突破性发现：同卵双胞胎的遗传物质并非完全相同，在胚胎早期就存在遗传差异
什么？同卵双胞胎的遗传基因并非完全相同，在胚胎早期就存在遗传差异？
当人们还停留在同卵出生的婴儿DNA几乎完全相同、一般差异很小的认知时，国外某研究机构日前对此提出了颠覆性的结论。
同卵双胞胎在胚胎发育早期就开始存在基因差异，在大约15%的同卵双胞胎中，有大量的这些早期发育突变仅存在于双胞胎的其中一个。
人类早期胚胎发育过程中对细胞谱系的随机选择是造成双胞胎基因组差异的主要原因。
胚胎发育过程中细胞的分配决定了同卵双胞胎之间的基因组差异。
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以上这些结论出自一篇名为 Nature Genetics 的杂志。2020年1月8日，冰岛deCODE公司、冰岛大学的研究人员在 Nature 子刊 Nature Genetics 杂志发表了题为：Differences between germline genomes of monozygotic twins （同卵双胞胎种系基因组的差异）的研究论文。在这篇论文中，研究人员对同卵双胞胎的遗传基因给出了全新解释，即同卵双胞胎的遗传物质并非完全相同，在胚胎早期就存在遗传差异，此突破性发现颠覆了早前人们对这一问题的认知。
同卵双胞胎又称单卵双胞胎，指精子和卵子结合而成的一个受精卵一分为二，形成两个胚胎而后发育成长、出生。一般来说同卵双胞胎的形成过程非常神奇，因为来自同一个受精卵，所以出生后的婴儿绝大部分是同性，即都是女孩或者都是男孩。正常情况下，两者在外形、血型、智力、甚至某些生理特征，对疾病的易感性等都很一致。也就是说，他们的遗传学差异极小。
然而，日常生活中我们可以观察到，同卵双胞胎的生理或行为并非完全一致，也存在比较明显的差异，包括自闭症在内的一些发育障碍，有时候会出现同卵双胞胎中的一人得而一人未得，之前我们一直认为这种差异是由环境因素导致的。但是这篇论文给出的研究结论却让我们不得不重新审视这一遗传学差异问题。
这项研究发现，同卵双胞胎在胚胎发育早期就存在基因差异，在大约15%的同卵双胞胎中，有大量的这些早期发育突变仅存在于双胞胎的其中一个。这些结果表明，在发育过程中细胞的分配决定了同卵双胞胎之间的基因组差异。胚胎发育过程中的细胞分裂会导致变异，这也使得同卵双胞胎的遗传物质也会有所差异。
更关键的是，很少有研究描述这些双胞胎之间的基因组差异。因此，在此之前，科学家们对同卵双胞胎基因组之间的平均差异数量知之甚少，更不用说导致这些差异的突变类型和它们发生的时间。
不仅如此，研究团队还对这些同卵双胞胎的父母、配偶和子女的基因组进行了测序，从而追踪同卵双胞胎中变异的趋异性。研究人员发现，双胞胎之间平均相差5.2个早期发育突变。在大约15%的双胞胎中，其中一人携带的这些突变数量较高，而另一人没有这些突变。例如与遗传更为相关的疾病——自闭症，有时同卵双胞胎中仅有一人会患病，另一人却表现正常。这种之前被广泛归因于环境因素的认知在这项最新研究中受到质疑。
对此，研究人员解释这可能是早期胚胎发育过程中孪生子的细胞系分配不均一导致的，也就是说，一个发生突变的单一细胞系可能仅存在于同卵双胞胎的一个，而同样的细胞系却不存在于他的孪生兄弟中。
此外，研究团队还发现，传递率与体细胞等位基因频率（VAF）之间的比例关系表明，细胞谱系向生殖系的分配主要受其在胚胎发育中的频率所驱动。这一研究结果表明，人类早期胚胎发育过程中对细胞谱系的随机选择是造成双胞胎基因组差异的主要原因。并且，胚胎发育过程中细胞的分配决定了同卵双胞胎之间的基因组差异。
【本文改编自《生物世界》微信公众号】
