生物科普:為什麽說雙胞胎是上天送給遺傳學家的禮物?
來源:基因藍圖
發布時間:2022-02-22
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當你走在路上,看到兩(liang) 個(ge) 長相穿著甚至手裏拿的玩具都一模一樣的雙胞胎時,你一定會(hui) 覺得非常有趣,難免會(hui) 忍不住多看兩(liang) 眼。而對於(yu) 雙胞胎父母來說,在一個(ge) 悠閑的午後推著一輛載著雙胞胎的雙人嬰兒(er) 推車可能比開法拉利更有幸福感。其實,雙胞胎不僅(jin) 僅(jin) 是上天送給一個(ge) 家庭的禮物,也是上天給全世界遺傳(chuan) 學家的極大饋贈。

雙胞胎是怎麽(me) 來的呢?

雙胞胎分為(wei) 同卵雙胞胎和異卵雙胞胎兩(liang) 種類型。同卵雙胞胎是由同一個(ge) 受精卵異常分裂形成了兩(liang) 個(ge) 胚胎,由於(yu) 同卵雙胞胎來自同一個(ge) 受精卵,他們(men) 具有完全相同的遺傳(chuan) 物質,因而同卵雙胞胎長相極其相似,有時甚至連他們(men) 的父母都難以分辨。而異卵雙胞胎則是由兩(liang) 個(ge) 獨立的受精卵發育來的,他們(men) 和其他普通的兄弟姐妹一樣,在遺傳(chuan) 背景上平均隻有50%的相似性,因而異卵雙胞胎的長相性別等可能並不相同。

為(wei) 什麽(me) 說雙胞胎是上天送給遺傳(chuan) 學家的禮物?

由於(yu) 雙胞胎共享了非常多的基因,因而在很早以前遺傳(chuan) 學家就開展了雙胞胎實驗來研究先天因素(遺傳(chuan) )和後天因素(環境)對人類疾病和行為(wei) 的影響,並借此估計特定疾病和行為(wei) 的遺傳(chuan) 力。

由於(yu) 同卵雙胞胎和異卵雙胞胎都生在同一個(ge) 子宮裏,並且通常都在同一個(ge) 家庭環境中長大。它們(men) 的不同之處在於(yu) 同卵雙胞胎在遺傳(chuan) 上具有100%的相似性,而平均而言異卵雙胞胎的遺傳(chuan) 相似性隻有50%。如果對某種疾病或者性狀而言,遺傳(chuan) 在其中發揮作用,那麽(me) 我們(men) 可以推測,同卵雙胞胎的在這方麵將比異卵雙胞胎的相似性更高。而如果遺傳(chuan) 在這種疾病或者性狀中壓根不起作用,我們(men) 可以推測同卵雙胞胎和異卵雙胞胎在這方麵的相似度應該是一樣的。

假如就身高這個(ge) 性狀而言,同卵雙胞胎身高相同的概率是95%(即同卵雙胞胎在身高上的相似度為(wei) 95%,), 這95%的相似性是由於(yu) 同卵雙胞胎的遺傳(chuan) 相似性和共享的那部分環境因素(比如同樣的家庭環境等)所導致的,即同卵雙胞胎遺傳(chuan) 相似性+共享環境因素=95%,而他們(men) 在身高上5%的不同則是由於(yu) 他們(men) 不共享的環境因素所導致(比如他們(men) 去了不同的學校讀書(shu) )。

如果同一性別的異卵雙胞胎(因為(wei) 同卵雙胞胎都是同性別,所以最好也選擇同性別的異卵雙胞胎做研究)在身高方麵的相似度為(wei) 55%(即異卵雙胞胎遺傳(chuan) 相似性+共享環境因素=55%),由於(yu) 異卵雙胞胎的平均遺傳(chuan) 相似性隻有同卵雙胞胎的一半。因此我們(men) 用95%-55%得到的40%其實就是同卵雙胞胎在身高方麵遺傳(chuan) 相似性的一半,因而我們(men) 可以估計出同卵雙胞胎身高的遺傳(chuan) 相似性為(wei) 80%,也就是身高這一性狀的遺傳(chuan) 力為(wei) 0.8(遺傳(chuan) 力估計數值的範圍從(cong) 0到1,數值越大表示遺傳(chuan) 因素對指定性狀的影響更大)。除此之外,我們(men) 還可以估計環境因素(包括共享環境和非共享的環境)對身高這一性狀的影響大概是20%。

借助上述雙胞胎研究的設計思路,遺傳(chuan) 學家得以估計出很多人類疾病或者性狀的遺傳(chuan) 力,也由此幫助我們(men) 認識到DNA在多大程度上塑造了我們(men) ,這些發現有些對我們(men) 的認知是顛覆性的,比如遺傳(chuan) 學家在抑鬱症、閱讀障礙、智力、學業(ye) 成就、離婚甚至收入水平等方麵都發現了遺傳(chuan) 的深遠影響。後續博主將會(hui) 對上述表型的遺傳(chuan) 影響進行深入解讀。除此以外,你認為(wei) 我們(men) 人類的哪些其他疾病和行為(wei) 也是受到遺傳(chuan) 影響的呢?歡迎在評論區留言討論。

參考資料

1.《基因:不平等的遺傳(chuan) 》

2. https://medlineplus.gov/genetics/

3. Tenesa A, Haley CS. The heritability of human disease: estimation, uses and abuses. Nat Rev Genet. 2013;14(2):139-149. doi:10.1038/nrg3377

4. 圖片部分原始素材由Servier Medical Art(https://www.servier.com )提供,轉載請注明出處。



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