同卵雙胞胎的基因並非完全一樣,平均相差5.2個早期突變!

2021-01-13 騰訊網

同卵雙胞胎往往擁有幾乎相同的樣貌,甚至DNA指紋都一模一樣,這是因為同卵雙胞胎由同一個受精卵發育而來,理論上具有相同的遺傳物質,只是在受精卵分裂早期分離為了兩個個體。

科學家最新的研究發現,同卵雙胞胎的遺傳物質並非完全一致,平均而言,一對雙胞胎的基因組平均相差5.2個早期突變,這個發現能幫助我們了解人類新生突變帶來的遺傳病,還有助於揭開同卵雙胞胎犯罪的真兇。

該項研究還表明,在大約15%的同卵雙胞胎中,一個雙胞胎攜帶了許多突變基因,而另外一個卻沒有共享這些突變基因,說明這些突變來自他們共同受精卵在分裂後,其簇細胞並沒有平均分配,可能一個雙胞胎獲得了來自親代的細胞,這些細胞中含有分裂時產生的突變,而另外一個雙胞胎並沒有獲得這些突變。

當男性精子和女性卵子成功結合之後,受精卵就會啟動卵裂機制,如果分裂過程產生了兩個獨立胚胎,就會發育為兩個同卵雙胞胎,這一過程發生在受精後的1~13天,分裂時間越晚,雙胞胎分離時的簇細胞越多。

人體細胞的每一次分裂,都有一定機率出現錯誤,也就是突變,人體基因組有大約30億對鹼基對,龐大的基因組在DNA複製過程中出錯是避免不了的,只不過有些突變對人有利,有些突變對人有害,還有的突變不改變基因的表達。

同卵雙胞胎相差的早期發育突變越多,說明他們分離時的時間越晚,賓夕法尼亞大學的科學家對387組同卵雙胞胎和2組同卵三胞胎進行研究,研究對象包括他們的父母、配偶以及子女,通過對被研究者的全基因組測序,追蹤突變發生的時間以及數量。

結論是在同卵雙胞胎之間,有平均5.2個突變發生在簇細胞分離之前,由於分離只是在受精後的幾周內,還沒有任何細胞分化為生殖細胞,所以這些突變也可以遺傳給雙胞胎的後代,如果細胞分化為生殖細胞和體細胞後,在體細胞中出現的突變將不會遺傳給後代。

在20年前,DNA指紋已經可以作為給人定罪的依據,DNA指紋是人類基因組中某些特定區域具有不同的重複特徵,由於同卵雙胞胎來自於同一個受精卵,所以同卵雙胞胎的DNA指紋是一模一樣的(不考慮該區域的突變)。

在2004年,美國波士頓發生了兩起強J案,警察根據受害者獲取了犯罪嫌疑人的DNA,並成功追蹤到了嫌疑人德韋恩,本以為案件就要被偵破時,卻發現德韋恩還有一個同卵雙胞胎兄弟德懷特,如果根據DNA指紋,這兩兄弟都是嫌疑人,這讓案件停滯不前,由於警方缺乏足夠證據證明到底誰是真兇,導致該案件卡了十多年。

直到2018年,基因測序技術已經相當成熟,而且成本也能夠接受,檢察官對德韋恩和德懷特兩兄弟進行全基因組測序,發現兩者基因組中存在9個不同的突變點,最終才把真兇德韋恩繩之以法。

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