• Nur acht von 10.000 Menschen kommen genetisch fast identisch, als eineiige Zwillinge, auf die Welt - die Gründe dafür stellen Forschende noch immer vor Rätsel.
  • In einer neuen Studie veröffentlicht ein Forschungsteam jetzt eine bedeutende Entdeckung.
  • Dieser Fund könnte auch für Menschen, die ohne Zwilling geboren wurden, von großem Interesse sein.

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Es wird geschätzt, dass rund zwölf Prozent aller Schwangerschaften mit Mehrlingen beginnen, letztlich aber nur ein Kind geboren wird. Zwillingsgemeinschaften dieser Art dürften größtenteils zweieiig sein. Genau weiß man das nicht.

Ebenfalls unklar ist, wie eineiige Zwillinge überhaupt entstehen. Genetische Besonderheiten konnten bislang nicht entdeckt werden und scheinen auch keine Rolle zu spielen. Denn das Phänomen tritt praktisch nie innerhalb einer Familie gehäuft auf. Liegt es also an einem Zufall, dass Menschen als Zwillinge auf die Welt kommen? Und wenn ja - welche biologischen Prozesse sind dafür verantwortlich?

Eine Studie könnte jetzt Antworten auf einige der bis dato ungeklärten Fragen in der Zwillingsforschung geben: Ein internationales Forschungsteam um die Zwillingsforscherinnen Jenny van Dongen und Dorret Boomsma von der Vrije Universiteit Amsterdam entdeckte im Erbgut identischer Zwillinge ein einzigartiges molekularbiologisches Muster. Es ist allen eineiigen Zwillingen gemeinsam und unterscheidet sie von anderen Menschen.

Studie suchte nach biochemischen Besonderheiten von eineiigen Zwillingen

Boomsma und ihr Team werteten Angaben aus öffentlichen Datenbanken zur Epigenetik von mehr als 6.000 Menschen aus. Die meisten waren eineiige oder zweieiige Zwillinge, die für eine allgemeine Analyse eine Blut- oder Speichelprobe abgegeben hatten. In den enthaltenen Immunzellen oder Mundschleimhautzellen isolierten die Forschenden das Erbgut und untersuchten seinen molekularen Aufbau.

Dabei fahndeten sie gezielt nach systematischen Unterschieden zwischen eineiigen Zwillingen und den anderen Datenspendenden. Der eigentliche genetische Text der DNA spielte dabei eine untergeordnete Rolle, weil man aus vielen Untersuchungen längst weiß, dass hier keine Antworten zu erwarten sind.

Der Fokus lag auf sogenannten nebengenetischen oder epigenetischen Markierungen. Das sind kleine biochemische Anhängsel – etwa Methylgruppen oder Acetylgruppen – an der DNA oder an Proteinen, die mit der DNA verbunden sind. Sie wirken wie ein zweiter genetischer Code, der den ersten Code – den Text der DNA – nicht verändert, aber sozusagen programmiert.

Der epigenetische Code: "Gedächtnis" unserer Zellen

Epigenetische Markierungen entscheiden nämlich darüber, welche Teile ihrer DNA eine Zelle überhaupt benutzen kann und welche nicht. Sie bestimmen, welche Gene aktivierbar sind und welche auf Dauer stumm bleiben müssen.

Der epigenetische Code eines Menschen ist anders als der genetische Code nicht statisch und seit der Zeugung festgelegt. Große Teile verändern sich im Laufe des Lebens. Zellen entwickeln sich beispielsweise wegen epigenetischer Verwandlungen zu einzelnen Zelltypen, wie Leber- oder Hautzellen. Gleichzeitig schenkt die Epigenetik den Zellen eine Art Gedächtnis für Umwelteinflüsse.

Je nach Art der Markierung speichert sie, mit welcher genetischen Aktivität betreffende Zellen auf äußere Einflüsse wie Nahrung oder Stress reagiert haben. Dadurch reagiert die Zelle in Zukunft anders auf Belastungen, was das Risiko für viele komplexe Krankheiten verändert. Diese Zusammenhänge werden intensiv erforscht.

Darin unterscheiden sich selbst eineiige Zwillinge

Selbst eineiige Zwillinge besitzen unterschiedliche Epigenome – wie man die Gesamtheit der epigenetischen Strukturen in einer Zelle nennt. Der Spanier Manel Esteller beschrieb im Jahr 2005 als Erster, dass sich eineiige Zwillinge epigenetisch gesehen im Laufe ihres Lebens immer mehr voneinander unterscheiden.

Nicht zuletzt deshalb erkrankt oft nur einer von beiden an einer bestimmten Krankheit, der andere aber nicht. Die wenigsten Krankheiten haben nämlich eine rein genetische Ursache und treten deshalb bei eineiigen Zwillingen nahezu gleich häufig auf.

Im Jahr 2012 entdeckten australische Forschende sogar, dass die genetisch fast identischen Wesen bereits zum Zeitpunkt ihrer Geburt epigenetisch verschieden sind. Zum Teil mag das Zufall sein, teils ist es aber auch auf unterschiedliche Einflüsse im Mutterleib zurückzuführen.

Berühmt wurden die Kelly-Zwillinge Scott und Marc: Beide sind Astronauten, doch vor 6 Jahren verbrachte nur Scott ein knappes Jahr auf der Internationalen Raumstation ISS. Sein genetisch gleicher Bruder Marc blieb auf der Erde zurück. Nach der Rückkehr ergab der wissenschaftliche Vergleich, dass das Leben fern der Erde seine Spuren im Epigenom von Scott Kelly hinterlassen hatte. Wegen der unterschiedlichen Umwelt hatten sich die Brüder auseinanderentwickelt.

Forschende entdecken Zwillings-Epigenom

Die epigenetischen Besonderheiten, von denen Ende September das Team um Boomsma in der Fachzeitschrift "Nature Communications" berichtet, sind allerdings anderer Art. Sie scheinen ein Leben lang zu bestehen und gleich zu bleiben. Vermutlich haben sie mit der sehr frühen Teilung der Eizelle zu tun, die letztlich zu den genetisch identischen Zwillingen führte. Andernfalls hätte man sie nicht mehr so zuverlässig in allen erwachsenen Zwillingen unterschiedlichsten Alters aufspüren können – noch dazu in verschiedenen Zelltypen.

Das neu gefundene Zwillings-Epigenom ist über weite Bereiche der menschlichen Chromosomen verteilt, betrifft letztlich aber nur einen verschwindenden Teil des gesamten Epigenoms. Die wenigen wichtigen Stellen aufzuspüren, kam deshalb der sprichwörtlichen Suche nach der Nadel im Heuhaufen gleich.

Doch jetzt, da man erstmal weiß, wonach man suchen muss, dürfte es ein Leichtes sein, einen Test zu entwickeln, der besonders markante der neu entdeckten epigenetischen Markierungen erfasst. Er sollte zuverlässig Auskunft darüber geben, ob man als eineiiger Zwilling lebt oder gelebt hat – und wenn auch nur in den ersten Tagen eines langen Lebens.

Zur Messung des biologischen Alters sind ähnliche epigenetische Tests längst im Einsatz. Sie analysieren einen Teil des Epigenoms, der sich systematisch mit dem Älterwerden verändert.

Epigenom möglicherweise mitverantwortlich für Zwillingsgeburten

Für Entwicklungsbiologinnen und -biologen noch spannender ist aber eine andere Beobachtung: Ein Teil des Zwillings-Epigenoms betrifft die Regulation bestimmter Gene, deren Funktion teilweise sogar bekannt ist.

Eine zu große oder zu kleine Aktivität einiger dieser Gene könnte mitverantwortlich für das Auftreten der Zwillingsschwangerschaften sein. Denn diese Abweichungen sorgen vielleicht dafür, dass die Zellteilung zu früh stattfindet oder sich ein Ei zu spät einnistet. Sie könnten aber auch eine typische Begleiterscheinung dieser Ereignisse sein.

Das Potenzial der neuen Entdeckung ist enorm. "Wir gehen davon aus, dass unsere Ergebnisse den Ausgangspunkt für weitere funktionelle Studien sein werden", schreiben Boomsa und ihr Team. Dabei soll es dann um nichts Geringeres gehen, als die "Rekonstruktion der genauen molekularen Ereignisse, die zur Teilung der befruchteten Eizelle führen".

Forschende lösen auch ein weiteres Rätsel der Zwillingsforschung

Fast zeitgleich zu ihrer Entdeckung publizierten van Dongen, Boomsma und Co eine kleine, kaum beachtete Studie, in der sie ein erstes der vielen offenen Zwillings-Rätsel lösten: Eineiige Zwillinge leiden überdurchschnittlich oft an einem angeborenen "offenen Rücken", Spina bifida genannt.

Man vermutete deshalb, viele Betroffene ohne Zwilling hätten diesen vielleicht unerkannt im Mutterleib verloren. Diese These scheint der neuen Studie zufolge nicht zu stimmen, denn das Zwillings-Epigenom kommt bei solchen Menschen offenbar nicht häufiger vor, als bei anderen.

Eine erstaunlich große weitere Gruppe wird ebenfalls auf den epigenetischen Zwillings-Test warten. Viele Menschen fühlen sich irgendwie einsam auf dieser Welt. Sie leiden am Vanishing Twin Syndrome und mutmaßen, sie existierten einst doppelt. Schon bald könnten Sie Gewissheit haben.

Schließlich liefert die Entdeckung des Zwillings-Epigenom viele neue Hinweise auf die biologischen Mechanismen hinter den seltenen Zwillingsgeburten. Und es könnte vermutlich bald auch für einen Test genutzt werden, der Menschen verrät, ob sie das Überbleibsel einer solchen Zwillingsgemeinschaft sind oder nicht.

Verwendete Quellen:

  • Nature.com: Identical twins carry a persistent epigenetic signature of early genome programming
  • Newsletter-epigenetik.de: Der Zwillings-Unterschied
  • Pnas.org: Epigenetic differences arise during the lifetime of monozygotic twins
  • Cambridge.org: Examining the Vanishing Twin Hypothesis of Neural Tube Defects: Application of an Epigenetic Predictor for Monozygotic Twinning
Dieser Beitrag stammt vom Journalismusportal RiffReporter. Auf riffreporter.de berichten rund 100 unabhängige JournalistInnen gemeinsam zu Aktuellem und Hintergründen. Die RiffReporter wurden für ihr Angebot mit dem Grimme Online Award ausgezeichnet.

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