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Wie sich monozygotische Zwillinge entwickeln

Zwillinge, die genau gleich aussehen, werden typischerweise als „eineiige“ Zwillinge bezeichnet. Der präzisere Begriff ist jedoch „monozygotisch“. Monozygotische Zwillinge teilen fast genau dieselben Gene. Hier ist, was das bedeutet.

Wie entstehen monozygotische Zwillinge?

Diese Art der Zwillingsbildung beginnt, wenn ein Spermium eine Eizelle (Oozyte) befruchtet. Während sich die befruchtete Eizelle (Zygotte genannt) zur Gebärmutter bewegt, teilen sich die Zellen und wachsen zu einer Blastozyste heran. Im Fall monozygotischer Zwillinge teilt sich die Blastozyste dann und entwickelt sich zu zwei Embryonen.

Einfach ausgedrückt: Monozygotische Zwillinge entstehen, wenn sich eine einzelne befruchtete Eizelle in zwei teilt. Davon ausgehend wachsen zwei Embryonen zu zwei Babys heran. Monozygotisch („mono“ bedeutet eins und „zygote“ bedeutet befruchtete Eizelle) ist der Begriff, der diesen Prozess beschreibt.

Im Gegensatz dazu bilden sich dizygotische (zweieiige) Zwillinge, wenn zwei separate Eizellen freigesetzt und von zwei Spermien befruchtet werden. Dann entwickeln sich diese resultierenden Embryonen gleichzeitig, aber individuell. Dizygotische Zwillinge sind häufig bei Fruchtbarkeitsbehandlungen, die mehrere Eizellen freisetzen oder mehr als einen Embryo in die Gebärmutter transferieren.

Warum treten monozygotische Zwillinge auf?

Die gesamten Zwillingsraten (monozygotisch plus dizygotisch) variieren weltweit. In den USA ist die Rate der Zwillingsgeburten in den letzten Jahrzehnten zurückgegangen, und monozygotische Zwillinge machen einen kleinen Prozentsatz der gesamten Zwillingsgeburtenrate aus.

Der Großteil der Variation ist jedoch auf Unterschiede in den dizygotischen Zwillingsraten zurückzuführen. Die Rate monozygotischer Zwillinge ist weltweit sehr konstant: etwa 3 bis 5 von 1.000 Zwillingsgeburten.

In einigen indigenen und isolierten Populationen scheinen monozygotische Zwillinge in der Familie oder im größeren Stamm gehäuft aufzutreten. Es bleibt unklar, ob Genetik oder Umwelt eine Rolle spielt, aber es ist wahrscheinlich, dass etwas in der Umwelt die Teilung auslöst oder sie zufällig erfolgt.

Was ist mit der Familiengeschichte?

Entgegen der landläufigen Meinung sind die Chancen auf monozygotische Zwillinge meist nicht mit der Familiengeschichte verbunden. Wenn es mehr als einen Satz eineiiger Zwillinge in einer Familie gibt, ist das wahrscheinlich auf Glück oder externe Umweltfaktoren zurückzuführen. Einige genetische Mutationen wurden identifiziert, die die Chance auf monozygotische Zwillinge erhöhen, aber diese sind sehr selten.

Zweieiige Zwillinge hingegen treten in Familien gehäuft auf. Dies wird hauptsächlich auf Gene zurückgeführt, die die Anzahl der freigesetzten Eizellen erhöhen.

Häufigkeit bei IVF

Interessanterweise scheint die In-vitro-Fertilisation (IVF) die Wahrscheinlichkeit monozygotischer Zwillinge zu erhöhen.

IVF-Forschung hat uns Einblicke gegeben, wie sich eineiige Zwillinge bilden. IVF-Embryonen teilen sich häufiger in eineiige Zwillinge als natürlich gezeugte Embryonen. Ein Fertilitätsarzt kann nur einen Embryo transferieren – in der Hoffnung, das Risiko nicht-eineiiger Zwillinge zu reduzieren – aber eineiige Zwillinge können dennoch auftreten und das häufiger als in der Allgemeinbevölkerung.

Bei der normalen Embryonenentwicklung wächst ein flüssigkeitsgefüllter Hohlraum im Embryo heran. Dies ist als Blastokoel bekannt. Ebenfalls im Embryo befindet sich eine Zellansammlung, die als innerer Zellmassen bekannt ist und schließlich den Fötus bildet.

Während der IVF kann der Blastokoel in sich zusammenfallen. Während dies den Embryo normalerweise zerstört, überlebt er manchmal, wodurch sich die innere Zellmasse in zwei teilt. Die beiden inneren Zellmassen führen zur Entwicklung von Zwillingen.

Der Embryo wird zunächst in einer künstlichen Lösung im Labor gehalten. Obwohl Wissenschaftler ihr Bestes getan haben, diese Umgebung so naturnah wie möglich zu gestalten, ist sie nicht genau dieselbe wie im weiblichen Fortpflanzungssystem. Vielleicht erhöht diese Lösung das Risiko eines Zusammenbruchs.

Meinungen gehen auseinander, wann der Embryo in die Gebärmutter der Frau transferiert werden sollte. Es scheint, dass ein späterer Transfer die Chancen auf eineiige Zwillinge leicht erhöhen kann.

Die Genetik der Zwillingsbildung

Man dachte einst, monozygotische Zwillinge teilten exakt dieselbe DNA. Das ist nicht wahr, denn jedes Mal, wenn sich Zellen teilen, besteht eine Chance für Mutationen, beginnend schon bei der ersten Teilung. Das ist ein Grund, warum eineiige Zwillinge ein erhöhtes Risiko für angeborene Erkrankungen haben.

Nach einer Teilung teilen sich die individuellen Zellmassen weiter eigenständig. Bei jeder Teilung besteht eine weitere Mutationschance. Normalerweise sind die Gene der Zwillinge bei der Geburt extrem ähnlich, aber nicht identisch. Im Laufe der Zeit nehmen genetische Unterschiede weiter zu. Dies ist auf Epigenetik zurückzuführen – die Art und Weise, wie die Umwelt verändert, wie unsere DNA exprimiert wird.

Einige Studien haben festgestellt, dass leichte DNA-Unterschiede bei älteren eineiigen Zwillingen häufiger sind als bei sehr jungen. Mehr Zeit getrennt in unterschiedlichen Umgebungen ist ein wahrscheinlicher Faktor.

Auch wenn monozygotische Zwillinge gleich aussehen und ähnliche Eigenschaften teilen, sind sie keine Klone. Die beiden Embryonen starten mit denselben genetischen Komponenten, aber feine Unterschiede entwickeln sich im Laufe der Zeit.

Eineiige Zwillinge … aber unterschiedliches Geschlecht?

Wenn Zwillinge mit genetisch unterschiedlichem Geschlecht geboren werden (ein Zwilling ist genetisch männlich, der andere weiblich), sind sie meist dizygotisch. Monozygotische Zwillinge werden typischerweise als dasselbe genetische Geschlecht geboren.

Es ist jedoch, obwohl extrem selten, möglich, dass monozygotische Zwillinge zwei unterschiedliche Geschlechter haben. Das geht zurück auf die Idee, dass genetische Mutationen schon bei der allerersten Teilung auftreten können.

Wenn eine Eizelle zwei X-Chromosomen trägt (wenn eine normale Eizelle nur ein X-Chromosom tragen sollte) und mit einem Y-Spermium befruchtet wird, erhält man einen XXY-Embryo. Dies ist auch als Klinefelter-Syndrom bekannt.

Was aber passiert, wenn sich dieser XXY-Embryo in monozygotische Zwillinge teilt? Man kann am Ende einen Zwilling mit XX-Ausprägung (weiblich) und den anderen mit XY (männlich) haben. Diese Situation ist so selten, dass sie in der medizinischen Literatur erst viermal beschrieben wurde.

Es gibt noch einen anderen (seltenen) Weg, eineiige Zwillinge unterschiedlichen Geschlechts zu haben. Wenn Sie eine Eizelle mit einem X-Chromosom und ein Spermium mit einem Y-Chromosom haben, erhalten Sie typischerweise einen Jungen (XY). Normalerweise würden Sie, wenn sich dieser Embryo in Zwillinge teilt, eineiige Zwillingsjungen bekommen. Es ist jedoch möglich, dass ein Zwilling nur mit dem X-Chromosom resultiert (meist als XO geschrieben) und der andere XY.

Daher wird ein Zwilling ein Mädchen sein (mit der angeborenen Störung, bekannt als Turner-Syndrom), und der andere Zwilling ein Junge. All dies gesagt, sind diese Situationen so selten, dass man sicher annehmen kann, dass 99,999 % der Junge-Mädchen-Zwillinge nicht monozygotisch sind.

Halb-eineiige und siamesische Zwillinge

Eine seltene Form monozygotischer Zwillinge sind halb-eineiige oder Halbzwillinge, die entstehen, wenn zwei separate Spermien eine Eizelle befruchten. Dies ist eine weitere Situation, in der zwei Geschlechter möglich sind, aber es sind nicht wirklich „eineiige“ Zwillinge, da man mit zwei und nicht mit einem Spermium begann, das die Eizelle befruchtet.

Der erste Fall wurde erst 2007 von Forschern identifiziert, ein weiterer 2014. In diesen seltenen Fällen vermuteten Wissenschaftler, dass die Eizelle von zwei separaten Spermien befruchtet wurde.

Auf den ersten Blick schien es, die Zwillinge wären eineiig, aber sie wurden als genetisch unterschiedliche Geschlechter geboren. Als die DNA der Zwillinge genauer untersucht wurde, wurde deutlich, dass jeder Zwilling tatsächlich sowohl XX (weiblich) als auch XY (männlich) Chromosomen hatte.

Siamesische Zwillinge sind eine weitere seltene Form monozygotischer Zwillingsbildung, bei der sich die Zwillinge nicht vollständig trennen, wenn sich die Zygotte teilt. Sie können mehrere Organe teilen. Die meisten siamesischen Zwillinge sterben im Mutterleib oder werden tot geboren.

Monozygotische Zwillinge im Mutterleib

Meistens haben monozygotische Zwillinge separate Fruchthöhlen, teilen sich aber eine Plazenta. Der Fachbegriff dafür ist monochorial-diamniotisch (oder Mo-Di), und dies tritt bei 60 % bis 70 % der monozygotischen Zwillinge auf.

Das Teilen einer Plazenta erhöht die Risiken für die Schwangerschaft aufgrund der Möglichkeit des fetofetalen Transfusionssyndroms. Die Schwangerschaft muss sehr sorgfältig überwacht werden, wenn Mo-Di-Zwillinge diagnostiziert werden.

Eine weitere Möglichkeit ist, dass die Zwillinge jeweils ihre eigene Plazenta und Fruchthöhle haben. Dies wird als dichorial-diamniotisch (oder Di-Di) Zwillinge bezeichnet. Die Risiken in einer Di-Di-Schwangerschaft sind geringer als bei einer Mo-Di-Schwangerschaft. Es gibt den Irrglauben, dass Di-Di-Zwillinge immer zweieiig (nicht-eineiig) sind, aber das ist nicht wahr. Etwa 30 % der monozygotischen Zwillinge sind Di-Di.

Die riskanteste Kombination ist, wenn Zwillinge eine Fruchthöhle und eine Plazenta teilen. Dies tritt nur bei monozygotischen Zwillingen auf und nie bei nicht-eineiigen Zwillingen.

Dies wird als monochorial-monoamniotisch (Mo-Mo) Zwillinge bezeichnet und ist relativ selten, tritt in nur 5 % der Zwillingsschwangerschaften auf. Bei Mo-Mo-Zwillingen ist das größte Risiko, dass sich die Babys in den Nabelschnüren verheddern. Es besteht auch ein Risiko für fetofetales Transfusionssyndrom und ein höheres Risiko für Frühgeburtlichkeit.

Frühe Studien ergaben, dass nur 50 % der Mo-Mo-Zwillinge überlebten, aber spätere Studien zeigten ermutigendere Ergebnisse, mit einer perinatalen (dem Zeitraum unmittelbar vor und nach der Geburt) Sterblichkeitsrate von näherungsweise 20 %.

Feststellung, ob Zwillinge eineiig sind

Der einzige Weg, um sicher über die Zygotizität zu sein, ist ein DNA-Test. Wenn die Zwillinge dieselben DNA-Marker haben, sind sie höchstwahrscheinlich monozygotisch. Wenn sie unterschiedliche Marker haben, sind sie dizygotisch.

Die genetischen Ähnlichkeiten in der DNA monozygotischer Zwillinge erklären, warum sie bemerkenswert ähnlich aussehen und sogar ähnliche Eigenschaften, Interessen, Verhaltensweisen und Persönlichkeiten teilen können. Monozygotische Zwillinge haben auch dieselbe Blutgruppe.

Manchmal kann die Zygotizität während der Schwangerschaft bestimmt werden, aber das hängt vom Zeitpunkt der Teilung ab. Einige monozygotische Zwillinge entwickeln sich mit einer einzelnen, geteilten Plazenta und sind in einem einzelnen Chorion oder Amnion eingeschlossen. Ärzte können auf dem Ultraschall nach diesen verräterischen Anzeichen suchen, aber das ist nicht definitiv für monozygotische Zwillinge.

Amniozentese kann auch verwendet werden, um die Zwillingszygotizität vor der Geburt zu bestimmen, aber es ist ein invasiver Eingriff und nicht generell Teil der routinemäßigen Pränatalversorgung.

Es gibt Forschung zu weniger invasiven pränatalen DNA-Tests zur Bestimmung der Zwillingszygotizität. Sprechen Sie mit Ihrem Gynäkologen oder dem Kinderarzt Ihres Kindes über DNA-Testoptionen.

Ihre Zwillinge sind wahrscheinlich nicht monozygotisch/eineiig, wenn …

• Sie Junge/Mädchen-Zwillinge sind
• Sie unterschiedliche Blutgruppen haben
• Sie sehr unterschiedlich aussehen

Ihre Zwillinge könnten monozygotisch/eineiig sein, wenn …

• Sie dasselbe Geschlecht haben und sehr ähnlich aussehen
• Sie eine Plazenta geteilt haben

Ihre Zwillinge sind monozygotisch/eineiig, wenn …

• DNA-Tests bestätigen, dass sie eineiig sind
• Sie eine Fruchthöhle geteilt haben

„Eineiige“ Zwillinge sind Individuen

DNA-Tests können verwendet werden, um die genetischen Marker der Zwillinge zu vergleichen und zu bestätigen, dass sie monozygotisch sind. Allerdings bestimmen Gene nicht alles über einen Menschen. Zum Beispiel hat Forschung gezeigt, dass monozygotische Zwillinge nicht unbedingt dieselben genetischen Risikofaktoren für Krankheiten haben.

Zudem haben eineiige Zwillinge nicht dieselben Fingerabdrücke. Obwohl die Muster ähnlich sind, sind sie nicht exakt gleich. Ein Satz eineiiger Zwillinge besteht immer noch aus zwei getrennten Menschen. Umwelteinflüsse, epigenetische Unterschiede und Lebenserfahrungen machen jeden Zwilling zu einem einzigartigen Individuum.