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Eineiige Zwillinge: Doch Unterschiede in der DNA

Vorgeburtliche Mutationen können Unterschiede im Erbgut verursachen

Zwillinge
Selbst eineiige Zwillinge können sich in ihrer DNA unterscheiden. © digitalskillet/ iStock

Von wegen identisch: Selbst eineiige Zwillinge haben nicht immer das gleiche Erbgut. Schon im frühen Embryonalstadium kommt es in der DNA zu Mutationen, die in einem Zwilling auftreten können und im anderen nicht. Im Schnitt 15 Prozent der eineiigen Zwillinge tragen solche genetischen Unterschiede, wie Forscher im Fachmagazin „Nature Genetics“ berichten. Die Menge dieser mutationsbedingten Unterschiede variiert zwischen einigen wenigen bis zu rund 100.

Gängiger Theorie nach tragen eineiige Zwillinge das gleiche Erbgut. Weil sie aus derselben befruchteten Eizelle entstanden sind, ist auch die DNA-Sequenz ihrer Zellen identisch. Trotzdem kann es bei diesen Zwillingen durchaus Unterschiede im Aussehen, in ihrer Händigkeit, im Verhalten oder in ihrer gesundheitlichen Entwicklung geben. Als Ursache dafür gelten vor allem Umwelteinflüsse, aber auch epigenetische Anlagerungen an der DNA, die die Genaktivität verändern.

Genvergleich bei 387 Zwillingen

Doch auch genetisch müssen eineiige Zwillinge keineswegs immer vollkommen übereinstimmen, wie nun Forscher um Hakon Jonsson von deCODE Genetics auf Island herausgefunden haben. Für ihre Studie hatten sie bei 387 eineiigen Zwillingspaaren und deren Familien untersucht, ob und wie stark sich deren DNA unterscheidet und ob diese Unterschiede sowohl in Körperzellen wie in den Keimzellen vorkommen.

Solche Unterschiede zwischen eineiigen Zwillingen können entstehen, wenn in Zelllinien des einen Zwillingsembryos Mutationen auftreten, nicht aber in denen des anderen. Zeit genug ist dafür, weil sich die Embryos schon in den ersten Tagen nach der Befruchtung trennen. „Bisher war die durchschnittliche Zahl der Unterschiede in den Genomen monozygotischer Zwillinge unbekannt und auch welche Mutationen dies sind und wann sie entstehen, war ungeklärt“, erklären die Forscher.

15 Prozent der Zwillinge haben mutationsbedingte Unterschiede

Ihre Analysen ergaben: Rund 15 Prozent der eineiigen Zwillinge wiesen durch Mutationen bedingte genetische Unterschiede auf. Die Zahl dieser Mutationen schwankt stark und reicht von nur einer bis zu 100 Genveränderungen. Im Schnitt aller untersuchten Zwillingspaare liegen die genetischen Differenzen bei 5,2 Mutationen.

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Die Vergleiche lieferten auch Hinweise darauf, wann diese bei den Zwillingen aufgetretenen Mutationen entstehen. Tragen beispielsweise alle Körperzellen und auch die Keimzellen eines Zwillings eine Mutation, die das Geschwister nicht besitzt, dann muss diese Genveränderung in einem sehr frühen embryonalen Stadium aufgetreten sein – innerhalb der ersten ein bis zwei Wochen nach der Befruchtung. Denn zu diesem Zeitpunkt trennt sich die Zelllinie der Keimzellen von der der Körperzellen ab, wie die Forscher erklären.

Mutation schon kurz nach der Befruchtung

In einigen Fällen tritt die Mutation in einer Zelle der noch gemeinsamen Zygote auf. Wenn sich dann diese Zelle abtrennt und aus ihr der Zwilling entsteht, bekommt nur er die Mutation mit. Mutationen, die bei den Zwillingsprobanden nahezu körperweit auftreten und vererbbar sind, müssen aus einer einzigen Zelllinie stammen, die nur fünf bis sechs Mitosen nach der Bildung der Zygote gebildet wurde“, sagen Jonsson und seinem Team.

Aber auch nach Trennung der beiden Zwillinge können weitere Mutationen auftreten. Je früher dies geschieht, desto weiter ist die Mutation in den Organen und Geweben des Trägers verbreitet. Es gibt auch Fälle, in denen ein Zwilling bei der Trennung der Embryonen sowohl mutierte wie auch nichtmutierte Zellen mitnimmt. Dann teilen nur einige seiner Gewebe die Mutationen mit seinem Zwilling.

Einfluss der Mutationen unterschätzt

„Bisher wurden phänotypische Unterschiede bei monozygotischen Zwillingen generell meist den Umwelteinflüssen zugeschrieben“, sagen Jonsson und sein Team. „Man ging davon aus, dass der Beitrag von sich bei diesen Zwillingen unterscheidenden Mutationen vernachlässigbar sei.“ Doch die neuen Ergebnisse legen nahe, dass dies nicht unbedingt der Fall sein muss.

Das hat auch Bedeutung für die Zwillingsforschung in der Medizin. Denn oft werden Vergleiche eineiiger Zwillinge dort genutzt, um das Ausmaß der erblichen Komponenten bei Erkrankungen zu ermitteln. „Die jetzt festgestellten Unterschiede deuten darauf hin, dass der Beitrag solcher Sequenzveränderungen auf die Krankheitsentstehung in den meisten Modellen unterschätzt wurde“, sagen sie. (Nature Genetics, 2021; doi: 10.1038/s41588-020-00755-1)

Quelle: Nature

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