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一个卵细胞和两个精子的“三角恋”:结局意想不到
2019-03-13 20:28:55  出处:科普中国  作者:孟尧 编辑:上方文Q   点击可以复制本篇文章的标题和链接

本文专家:孟尧,上海交通大学医学院医学博士

能够一次拥有两个宝宝,是许多想当爸爸妈妈的人梦寐以求的福气。但实际上,人类双胞胎的自然发生率并不低:全世界范围内,平均每80个活产儿中就有1对双胞胎,也就是说,平均每40个小孩中会存在1个双生子。

然而由于种族或者地理差异,双胞胎的自然发生率差异很大,亚洲为6‰,欧美国家为10-20‰,非洲高达40‰。

最近,著名医学期刊《新英格兰医学杂志》发布了一篇新论文,内容是澳大利亚科学家Michael Gabbett发现了一对“半同卵双胞”龙凤胎,他们来自母亲的基因完全一样,来自父亲的基因却只重合一部分

一个卵细胞和两个精子的“三角恋”:结局意想不到

那么这个“半同卵双胞胎”到底是怎么回事呢?与同卵双胞胎和异卵双胞胎又有何不同呢?下面就为大家解答一下。

双胞胎形成的“第三种方式”

一般意义上双胞胎被分为两类:同卵双胞胎和异卵双胞胎。

同卵双胞胎为1个卵细胞和1个精子结合生成的受精卵分裂并独立发育而来,双胞胎的基因几乎完全相同,因此他们性别一致,外表看起来也一模一样。

一个卵细胞和两个精子的“三角恋”:结局意想不到
Gabbett MT,Laporte J, Sekar R, Nandini A, McGrath P, Sapkota Y, et al. Molecular Supportfor Heterogonesis Resulting in Sesquizygotic Twinning. N Engl J Med. 2019;380(9):842-9. 孟尧裁剪、整合、标注

异卵双胞胎则为两个完全不同的受精卵发育而来。理论上,异卵双胞胎共享50%相同基因,这与普通的兄弟姐妹之间共享50%相同基因没有什么区别,因此他们可以是性别不同的龙凤胎,外表也各有特点。这也是为什么有的双胞胎长得像有的不像的原因。

一个卵细胞和两个精子的“三角恋”:结局意想不到
Gabbett MT,Laporte J, Sekar R, Nandini A, McGrath P, Sapkota Y, et al. Molecular Supportfor Heterogonesis Resulting in Sesquizygotic Twinning. N Engl J Med. 2019;380(9):842-9. 孟尧裁剪、整合、标注

从上面两种情形来看,双胞胎基因相似度要么是100%(同卵双胞胎),要么是50%(异卵双胞胎)。那么介于两者之间的情况会存在吗?

这次的发现用事实告诉我们真的存在——这对“半同卵双胞”龙凤胎的基因相似度为89%。

那这到底为什么呢?

一个卵细胞和两个精子的“三角恋”:结局意想不到
Gabbett MT,Laporte J, Sekar R, Nandini A, McGrath P, Sapkota Y, et al. Molecular Supportfor Heterogonesis Resulting in Sesquizygotic Twinning. N Engl J Med. 2019;380(9):842-9. 孟尧裁剪、整合、标注

为什么会出现“半同卵双胞胎”?

起初,这位28岁的准妈妈在孕6周的超声报告显示宫内含有一个胎盘两个羊膜囊,诊断为“同卵双胎”,然而孕14周的报告让人大吃一惊:双胞胎宝宝居然是龙凤胎!

随后的基因检测发现,两个胎儿来自母系的基因100%相同,来自父亲的基因为嵌合体有77.7%相同。总体而言,他们的基因相似度达89%。也就是说,两个宝宝有一套共同的母系基因,而共享两套父系基因。

一个卵细胞和两个精子的“三角恋”:结局意想不到
Gabbett MT,Laporte J, Sekar R, Nandini A, McGrath P, Sapkota Y, et al. Molecular Supportfor Heterogonesis Resulting in Sesquizygotic Twinning. N Engl J Med. 2019;380(9):842-9. 孟尧裁剪、整合、标注

参考之前的研究,这种情况的发生存在两种可能性。第一种可能性是,卵细胞在受精之前分裂为两个卵细胞,但并未完全分开,随后分别和不同的精子完成受精过程。卵细胞发生分裂的情况——卵细胞孤雌生殖激活——确实存在,但要么不受精发展为胚胎样畸胎瘤,要么失去重塑精子染色质的能力而停止妊娠。

一个卵细胞和两个精子的“三角恋”:结局意想不到
图 | Giltay JC, Brunt T, Beemer FA,Wit J-M, Ploos van Amstel HK, Pearson PL, et al. Polymorphic Detection of aParthenogenetic Maternal and Double Paternal Contribution to a 46,XX/46,XYHermaphrodite. The American Journal ofHuman Genetics. 1998;62(4):937-40. 孟尧裁剪、整合、标注

第二种可能性是科学家曾提出的“异源细胞分裂”学说,也是此次发现者Michael  Gabbett更认同的解释:2个精子同时和1个卵母细胞结合形成三倍体受精卵,在“三极纺锤体”的作用下分裂为3种二倍体细胞,两种均含有一套父系和一套母系的染色体,这两种细胞继续发育成两个胚胎;而另外一种含两套父系的染色体,在发育过程中生长停滞死亡,由此发育而来的双胞胎也被称为“半同卵双胞胎”。

一个卵细胞和两个精子的“三角恋”:结局意想不到
Gabbett MT,Laporte J, Sekar R, Nandini A, McGrath P, Sapkota Y, et al. Molecular Supportfor Heterogonesis Resulting in Sesquizygotic Twinning. N Engl J Med. 2019;380(9):842-9. 孟尧裁剪、整合、标注

这种情况实为罕见,因为Michael Gabbett团队随后对既往诊断为“异卵双胞胎”的968对双胞胎进行检测,并未发现半同卵双生的证据。

“半同卵双胞胎”的发育情况如何?

由于半同卵双胞胎发育自同一个三倍体受精卵,因此这两个胎儿几乎不可避免地出现了嵌合状态:两者体内均检测到46,XX/46,XY核型,只不过比例不同。XX/XY嵌合比例接近的发育为男孩(47:53),而比例较大的发育为女孩(90:10)。

起初,两个小宝宝出生阿普加评分良好,且超声检查未见生殖系统异常表现,然而女宝宝在出生时发生下腔静脉栓子脱落导致右上肢紫癜,肝素治疗无效后进行手术截肢。

3岁体检时发现性腺发育异常,这将增加未来罹患癌症的风险,因此医生进行了预防性卵巢切除术。

除此之外,这对双胞胎发育正常。

一个卵细胞和两个精子的“三角恋”:结局意想不到
Gabbett MT,Laporte J, Sekar R, Nandini A, McGrath P, Sapkota Y, et al. Molecular Supportfor Heterogonesis Resulting in Sesquizygotic Twinning. N Engl J Med. 2019;380(9):842-9. 孟尧裁剪、整合、标注

实际上,早在2007年美国科学家Vivienne Souter就报道了全球第一对半同卵双胞胎,但他们是在出生后才被确认为半同卵双胞胎。

两个宝宝也表现了不同程度的嵌合核型,男宝宝发育正常,而另一个宝宝则表现为真两性畸形。

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