløshet

Scott og Mark Kelly er eneggede tvillinger, og begge er astronauter i Nasa. Da Scott i 2016 vendte tilbake til jorden etter 340 dagers opphold i vektløshet, mens Mark hadde tilbrakt tiden med begge beina på bakken, ble de utsatt for en lang rekke studier for å kartlegge hvordan langvarige opphold i verdensrommet påvirker kroppen.

Målingene viste at Scotts hjerne reagerte saktere enn hjernen til tvillingbroren, og at hjertet hans slo kraftigere. Dessuten var immunforsvaret hans hyperaktivt, og deler av kromosomene hadde byttet plass. Forskerne konkluderte med at de fysiologiske endringene var et resultat av den vektløse tilstanden og ikke kunne skyldes genene som tvillingene deler.

Men genene til eneggede tvillinger vil også gradvis bli mer og mer ulike på grunn av en helt annen mekanisme, som ikke påvirker selve den genetiske koden.

Her er det i stedet snakk om såkalte epigenetiske endringer, der genet blir belagt med såkalte metylgrupper.

Molekylene virker som en slags kjemisk av/på-knapp som setter genet ut av funksjon.

Forskerne sier at genet blir metylert, og hvis det for eksempel skjer med et gen som er nødvendig for å opprettholde en normal funksjon, kan det føre til at man blir syk.

En lang rekke studier har vist at epigenetiske endringer kan ramme eneggede tvillinger ganske forskjellig, og det kan påvirke risikoen for å bli rammet av mange ulike sykdommer, for eksempel kreft, diabetes og psykiatriske lidelser.

Britiske forskere har altså vist at et bestemt gen som kalles ZNF659 bare er litt metylert hos friske tvillinger, mens det vanligvis er kraftig metylert hos tvillingsøsknene som lider av schizofreni.

Kraftig metylering av ZNF659 øker altså risikoen for å utvikle schizofreni.

Tarmen gjør tvillinger ulike

Forskjellene på eneggede tvillinger skyldes ikke bare de små avvikene i genene. I 2019 undersøkte mikrobiologen Ruth Ley ved Max Planck-instituttet for utviklingsbiologi i den tyske byen Tübingen hvilke bakterier som holdt til i tarmen hos 21 eneggede tvillingpar.

Tarmfloraens sammensetning varierer ganske mye fra person til person, og bakteriene skiller ut kjemiske stoffer som påvirker immunforsvaret og stoffskiftet på en lang rekke ulike måter.

Det kan for eksempel påføre oss tarmkreft, beskytte oss mot diabetes eller avgjøre om vi utvikler schizofreni, økt blodtrykk og astma.

Tarmfloraen hos eneggede er ulik, og det kan bety at bare den ene blir overvektig.

Studien viste at ni av tvillingparene hadde en noenlunde lik tarmflora, mens bakteriene hos de andre tolv parene var innbyrdes veldig ulike.

De bakterieartene som særlig varierte i antall, tilhørte gruppene Firmicutes og Bacteroidetes, som spiller en viktig rolle for om man utvikler fedme.

Resultatene tyder altså på at selv om to eneggede tvillinger er genetisk like, kan forekomsten av ulike bakterier i tarmen gjøre at den ene blir overvektig, mens den andre er slank.

Selv om ny forskning viser at eneggede tvillinger er mer ulike enn man hittil har trodd, må det som regel avanserte analysemetoder til for å avsløre forskjellene.

På overflaten kan de være vanskelige å skille fra hverandre – når man ser bort fra helt sjeldne tilfellet, som da en australsk kvinne fødte en gutt og en jente som var eneggede tvillinger.

Eneggede tvillingjenter

Eneggede starter med å være ganske like, men med tiden blir de mer og mer ulike.

© Peter Zelewski