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不知道自己是雙胞胎?試試這項基因檢測

同卵雙胞胎

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一對同卵雙胞胎兄弟參加俄亥俄州特溫斯堡(Twinsburg,也可意譯為雙子堡)的雙胞胎節(Credit: Josie Gealer/Getty Images)

傑弗里·克雷格(Jeffrey Craig)幼年時候常常發夢自己有一個同卵孿生兄弟。

他說,「這個夢常常出現,總是一樣。在我夢中,有另一個的我在牀上躺在我身邊。這不是一個陌生人,我知道這是另一個我。有點令人驚訝,但我不害怕,實際還感到很放鬆。」

克雷格任職澳大利亞默多克兒童研究所(Murdoch Children’s Research Institute)副教授期間,獲知存在一種「雙胞胎消失綜合徵」,即雙胞胎其中一個可能會在母親腹中生長發育的早期死亡,而父母或醫生都不知道,其殘體可能留在母親子宮裏,其組織也可能解體,細胞被另一個孿生胎或胎盤所吸收。克雷格獲知後,不由得懷疑他幼年這個夢是否另有深意,是否與此有關。

克雷格說,「我開始懷疑我的夢是否為一個久遠的記憶,那時我和我的孿生兄弟睡在同一個子宮中。」克雷格現在是澳大利亞迪肯大學醫學院(Deakin University School of Medicine)的表觀遺傳學和細胞生物學講師,以及澳大利亞雙胞胎研究中心(Twins Research Australia)的副主任。

最近科學界有關消失雙胞胎的研究或許能幫助他解答這個謎題。這項研究克雷格沒有參與,但他參加了同行評審。

一個全球雙胞胎研究小組研發了一種檢測方法,可以判斷一個人在母親腹中時是否曾經是同卵雙胞胎,而不管另一個雙胞胎是否還活著,或者出生之前就已消失。該方法的凖確率約為60-80%。克雷格認為這是雙胞胎研究的一個重大成就。他本人對此方法也非常好奇。

他在電子郵件中說,如果研究人員成功研發出一個可靠的檢測方法,確定某些人曾在子宮內失去自己的孿生兄弟(或姐妹),「那我就可以測試我的假設,這即是說,我會做夢,認為有另一個我睡在我身邊,是因為我開始有生命的時候是一個雙胞胎。」

胎兒懷孕時曾經是雙胞胎的機率比許多人意識到的要高,但是生產雙胞胎的機率卻只有1.3%。根據一項研究,在所有自然受孕的孕婦中,多達12%可能一開始懷的是雙胞胎,但其中大約八分之一的雙胞胎中有一個會在懷孕期間消失,最後母親只生下一個孩子。

左撇子的人的機率可能更高,因為雙胞胎是左撇子的可能性較非雙胞胎的高。一般人中有9%是左撇子,同卵雙胞胎中左撇子的比率為15%,異卵雙胞胎是12%。

一些專家說,幫助人們發現他們是否曾為雙胞胎,或許會對他們的健康有重大幫助,這也可能有助於科學家了解同卵雙胞胎及其早期發育情況,因為有關的許多方面仍然神秘無解。

同卵雙胞胎

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同卵雙胞胎參加俄亥俄州雙子堡的雙胞胎節。同卵雙胞胎是指同一枚受精卵分裂為二的雙胞胎(Credit: Josie Gealer/Getty Images)

神秘的雙胞胎

這些科學家最初並不是想要測試某些人是否在娘胎裏曾經是雙胞胎。相反,他們最初的目的是研究更為基本的問題:尋找雙胞胎的表觀基因組的差異。所謂表觀基因組是指記錄人類基因組並能遺傳給後代的一系列化學標記。這項研究能幫助科學家更好地理解同卵雙胞胎是如何形成以及形成的原因。

同卵雙胞胎,也被稱為單卵雙胞胎,是單一卵子與單一精子受精後早期分裂而形成。要找到卵子分裂的原因相當困難。現在的主要假說指受精卵分裂是隨機發生。大自然中只有人類、狗、牛、馬和豬,這幾類極其少數的物種會有同卵雙胞胎。從進化的角度來看,同卵雙胞胎的存在沒有意義,因為只有生產具有遺傳多樣性的後代才能提高物種的生存機會。

領導這項研究的阿姆斯特丹自由大學(Vrije Universiteit Amsterdam)雙胞胎研究和表觀遺傳學專家珍妮·范東恩(Jenny van Dongen)說,「我們對人體的了解已很多,但儘管經過多年的研究,我們仍然不知道同卵雙胞胎從何而來。這是人類生物學中尚未解開的謎團之一。」

研究人員最初想調查所謂的表觀基因(即控制基因的開啟或關閉,位於基因頂部的化學標記)在雙胞胎形成過程中的作用。因為隨著環境或生活方式的變化,人體基因組會添加或刪除這些表觀遺傳標記。表觀基因組變化過程的作用已經在創傷研究和癌症預防等不同領域得到了研究。科學家發現人體胚胎剛形成之時,表觀遺傳變化對人類早期發育至關重要。

特別是DNA甲基化(一種被稱為「甲基組」的化學小標籤被添加到DNA中的過程)有助於調節胚胎基因的功能,從而促進健康發育。

為了找出不同水平的DNA甲基化是否也在雙胞胎的形成中起作用,研究小組分析了英國、澳大利亞、荷蘭和芬蘭的3046個現有的同卵雙胞胎DNA樣本的甲基化水平。他們將這一組同卵雙胞胎的甲基化模式與作為對照組的另外3396對異卵雙胞胎的DNA甲基化模式進行了比較。這確保了這兩組雙胞胎盡可能相似,都是共用一個子宮的雙胞胎,唯一的區別是,同卵雙胞胎是由一個分裂的卵子產生。

研究人員在同卵雙胞胎的樣本中發現了一種典型的甲基化模式,即一種分子特徵,或稱為表觀遺傳特徵。他們分析同組人在生命不同時間點採集的樣本,發現這種模式始終穩定如一。

這種甲基化模式在同卵雙胞胎形成過程中的確切作用尚不完全清楚。這可能是卵子分裂留下的一種化學疤痕,也可能是導致受精卵一分為二的原因。

但如同研究報告指出,發現同卵雙胞胎表觀基因組獨有並穩定的特性,從而產生了一個出乎意料的結果:由於同卵雙胞胎會一輩子保持某種表觀遺傳特徵,因而可以用此特徵來找到出生時另一孿生同胞已消失的同卵雙胞胎。

利用這一發現,研究人員開發了一種判斷某人是否是同卵雙胞胎的算法,然後應用於新的數據集。根據檢測得到的數據,這個算法的凖確率可達60-80%。

這意味著即使出生幾十年後,同卵雙胞胎存活的其中一人也可以通過一個簡單的頰拭子檢測得知自己是雙胞胎。

同卵雙胞胎

Science Photo Library
同卵雙胞胎和異卵雙胞胎的區別並非總是很明顯(Credit: Science Photo Library)

范東恩說,「我們不知道這個檢測是否100%凖確,但我們可以嘗試一些東西,比如較複雜的數學算法。」

目前此項檢測只適用於同卵雙胞胎。非同卵,即異卵雙胞胎的形成方式完全不同,異卵雙胞胎是一位母親同時排出兩個卵子,各自與不同的精子受精而懷孕。

在基因上,異卵雙胞胎的相似如同兄弟姐妹一樣。與同卵雙胞胎相比,人們對影響異卵雙胞胎機率的因素較為了解。例如,已知年齡較大的母親,以及來自異卵雙胞胎常見家庭的母親,生下異卵雙胞胎的可能性較高。種族也是一個因素。尼日利亞人擁有異卵雙胞胎的機率最高,為每1000名新生兒中就有40.2個,而日本人的機率最低,每1000名新生兒有10.45人。

失去的雙胞胎?

這項檢測可以為一系列與雙胞胎有關的科學問題提供新的線索,首先,可以較清楚地確定誰是雙胞胎。在個人層面上,有助克服因自己身份的不確定性,以及可能曾失去孿生兄弟或姐妹所感受的痛苦。

加州大學富勒頓分校(California State University, Fullerton)心理學教授南希·L·西格爾(Nancy L Segal)是研究雙胞胎的專家,發表了有關被分開的雙胞胎研究的新著《刻意分開》(Deliberately Divided )。她說,「就諸多方面而論,這可以說是生物學的一個重大突破。」

「首先為同卵雙胞胎的生物學過程提供了新的認識。其次有助於識別同卵雙胞胎其一死亡但另一存活的個案。另外在無法立即作DNA檢測情況下,能夠確認同卵雙胞胎出生時懷疑被人調換的案子。」

西格爾經常收到一些人的電子郵件,他們想知道自己是否曾有過失去的雙胞胎。

西格爾說,「一些人告訴我,他們一直在接受治療,後來意識到問題的根源在於他們有一個出生時已死的同卵雙胞胎。他們說為此感到失落。這些人對此真的很在意。」

參與開發該檢測的研究員范東恩已經收到了大約30封想要檢測者的電子郵件。有的是母親說,她們在懷孕期間有流產的跡象,懷疑自己失去了一個雙胞胎兒。其他只是直覺認為自己可能有失去的孿生同胞。

加拿大英屬哥倫比亞大學(University of British Columbia)名譽教授朱迪思·霍爾(Judith Hall)從事雙胞胎研究已有50年,是遺傳學和兒科學領域的世界級權威。她的女兒認為自己是同卵雙胞胎,不過霍爾懷孕時沒有任何跡象。

霍爾直言道,「她知道自己有一個雙胞胎姐妹。她是做夢知道的。」

不過西格爾懷疑人們對失去的孿生同胞能夠有產前的記憶。

她說,「這個想法很浪漫。但我是一名科學家,對這一可能性我持開放態度,但到目前為止我還沒有看到任何事實證明。在我研究過的所有一出生即與孿生同胞分開養大的雙胞胎中,沒有一個意識到自己是雙胞胎出生。(知道真相後)他們和我們一樣感到驚訝。」

什麼時候變成一胎?

雙胞胎其一消失的原因有各種各樣的假說。

西格爾說,「可能是某個胎兒出了問題,或者可能是母親沒有足夠的孕育空間。人類子宮是為一個而不是兩個胎兒設計的。這可能只是為了確保雙胞胎中活下來的那個能夠健康孕育。」

如果雙胞胎其一在懷孕12周之前消失,懷孕的母親有很大可能不知道,因為很少會在這樣早的時間做超聲波檢查。

范東恩說,「在醫學術語中,這被稱為『雙胞胎消失綜合徵』,因為在早期的超聲波檢查中能聽到兩個心臟跳動聲,但後來其中一個會消失不再聽到。不過,懷孕期失去雙胞胎其中一個胎兒的母親寧願稱其為死產。」

有時能夠看到雙胞胎中死去那個的殘骸。有的10周之前死亡的胎兒會枯幹如木乃伊,稱為「紙片胎」(paper doll fetus),是一種罕見的妊娠現象。這個已死的胎兒是在活著的雙胞胎的膜和子宮壁之間被壓平。每12,000宗懷孕就會發生一例。

雙胞胎研究員克雷格說,「像一小塊羊皮紙,看起來像小嬰兒。」

更罕見的是胎中胎(fetus-in-fetu),或稱「寄生雙胞胎」(parasitic twin),即雙胞胎中的一個被另一個吸入體內,而且另一個體內會一直保留被吸入雙胞胎的殘體。

范東恩說,「通常,寄生殘體是一個類似脊椎的結構。還可能有毛髮和肢體的某些部分。」

胎內胎極其罕見。每50萬個生產的嬰兒中約有一例,迄今全球報告的胎內胎病例也只有200宗。

克雷格說,「如果某人覺得體內可能長了個腫塊,待他們成年後去檢查,發現X光片顯示原來是有個雙胞胎藏在他們的腹腔中,你可以想象,那會是如何的震驚。」

在異卵雙胞胎的個案中,死去的雙胞胎的遺傳物質可能會進入另一個存活的雙胞胎內。2015年就發生一個引人注目的病例,一名男子接受生育治療時,發現他的精子只有90%是他自己的,另外10%則屬於他已死的異卵雙胞胎兄弟。當他和他的異卵雙胞胎兄弟還在母體子宮時,他吸收了雙胞胎兄弟的一些細胞,實際上成為他和他雙胞胎兄弟的混合體。

科學界曾經認為,在發育早期,雙胞胎或三胞胎之間的細胞傳遞是非常罕見的現象,但實際上並不是那麼罕見。大約8%的異卵雙胞胎和21%的三胞胎會有兩種血型:這使他們成為奇美拉嵌合體(chimera,希臘神話中一種獅頭羊身蛇尾的怪物),即兩種細胞系統融合的生命體。

同卵還是異卵?

甚至同卵雙胞胎和異卵雙胞胎之間的區別也不像人們曾經認為的那麼明顯。例如,人們曾經認為同卵雙胞胎總是共用一個胎盤,而異卵雙胞胎各有自己的胎盤。

悉尼的數字營銷業者克萊爾·周(Claire Chow)在懷孕10周時做了超聲波檢查,她被告知有兩個羊膜囊和兩個胎盤,因此她懷的是異卵雙胞胎。

但當她的女兒瑪德琳(Madeline)和米婭(Mia)出生時,她注意到兩個女兒看起來完全一樣。唯一的區別是瑪德琳的臉比較圓,米婭的鼻子上有一個小斑點。在兩個女孩成長期,陌生人看到都會說她們長得「實在太像」了。到四歲時,這對雙胞胎做了DNA檢測,結果顯示兩人的DNA是99.99%相同。

雙胞胎節

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雙胞胎節已經舉辦超過40年(Credit: Getty Images)

克萊爾說,「兩個女孩各在臉的相反一邊有一個完全相同的雀斑。她們有相反的斜眼。都是右撇子,但瑪德琳更小的時候用的是左手。」

25%的同卵雙胞胎會有這種鏡像特徵,因此稱為鏡像雙胞胎。鏡像雙胞胎的胎記、器官和慣用手都會相反,如果一個是左撇子,另一個就可能是右撇子。

同卵雙胞胎還有一個可彼此救命的特性。他們可以彼此移植器官而不需要人為抑制免疫系統。他們的身體一般可輕易接受對方的器官。

一出生即需檢測?

考慮到同卵雙胞胎如此重要的屬性,克雷格和西格爾主張所有雙胞胎出生時都做DNA檢查,以查明他們是同卵還是異卵。

西格爾說,「有些人認為對雙胞胎進行DNA檢查沒有必要,但我認為他們被誤導,因為這個檢測能揭示有關身世的深刻信息。」

今後如果能檢測出某些一胎獨生的人實際本是雙胞胎,這可能會給整個生物學研究和醫療領域帶來突破。

霍爾目前正試圖獲得資金,將這項新檢測用於患有神經管缺陷和關節攣縮等先天性畸形症狀的一胎獨生子。因為同卵雙胞胎患這些疾病,以及腦癱的機率較高,因此對這些患者做表觀遺傳特性檢測,有可能發現這些患者在妊娠時本是同卵雙胞胎。

范東恩說,「我們還不完全了解腦癱的病因。如果我們能確定大量腦癱患者曾經有過同卵雙胞胎兄妹,那麼我們可能會找到更好的治療靶點。」

范東恩的研究團隊已公布了檢測算法,以便其他人可以使用。

曾經常常夢到自己有一個消失的孿生同胞的克雷格,打算在檢測方法的凖確率提高後去做檢測。

他說,「我認為我會有一個孿生同胞。我是家裏最大的孩子,天生孤僻。我記得上幼兒園的時候,就常躲在小屋子後面。如果我有一個雙胞胎兄弟,我可能會比較善於社交,因為有一個雙胞胎兄弟可以教我如何與人交往。」

然而,對於最終得到答案後會怎麼樣,克雷格仍然感到很困惑。他說,「問題是,這對我意味著什麼?我的父母又如何?會給我們帶來傷痛嗎?我必須認真考慮我是否需要這些信息。不過也許好歹會有個了結吧。」

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