一個卵細胞和兩個精子的「三角戀」:結局意想不到

本文專家:孟堯，上海交通大學醫學院醫學博士

能夠一次擁有兩個寶寶，是許多想當爸爸媽媽的人夢寐以求的福氣。但實際上，人類雙胞胎的自然發生率並不低：全世界範圍內，平均每80個活產兒中就有1對雙胞胎，也就是說，平均每40個小孩中會存在1個雙生子。

然而由於種族或者地理差異，雙胞胎的自然發生率差異很大，亞洲為6‰，歐美國家為10-20‰，非洲高達40‰。

最近，著名醫學期刊《新英格蘭醫學雜誌》發布了一篇新論文，內容是澳大利亞科學家Michael Gabbett發現了一對「半同卵雙胞」龍鳳胎，他們來自母親的基因完全一樣，來自父親的基因卻只重合一部分。

那麼這個「半同卵雙胞胎」到底是怎麼回事呢？與同卵雙胞胎和異卵雙胞胎又有何不同呢？下面就為大家解答一下。

雙胞胎形成的「第三種方式」

一般意義上雙胞胎被分為兩類：同卵雙胞胎和異卵雙胞胎。

同卵雙胞胎為1個卵細胞和1個精子結合生成的受精卵分裂並獨立發育而來，雙胞胎的基因幾乎完全相同，因此他們性別一致，外表看起來也一模一樣。

Gabbett MT,Laporte J, Sekar R, Nandini A, McGrath P, Sapkota Y, et al. Molecular Supportfor Heterogonesis Resulting in Sesquizygotic Twinning. N Engl J Med. 2019;380(9):842-9. 孟堯裁剪、整合、標註

異卵雙胞胎則為兩個完全不同的受精卵發育而來。理論上，異卵雙胞胎共享50%相同基因，這與普通的兄弟姐妹之間共享50%相同基因沒有什麼區別，因此他們可以是性別不同的龍鳳胎，外表也各有特點。這也是為什麼有的雙胞胎長得像有的不像的原因。

Gabbett MT,Laporte J, Sekar R, Nandini A, McGrath P, Sapkota Y, et al. Molecular Supportfor Heterogonesis Resulting in Sesquizygotic Twinning. N Engl J Med. 2019;380(9):842-9. 孟堯裁剪、整合、標註

從上面兩種情形來看，雙胞胎基因相似度要麼是100%（同卵雙胞胎），要麼是50%（異卵雙胞胎）。那麼介於兩者之間的情況會存在嗎？

這次的發現用事實告訴我們真的存在——這對「半同卵雙胞」龍鳳胎的基因相似度為89%。

那這到底為什麼呢？

Gabbett MT,Laporte J, Sekar R, Nandini A, McGrath P, Sapkota Y, et al. Molecular Supportfor Heterogonesis Resulting in Sesquizygotic Twinning. N Engl J Med. 2019;380(9):842-9. 孟堯裁剪、整合、標註

為什麼會出現「半同卵雙胞胎」？

起初，這位28歲的準媽媽在孕6周的超聲報告顯示宮內含有一個胎盤兩個羊膜囊，診斷為「同卵雙胎」,然而孕14周的報告讓人大吃一驚：雙胞胎寶寶居然是龍鳳胎！

隨後的基因檢測發現，兩個胎兒來自母系的基因100%相同，來自父親的基因為嵌合體有77.7%相同。總體而言，他們的基因相似度達89%。也就是說，兩個寶寶有一套共同的母系基因，而共享兩套父系基因。

Gabbett MT,Laporte J, Sekar R, Nandini A, McGrath P, Sapkota Y, et al. Molecular Supportfor Heterogonesis Resulting in Sesquizygotic Twinning. N Engl J Med. 2019;380(9):842-9. 孟堯裁剪、整合、標註

參考之前的研究，這種情況的發生存在兩種可能性。第一種可能性是，卵細胞在受精之前分裂為兩個卵細胞，但並未完全分開，隨後分別和不同的精子完成受精過程。卵細胞發生分裂的情況——卵細胞孤雌生殖激活——確實存在，但要麼不受精發展為胚胎樣畸胎瘤，要麼失去重塑精子染色質的能力而停止妊娠。

圖 | Giltay JC, Brunt T, Beemer FA,Wit J-M, Ploos van Amstel HK, Pearson PL, et al. Polymorphic Detection of aParthenogenetic Maternal and Double Paternal Contribution to a 46,XX/46,XYHermaphrodite. The American Journal ofHuman Genetics. 1998;62(4):937-40. 孟堯裁剪、整合、標註

第二種可能性是科學家曾提出的「異源細胞分裂」學說，也是此次發現者Michael  Gabbett更認同的解釋：2個精子同時和1個卵母細胞結合形成三倍體受精卵，在「三極紡錘體」的作用下分裂為3種二倍體細胞，兩種均含有一套父系和一套母系的染色體，這兩種細胞繼續發育成兩個胚胎；而另外一種含兩套父系的染色體，在發育過程中生長停滯死亡，由此發育而來的雙胞胎也被稱為「半同卵雙胞胎」。

Gabbett MT,Laporte J, Sekar R, Nandini A, McGrath P, Sapkota Y, et al. Molecular Supportfor Heterogonesis Resulting in Sesquizygotic Twinning. N Engl J Med. 2019;380(9):842-9. 孟堯裁剪、整合、標註

這種情況實為罕見，因為Michael Gabbett團隊隨後對既往診斷為「異卵雙胞胎」的968對雙胞胎進行檢測，並未發現半同卵雙生的證據。

「半同卵雙胞胎」的發育情況如何？

由於半同卵雙胞胎發育自同一個三倍體受精卵，因此這兩個胎兒幾乎不可避免地出現了嵌合狀態：兩者體內均檢測到46,XX/46,XY核型，只不過比例不同。XX/XY嵌合比例接近的發育為男孩（47：53），而比例較大的發育為女孩（90：10）。

起初，兩個小寶寶出生阿普加評分良好，且超聲檢查未見生殖系統異常表現，然而女寶寶在出生時發生下腔靜脈栓子脫落導致右上肢紫癜，肝素治療無效後進行手術截肢。

3歲體檢時發現性腺發育異常，這將增加未來罹患癌症的風險，因此醫生進行了預防性卵巢切除術。

除此之外，這對雙胞胎發育正常。

Gabbett MT,Laporte J, Sekar R, Nandini A, McGrath P, Sapkota Y, et al. Molecular Supportfor Heterogonesis Resulting in Sesquizygotic Twinning. N Engl J Med. 2019;380(9):842-9. 孟堯裁剪、整合、標註

實際上，早在2007年美國科學家Vivienne Souter就報導了全球第一對半同卵雙胞胎，但他們是在出生後才被確認為半同卵雙胞胎。

兩個寶寶也表現了不同程度的嵌合核型，男寶寶發育正常，而另一個寶寶則表現為真兩性畸形。