Однояйцевые близнецы не имеют 100% ДНК
Однояйцевые близнецы формируются из одного яйца и получают один и тот же генетический материал от своих родителей, но это не означает, что они генетически идентичны к моменту своего рождения.
Это потому, что так называемые однояйцевые близнецы улавливают генетические мутации в утробе матери, поскольку их клетки сплетают новые цепи ДНК, а затем распадаются на все больше и больше клеток. Согласно новому исследованию, в среднем пары близнецов имеют геномы, которые различаются в среднем на 5,2 мутаций, возникающих на ранней стадии развития.
«Одно особенно удивительное наблюдение заключается в том, что во многих парах близнецов некоторые мутации переносятся почти всеми клетками одного близнеца, но полностью отсутствуют в другом», – сказал Зиюэ Гао, доцент генетики Университета Пенсильвании, который не участвовал в исследовании. исследования, говорится в электронном письме.
Авторы исследования подсчитали, что примерно в 15% пар идентичных близнецов один из них несет «значительное» количество мутаций, которых нет у другого.
«Это может быть от 10 до 15 мутаций», – сказал старший автор исследования Кари Стефанссон, генеральный директор deCODE genetics, дочерней компании биофармацевтической компании Amgen, изучающей геном человека. В исследовании не уточняется, где именно в геноме возникают эти мутации, и возникают ли они в основном в генах, кодирующих определенные виды белков; По словам Стефанссона, это может быть областью будущих исследований.
Двойникование происходит, когда одна оплодотворенная яйцеклетка, называемая зиготой, разделяется и дает начало двум отдельным эмбрионам; это обычно происходит через один-семь дней после оплодотворения, сказал Стефанссон, хотя в более редких случаях, двойникование может происходить между 8 и 13 днями. Чем позже происходит разделение, тем больше клеток будет накоплено, когда близнецы разделятся.
По словам Гао, когда у одного близнеца много мутаций, а у другого нет, возможно, что братья и сестры отделились друг от друга на очень раннем этапе развития, вскоре после того, как их общая яйцеклетка впервые разделилась на две отдельные клетки.
Кроме того, яйцо могло разделиться после того, как накопилось около дюжины клеток, но этот кластер клеток не делился между ними равномерно. Вместо этого один близнец (то есть половина зиготы), возможно, зацепил скопление клеток, которые в основном произошли от одной родительской клетки и, следовательно, несли общие мутации, в то время как другой близнец получил скопление клеток без этих мутаций, сказала она.
«Некоторые из них, вероятно, несущественны… а некоторые из них могут привести к заболеваниям», – сказал Стефанссон. В исследованиях близнецов, которые ученые используют для изучения того, имеют ли генетические или экологические факторы большее влияние на данный признак, «нам придется учитывать влияние этих мутаций», – сказал он.
Новое исследование, опубликованное 7 января в журнале Nature Genetics, предлагает этот уникальный снимок раннего развития, потому что авторы проделали умную детективную работу, используя ДНК трех поколений людей.
Эти люди включали 387 пар однояйцевых близнецов и две пары тройняшек, а также их родителей, супругов и детей. (Тройняшки также были монозиготными, что означало, что они были разделены из одного яйца.) Посредством секвенирования полных геномов всех этих членов семьи команда смогла отследить, какие мутации появились у каких близнецов, и какие из этих мутаций затем передались потомкам близнецов. .
Если мутация передается через несколько поколений, это указывает на то, что это мутация зародышевой линии – та, которая проявляется в яйцеклетках, сперматозоидах и их предшественниках. Авторы отмечают, что если та же самая мутация появляется и в соматических (не репродуктивных) клетках родителя, вероятно, эта мутация возникла во время их раннего развития.
Это связано с тем, что в первые несколько недель после оплодотворения ни одна клетка не должна стать половой клеткой, поэтому все клетки могут унаследовать одни и те же мутации. После того, как клетки дифференцируются в зародышевые и соматические клетки, новые мутации, которые появляются в соматических клетках, не передаются детям человека, в то время как новые мутации в половых клетках могут.
Таким образом, «если такая мутация обнаруживается как в крови близнецов, так и передается их потомству, эта мутация произошла во время их раннего развития», когда все клетки были тесно связаны между собой, – сказал Гао.
В дополнение к отслеживанию мутаций между поколениями, авторы искали мутации, которые были общими для группы близнецов, но не присутствовали во всех их клетках. Это явление, известное как мозаицизм, указывает на то, что мутация произошла после оплодотворения яйца, но до того, как яйцо раскололось, поскольку оба брата и сестры несут причуду, сказал Гао.
Используя оба этих метода, команда смогла точно определить, какие мутации возникли в этом узком окне раннего развития, и как часто у одного близнеца была мутация, а у другого – нет. Короче говоря, они обнаружили, что нельзя предположить, что однояйцевые близнецы имеют идентичную ДНК.
Одним из ограничений исследования является то, что авторы собрали ДНК из мазков со щек и образцов крови, но они не собрали ДНК, скажем, из спермы или яйцеклеток, сказал Гао. Она отметила, что если будет секвенировано больше тканей, авторы, вероятно, определят больше эмбриональных мутаций и смогут лучше определить эти мутации до определенной стадии развития на основе их частоты в разных тканях.
Кроме того, авторы отметили, что они не знали, у каких близнецов общий амниотический мешок, плацента или хорион – мембрана, которая дает начало фетальной части плаценты. Обладая этой информацией, они могли определить, связано ли совместное использование этих структур с количеством или временем генетических мутаций на раннем этапе развития.
На данный момент вывод из текущего исследования состоит в том, что ученые не должны предполагать, что однояйцевые близнецы имеют 100% идентичную ДНК; такие предположения могут привести к переоценке влияния окружающей среды, в то время как в действительности генетическая мутация может быть источником данного заболевания или признака, сказал Стефанссон.
Однако «такие геномные различия между однояйцевыми близнецами все еще очень редки, порядка нескольких различий в 6 миллиардов пар оснований», при этом пары оснований являются строительными блоками ДНК, сказал Гао. Неясно, сколько из этих небольших мутаций приведет к функциональным изменениям, которые изменят работу клетки, и в целом: «Я сомневаюсь, что эти различия будут иметь заметный вклад в фенотипические изменения. [or observable] различия в исследованиях близнецов », – добавила она.
В нашем Telegram‑канале вы найдёте новости о непознанном, НЛО, мистике, научных открытиях, неизвестных исторических фактах. Подписывайтесь, чтобы ничего не пропустить.
