Biologi

Tvillingar är lika, men inte identiska

Valentin Voistinov

Hur lika är två enäggstvillingar? Det är en ganska svår fråga att besvara, eftersom utseende är subjektivt. Någon som har känt ett par tvillingar för en längre period kommer att ha det enklare att urskilja mellan dem än någon som nyligen har träffat dem. Men jag tror ändå vi kan vara överens om att det finns skillnader i tvillingars utseende, även om de inte är särskilt stora. Hur kommer det sig att två individer kan vara så lika, men ändå inte identiska?

Den biologiska termen för enäggstvillingar är monozygota tvillingar. Namnet härstammar från att båda tvillingarna växer från en och samma zygot. En zygot är en äggcell som har blivit befruktad av en spermie och har i konsekvens DNA som är en blandning av vardera föräldrars arvsmassa. Efter ett tag kommer zygoten att börja dela på sig och bilda en bolliknande cellmassa. I ett vanligt graviditet kommer den här eventuellt att växa till ett foster, men i vissa fall kan cellmassan spontant dela på sig, vilket resultera i två foster istället. På detta sätt förekommer monozygota tvillingar. Eftersom båda tvillingar härstammar från samma zygot kommer de även att identiskt DNA. 

Skillnaden mellan enäggstvillingar (monozygotic) och tvåäggstvillingar (dizygotic). Monozygota tvillingar utvecklades från samma zygot och har i konsekvens ett identiskt genom. Tvåäggstvillingar utvecklades från två olika zygot och har då två olika genom. Bild av Trlkly

Vad är konsekvensen av identiskt DNA? Enkelt sagt avgör DNA en organisms utseende, vilket innebär att två individer med samma DNA borde ha ett identiskt utseende.

DNA utgör en organisms genom, vilket är samtliga gener i ett DNA. Dessa gener kodar för specifika proteiner som i sin tur bygger upp en organism. Gener består av en sekvens molekyler som kallas kvävebaser och ordningen på dessa avgör vilket protein som ska syntetiseras. De fyra kvävebaser som används i vårt genom är: adenin, guanin, cytosin och tymin

Det DNA som ärvs har man kvar livet ut och kan bara ändras under extrema förutsättningar. Men dessa ändringar skulle då bara ske på enskilda platser. Varför är monozygota tvillingar då inte identiska om deras DNA är exakta kopior av varandra? Det har att göra hur olika gener uttrycks och förklaras med hjälp av en gren av biologi som kallas epigenetik som just handlar om hur gener uttrycks.

En illustration av en DNA-molekyl. Mellan den gula ryggraden befinner sig kvävebaserna. Bild av Forluvoft.

I en människas genom finns det i genomsnitt 20 000 olika gener, men det betyder inte att varje gen är aktiv eller uttrycks till samma grad. Det finns ett flertal olika sätt gener kan regleras eller blockeras och här kommer jag presentera två. 

Det första sättet är genom en mekanism som kallas DNA-metylering. Mekanismen går ut på att blockera en gen med hjälp av ett kemisk ämne som kallas metylgrupp. Den här metylgruppen kan binda till en specifik gen på DNA-molekylen och på sätt blockera den från att koda för ett protein. Av de fyra kvävebaserna i ett DNA binder sig metylgruppen enbart till cytosin. DNA-metylering fungerar i grunden lite som en av-knapp för gener. Genom att avaktivera vissa gener kommer vissa proteiner inte syntetiseras och på så sätt ändra en organisms egenskaper. 

Ett annat sätt gener kan regleras är genom histonmodifiering. En histon är ett protein som oftast definieras som “packproteiner”. Deras uppgift är nämligen att packa DNA-molekylen för minimera platsen den tar, vilket görs genom att linda DNA molekylen runt histonerna. För att då modifiera histonerna kan olika sorters kemiska grupper binda sig till proteinet. En sådan grupp är acetylgrupp. Genom att binda sig till en histon påverkas hur DNA-molekylen packas, vilket i sin tur ändrar geners åtkomlighet. På detta sätt kan mängden protein som syntetiseras regleras. Om DNA-metylering fungerar som en av-knapp, då fungerar histonmodifiering mer som en volymknapp.

En illustration av DNA-metylering och histonmodifiering. Bild av National Institutes of Health, men redigerad och ändrad av Valentin Voistinov

Likt genomet, kan DNA-metylering och histonmodifiering också ärvas. På så sätt utgör dessa ett andra genom; ett epigenom. Men processen är komplicerad och inte lika säker som DNA-nedärvning. Utöver det har epigenomet också en möjlighet att ändras beroende på miljön.

Så även om tvillingar har ärvt samma genom och epigenom från sina föräldrar, har epigenomet kunnat ändrats under utvecklingsfasen medan genomet har hållit sig oförändrat. Det innebär genuttrycket skiljer sig mellan tvillingarna. Somliga gener hålls inaktiva medan andra regleras. Konsekvensen av det är att tvillingarna får olika egenskaper, till exempel deras längd. Men eftersom de fortfarande har ett identiskt genom ser vi fortfarande en stark likhet mellan två tvillingar.

Källor som användes i den här artikeln

Carey, Nessa ; The Epigenetic Revolution; , 2011.

Bild 1 av Trlkly Publicerad 2010-04-30 https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Identical-fraternal-sperm-egg.svg

Bild 2 av Forluvoft Publicerad 2008-01-16 https://commons.wikimedia.org/wiki/File:DNA_simple2.svg

Bild 3 av National Institutes of Health Publicerad 2005 https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Epigenetic_mechanisms.jpg#file

Omslagsbild av National Cancer Institute https://unsplash.com/photos/J28Nn-CDbII