同卵雙胞胎真的一模一樣嗎?答案顛覆你的認知!

瞻雲 2024-05-20 17:59:03

在大多數人的認知裏,同卵雙胞胎基因一模一樣,應該也長得一模一樣。

其實,他們長得不一樣,即便是基因層面都會不一樣。

即便同卵雙胞胎的DNA母版一樣,他們的基因也會隨著生長發育,不斷産生差異。

除此之外,他們生理特征,哪怕基因相同也會因爲後天環境的細節差異,令他們的差異越來越大。

基因層面的差異是怎樣來的?

首先,基因的每一次複制都會出現少量的錯誤,這些錯誤是隨機的。

隨著年齡增大,錯誤不斷積累,雙胞胎之間的差異自然會越來越明顯。

這就好比兩幅一模一樣的畫,一幅畫放在潮濕環境,一幅畫放在光照環境。一段時間後,雖然還是能看出是“一模一樣”的畫,但某些特征的區別已經越來越明顯。

除了DNA複制錯誤外,還有表觀遺傳上的差異積累。

在人體中,修飾DNA的甲基,就像一把開關基因的“鑰匙”。

當它與DNA胞嘧啶第5位碳原子結合時,便能改變DNA的空間結構,引起基因的沉默或者過表達,從而對人體生理活動帶來廣泛的影響。

甚至就連細胞分化都是由DNA甲基化所調控的。

然而生活習慣、不良嗜好、飲食差異等各種後天環境,會造成DNA甲基化的改變。

這些甲基化改變不僅會對個人健康造成影響,甚至還會影響後代。

例如,當父親攝入高脂肪飲食 (HFD)時,相應的DNA甲基化可能會遺傳給後代,從而損害肝髒糖異生,有增加高血糖症的風險[1]。

通過對比吸煙者和非吸煙者的配子,研究者發現,長期暴露于香煙煙霧中的男性,子女肝髒中相關印記基因具有更高的甲基化,可能影響肝髒功能,導致長期代謝綜合征的發生[2]。

胎兒酒精譜系障礙(FASD)一般認爲母親孕期飲酒是主要風險因素,但通過調查研究卻發現,多達 75% 的 FASD 兒童是由父親酗酒所造成的。後來的研究表明,酗酒與FASD的關聯,正是通過DNA甲基化聯系起來的。

不過,和其它DNA增加甲基化不同,酒精降低了DNA甲基化。相當于反向清除鎖住基因的“鑰匙”,表達了原本沉默的基因,從而導致 FASD的發生。

不僅僅是環境和飲食,一個人長期的心理狀態,也可能改變DNA甲基化譜系,並最終遺傳給後代,從而增加後代自閉症的概率[3]。

總之,一個人的飲食、嗜好、心理狀態等會對自己的DNA甲基化産生影響,影響個人的健康,而且還會遺傳給後代。

很多文章總是從情感、心理的角度分析原生家庭的影響難以擺脫。

其實從表觀遺傳的角度來說,原生家庭的某些影響,其實已經給你的DNA上了一把鎖,不僅影響你自己的一生,甚至可能影響你後代的一生。因爲,你父母對你的原生家庭影響,可以通過DNA甲基化遺傳,進一步影響你的後代。

關于DNA甲基化如何遺傳的,不是這篇的重點,以後再細說了。

一對雙胞胎,哪怕小時候的生活環境再相同,也會隨著逐漸成長,交友、飲食、愛好、心理、學校、伴侶,婚姻等等後天的各種各樣的差異,逐漸有著越來越大的生理差異。

例如,近視往往由表觀遺傳所決定,哪怕他們患上近視的先天風險都是40%。但因爲後天用眼習慣的不同,則可能造成其中一個近視,一個沒有近視。

除了基因層面的差異外,還有一些生理特征是基因與環境共通作用形成的。

例如,指紋。

同卵雙胞胎具有相同的基因,按照正常邏輯,他們也應該擁有一模一樣的指紋才對。

但爲什麽會不同呢?

其實,指紋並不是人類特有,除了所有靈長類都有指紋外,甚至連考拉也有。甚至考拉和人類指紋極其相似,用電子顯微鏡也很難看出區別。

考拉指紋

我們知道,靈長類起源于6000多萬年前。但考拉是有袋類哺乳動物,和人類的親緣差距長達2億年。

對于靈長類和其它的攀援性哺乳動物,我們不難發現。靈長類通過指腹攀援,而其它哺乳動物則是通過爪攀援。

指紋可增加手指對樹木等粗糙表面的摩擦,以及疏通多余的水分,防止水泡出現,並提高觸覺的靈敏性。

指紋上還有對汗液的精密調節機制,確保皮膚角蛋白層的最佳水化,從而最大限度地提高摩擦力,並減少接觸面流體層形成災難性滑移的可能性[4]。

這也是爲什麽,人在應激反應下,手指會大量出汗的原因。

當然,指紋觸覺靈敏度的增加,也更有利于應對突發情況[5]。

幾乎所有關于指紋的研究都指向一個結果,那就是指紋有利于攀援。

可以這麽說,我們那些沒有指紋的遠祖親近,可能早就從樹上掉下來摔死了。

通過這些研究,我們不難猜測,人類指紋很有可能是在2億年前,第一批攀援性哺乳動物誕生時,就已經起源了。

正是因爲指紋起源得如此之早,那個時候人類遠祖的肢體特征和我們具有明顯的差異,那麽指紋和肢體發育基因組有關,那就更容易理解了。

就像我們的手指基礎特征,早在3.8億年前被四足動物的Hoxa13家族基因決定一樣。長達2億年的演化之旅,足以讓我們與早期哺乳動物的肢體形態發生巨大的變化。

在Hoxa13家族基因的控制下,陸地脊椎動物的手指,由魚類祖先鳍條基部的軟骨內成骨發育而成

也正是因爲指紋受到基因的控制,所以雙胞胎的指紋具有相似性。

那雙胞胎指紋,是如何形成差異的呢?

指紋受到環境因素影響很大,主要在于它形成于胚胎的早期。

早在胚胎發育的第10~14周,指肚(volar pads)的基質層細胞在不斷分裂生長的過程中,會對表皮-真皮交界處的細胞進行擠壓,從而導致真皮組織向表皮方向擠壓形成初級紋路。

指肚的分裂成長是受到基因控制的,這是先天性因素。

但是初級紋路會在胚胎發育期間,經曆更爲漫長的過程,才能最終形成指紋。

指紋大約在7個月的時候才會完全成型,子宮內的微環境對它的作用長達4個月之久。

例如胎兒的動作、與羊水、子宮的互相作用,都會有微小的應力作用在細胞分裂上,而皮膚細胞的更新換代很快,微小的差異隨著細胞代系叠代積累,最終讓雙胞胎的指紋,在數月的時間內形成了足夠大的差異。

所以,基因不能決定指紋的最終紋路,就像基因能決定一個人頭發多還是頭發少,但並不能決定具體能長出多少根頭發來。

那爲什麽,皮膚破損之後,重新長出的皮膚指紋依舊不變呢?

在解剖學上,指紋屬于表皮與真皮之間的,向表皮方向凸起的真皮組織。如果破損的皮膚沒有破壞真皮組織的凸起,甚至根本沒有傷到真皮組織,指紋自然就不會被破壞掉了。

但如果真的破壞了真皮凸起,指紋自然也會産生修複的痕迹。如果大肆破壞真皮凸起,也可以導致指紋的嚴重破壞。現實中,一些犯罪分子就會通過破壞指紋來逃過指紋檢測。

雖然指紋是終生不變的,但它並不是不能被破壞的。

除了基因以及後天生理特征的差異外,雙胞胎之間還有著人格、心理、認知、智力上的各種差異,這些差異同樣是通過先天和後天環境一起促成的。

總之,雙胞胎哪怕基因來源相同,樣貌相近,還是有著非常多差異的。

參考

^ Wu H Y , Cheng Y , Jin L Y , et al. Paternal obesity impairs hepatic gluconeogenesis of offspring by altering Igf2/H19 DNA methylation[J]. Molecular and Cellular Endocrinology, 2021(10026):111264.

^Liu, Y., Chen, S., Pang, D. et al. Effects of paternal exposure to cigarette smoke on sperm DNA methylation and long-term metabolic syndrome in offspring. Epigenetics & Chromatin 15, 3 (2022). https://doi.org/10.1186/s13072-022-00437-8

^ Rosenberg K . Sperm Alterations Affect Autism Susceptibility in Offspring[J]. The American journal of nursing, 2021, 121(4):47.

^Yum S M , Baek I K , Hong D , et al. Fingerprint ridges allow primates to regulate grip[J]. Proceedings of the National Academy of Sciences, 2020, 117(50):202001055.

^Scheibert, Leurent, Prevost, et al. The role of fingerprints in the coding of tactile information probed with a biomimetic sensor.[J]. Science (New York, N.Y.), 2009.

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瞻雲

簡介:科普作家,生物學、物理學領域創作者