Tvillingstudier
Naturlig befruktning resulterar i omkring ett fall på 85, eller 1,18 procent, i en tvillinggraviditet (frekvensen är högre vid in vitro-fertilisering, IVF). De flesta av dessa, omkring 70 procent, är resultatet av att en ägglossning helt enkelt råkat producera två ägg och att dessa ungefär samtidigt befruktats av två olika spermier. De här tvåäggstvillingarna får dela på utrymmet och resurserna i mammans mage. De får börja livet ungefär samtidigt. Men annars är de som vilka andra syskonpar som helst.
Ibland, mera sällan, händer dock något helt annat. I cirka 30 procent av tvillinggraviditeterna delar ett redan befruktat ägg på sig, och de två celler som uppstått på så sätt fortsätter båda att utvecklas till foster.
Om det befruktade ägget delar sig inom de första tre dagarna får vardera fostret sin egen placenta och amnionsäck. Inträffar delningen mellan dag fyra och dag åtta, vilket är det vanligaste, får de en gemensam placenta men var sin amnionsäck. I sällsynta fall, kanske 1–2 procent av alla tvillinggraviditeter, när det befruktade ägget delar sig så sent som mellan dag åtta och tretton, uppstår tvillingar som får dela på både placenta och amnionsäck.
Det gör graviditeten lite mer riskabel men numera går det oftast bra. Men oavsett hur tidigt eller sent delningen sker är par av tvillingar som uppstått från ett enda befruktat ägg, det vill säga enäggstvillingar, fundamentalt annorlunda än par av tvåäggstvillingar. Det är tack vare det vi kan göra de genetiska studierna.
Genetiskt material blandas om vid sexuell reproduktion. Mellan tre och fyra miljoner snippar (SNP, en variation i en enda bokstav i dna-kedjan som gör oss unika och som används för att spåra släktskap) står för genetiska skillnader mellan människor.
Kalles mamma och pappa har i kroppens celler två upplagor av varje snipp som de i sin tur fått från vardera av sina föräldrar. De här snipparna ligger utspridda på 23 par av kromosomer, knippen av dna-strängar lindade runt proteiner.
Men könsceller, ägg och spermier, är annorlunda än alla andra celler i kroppen. De får bara 23 kromosomer. När de bildas får könscellerna bara med sig hälften av den blivande förälderns genetiska material. De tre till fyra miljonerna snippar som bestämmer individuella skillnader finns bara i en upplaga hos ägget.
Varje ägg och varje spermie har en egen, unik uppsättning av snippar.
Vilken variant av varje snipp får ägget med sig? Mormors eller morfars? Ja, se, det går inte att veta i förväg. När ägget ska bildas delar de 23 kromosomparen först upp sig så att det kan få med sig en kromosom ur vartdera paret. Men innan kromosomerna sorteras upp på det sättet har de blandats om, eller rekombinerats. Samma sak sker när spermien blir till.
Den här omblandningen är som om någon tog en molekylär sax, lite slumpmässigt klippte upp alla kromosomerna i bitar och sedan pusslade ihop 23 nya par. Varje ny kromosom har fortfarande samma gener i samma ordning. Inget material flyttar – normalt – mellan kromosomer eller byter plats inom dem. Men när pusslet sätts ihop igen bryr sig naturen inte om ifall en viss pusselbit kom från den ena eller den andra av de ursprungliga kromosomerna.
Resultatet blir att varje kromosom hos ägget är hopbyggd så att den får med sig en alldeles ny, slumpmässig blandning av mormor- och morfarsnippar. Hos spermien är mixen på motsvarande sätt ett potpurri av farmor- och farfarsnippar. Varje ägg och varje spermie har en egen, unik uppsättning av snippar.
Först när ägget befruktas av en spermie kan det anlag som ska bli en ny människa återigen få två kopior av varje kromosom och därmed också två kopior av varje snipp.
I slutänden kommer en fjärdedel av snipparna hos det befruktade ägget att komma från vardera mor- och farföräldern. Men i varje enskilt ägg och spermie är det slumpen som avgjort vilken fjärdedel, eller vilken hälft, könscellen fått.
Vi vet därmed att syskon och tvåäggstvillingar måste ha en inbördes likhet på 50 procent i sin dna-kod. Hälften av deras snippar är likadana. De andra skiljer sig åt. Men det går inte att veta vilka snippar de delar. För det skulle man behöva göra en genetisk analys, till exempel med ett dna-chip.
Med så många möjligheter att kombinera ihop snippar är varje barn unikt, även inom en syskonskara eller inom ett par av tvåäggstvillingar. För att citera beteendegenetikern Brian i Monty Pythons Life of Brian: ”You are all individuals!”
Utom … ibland.
För med enäggstvillingarna är det annorlunda. Här har befruktningen redan skett när ägget delar sig. Blandningen av snippar som kommer från mormor, morfar, farmor och farfar har redan hunnit fixeras en gång för alla. Hela dna-koden, den genetiska planritningen för den blivande människan, är klar när två dotterceller uppstår och i sin tur ger upphov till var sin ny människa. Därmed har de här två nya individerna också helt identisk dna-kod. Under livstiden kommer det i enstaka celler att kunna ske en del förändringar, men dessa är slumpmässiga och spelar därmed inte någon roll för det vi är intresserade av här.
Nu vet du att dna-koden och snipparna inom par av tvåäggstvillingar är lika till 50 procent, medan likheten är 100 procent inom par av enäggstvillingar.
När tvillingarna vuxit upp kan vi undersöka hur lika eller olika de blev i verkliga livet. Låt oss till exempel mäta hur långa de alla blivit. Sedan räknar vi ut graden av likhet – korrelationen – inom tvillingparen.
Men låt oss göra det separat för tvåäggs- respektive enäggstvillingarna, eftersom de verkar vara genetiskt hopsatta på olika vis. Och enäggstvillingar kan bara vara av samma kön, så det är bäst att vi håller oss till samkönade par även bland tvåäggstvillingarna. Då blir resultaten mer jämförbara.
Säg nu för exemplets skull att korrelationen i kroppslängd visar sig vara 50 procent i båda fallen, både inom tvåäggs- och enäggstvillingparen. Då är graden av likhet i den här egenskapen densamma inom båda sorternas tvillingpar. Men graden av genetisk likhet är ju dubbelt så hög hos enäggstvillingarna.
Med ett sådant resultat verkar arvsanlagen inte spela någon roll för skillnader i hur lång man blir. De verkar inte alls bidra till dessa skillnader – heritabiliteten, andelen av skillnaderna mellan individer som förklaras av ärftliga faktorer, är då noll procent.
Men i verkligheten är det förstås inte så det ser ut. Det stämmer att kroppslängden korrelerar till cirka 50 procent inom vanliga syskonpar. Precis som man skulle förvänta sig är det likadant inom par av tvåäggstvillingar. Det var som vi sa: genetiskt är tvåäggstvillingar som vilka andra syskonpar som helst, de har bara råkat födas samtidigt.
Men inom par av enäggstvillingar är korrelationen av kroppslängd mycket högre, cirka 90 procent.
Vilket inflytande miljön än haft är det rimligen lika stort vare sig det handlar om tvåäggs- eller enäggstvillingar. Det enda som skiljer paren åt på ett systematiskt sätt är deras dubbelt så höga grad av genetisk likhet. Det måste vara den som står för den genomsnittligt mycket högre graden av likhet i kroppslängd inom par av enäggstvillingar.
Vi kan nu subtrahera bort det okända inflytandet av miljön. Sedan krävs inte mer än de fyra räknesätten för att räkna ut ärftlighetens inflytande.
Till sist, när det ärftliga bidraget till skillnader i kroppslängd, det vill säga dess heritabilitet, väl är uträknat vet vi att det som återstår måste ha orsakats av miljön eller slumpen.
Finns det då inga metodproblem med den här strategin? Jodå. Framför allt en felkälla skulle faktiskt kunna påverka resultaten så att de kanske inte blir helt rättvisande. Tänk om föräldrar och andra människor i tvillingarnas omgivning behandlar dem olika beroende på vilken sorts tvillingar de är? Just för att de liknar varandra så mycket mer kanske enäggstvillingarna möter en annan påverkan från miljön än tvåäggstvillingarna.
Föräldrar kanske gullar extra mycket med dem för att de tycker det är så fascinerande hur lika de är. Om det vore på det sättet skulle resultaten kanske inte gå att lita på i alla fall.
Det här kallas the equal environment assumption och har undersökts i många studier. Resultaten är entydiga. Det verkar inte finnas några systematiska avvikelser från antagandet om lika miljöinflytande. I alla fall hittar man inte sådana avvikelser som är tillräckligt stora för att kunna mätas och introducera något nämnvärt fel i modellen.
Tack vare tvillingstudier har vi nu tillförlitliga uppskattningar av arvsanlagens bidrag till många typer av skillnader mellan människor. Vissa av dessa skillnader gäller fysiska egenskaper som kroppslängd. Andra är inom den normala variationen av personlighetsdrag, kognitiv funktion och politiska preferenser. Ytterligare andra är sjukdomar.
Kom bara ihåg att de här är just uppskattningar. De gäller i den befolkning de kommer ifrån, under de omständigheter den befolkningen levde när studierna gjordes.
För hundra år sedan var
folk i medeltal tio centimeter kortare än idag .
För hundra år sedan var människor till exempel i medeltal tio centimeter kortare än i dag. Miljöfaktorer utgjorde förstås begränsningen. Fattigdom, sjukdomar och bristfällig kost gjorde att man inte i lika stor utsträckning kunde nå upp till sin ärftliga potential. Därmed var ärftlighetens bidrag lägre än vad det är i dag.
Här inryms något som för de flesta går på tvärs mot intuitionen. Ju mer jämlikt samhället blir, desto mindre kommer många skillnader mellan människor att bli. Men de skillnader som då finns kvar kommer i allt större utsträckning att avspegla ärftlighetens inflytande.
Det är egentligen inte så konstigt. Skillnader mellan människor påverkas av arv och miljö. Om bidraget från miljön minskar och till sist blir obetydligt blir det ju bara genetiken – och slumpen – kvar som kan göra människor olika.
Det här är hisnande framsteg i förståelsen av oss själva. Vi kan nu veta alla de här sakerna därför att dna-koden, är kausalt privilegierad. Den bestäms en gång för alla i befruktningsögonblicket. Att det är så eliminerar möjligheten till den vanliga felkällan omvänd kausalitet, det vill säga att orsakssamband i själva verket går åt andra hållet mot vad vi tror.
Tillsammans med naturens fascinerande tvillingexperiment har det gjort det möjligt för forskare att bestämma ett antal viktiga orsakssamband utan att det krävdes omöjliga randomiserade kontrollerade studier.
Markus Heilig är professor i psykiatri. Det här är ett bearbetat utdrag ur hans bok Ett utstakat öde? (Natur & Kultur).
