[科普中國]-同卵雙胞胎后代，DNA鑒定有用嗎？

雖然還沒到年底，但一部優(yōu)秀的刑偵劇卻已經(jīng)成為了大家心中的“2017年最優(yōu)秀國產(chǎn)網(wǎng)劇”。那就是《白夜追兇》。

潘粵明老師在這部作品中分飾了一對長相酷似，生活背景與性格卻大相徑庭的的雙胞胎兄弟。但除了潘老師精湛的演技之外，好奇心旺盛的觀眾們也對另外一個問題產(chǎn)生了濃厚的興趣，那就是**如何區(qū)分一對雙胞胎兄弟****/**姐妹留下的生物檢材？

雙胞胎，可以粗略地分為由同一個受精卵分裂而來的同卵雙胞胎和由兩個不同卵子獨立受精發(fā)育而來的異卵雙胞胎。

**其實在所有雙胞胎中，有百分之八十的比例都是異卵雙胞胎。**但由于異卵雙胞胎之間的親緣關(guān)系，和普通的同胞兄弟姐妹之間并沒有什么差別，也就不會存在難以辨別的問題。而有關(guān)同卵雙胞胎的問題就要復(fù)雜許多，由于這兩個個體均來源于同一個受精卵，在不考慮發(fā)育中突變的情況下，他們出生時會擁有完全相同的遺傳信息。

事實上，潘粵明老師在劇中扮演的關(guān)宏峰、關(guān)宏宇兄弟，就是這樣一對同卵雙胞胎。

長相酷似的關(guān)宏峰、關(guān)宏宇兄弟

一、如何區(qū)分一對同卵雙胞胎中的兩個個體？

劇中關(guān)氏兄弟的人設(shè)，與經(jīng)典的同卵雙胞胎設(shè)定幾乎完全一樣：長相酷似，身高接近，血型相同，DNA特征一致，甚至連臉上的傷疤都一模一樣，能用以區(qū)分二者的特征，著實不多。

一對雙胞胎的指紋，上面為其中一位的，下面為另一位的

**劇中兩兄弟最明顯的區(qū)別，應(yīng)該就是性格和處事方式了。**雖然兩兄弟所攜帶的遺傳信息基本一致，但成長環(huán)境和個人經(jīng)歷對一個人性格的影響，要比先天遺傳明顯得多。

劇中，關(guān)宏峰是警?？瓢喈厴I(yè)，一路在公安系統(tǒng)中升到了某直轄市區(qū)級刑偵支隊支隊長。他顯然和武警出身、被開除又從事了物流工作的關(guān)宏宇有著截然不同的個人經(jīng)歷。在本劇的人設(shè)中，看兩兄弟智商相近（受遺傳影響更大），但個性卻不盡相同，其實也算是科學(xué)了。

**能夠用以區(qū)分這兩個個體的另一個比較明顯、也比較客觀的標(biāo)志是指紋。**簡單來說，指尖皮膚的發(fā)育與分化，更像是一個混沌的過程，換句話說，指紋的形成不止受基因控制，同時也受胚胎發(fā)育后期的一些環(huán)境因素的影響。

而即便是雙胞胎，由于在子宮內(nèi)發(fā)育后期的體位不盡一樣，最終形成的指紋也只有大致形狀上的相似而不是絕對的一致。這也就是為什么關(guān)宏宇在關(guān)宏峰家要一直戴著手套以免留下指紋的原因。如果以此類推，本劇結(jié)尾情節(jié)中，弟弟頂替哥哥入獄，其實是一定會露餡的，這可以算是本劇到第一季結(jié)束最大的一個bug。

除了指紋這樣的物理信息以外，一部分生化類遺傳信息也可以作為區(qū)分同卵雙胞胎的切入點。**雖然兩個個體的DNA序列基本一致，但雙胞胎個體的RNA和蛋白表達(dá)譜還是會由于生長環(huán)境的因素產(chǎn)生分別。**其中，RNA，尤其是mRNA濃度的改變可能和基因或轉(zhuǎn)錄因子的甲基化有關(guān)。而蛋白含量上的變化，涉及的影響因素就更多了。

例如劇中關(guān)宏宇是武警出身，運動能力明顯強(qiáng)于胞兄關(guān)宏峰，那我們可以推測，他血液內(nèi)的血紅蛋白含量及紅細(xì)胞數(shù)量可能會高于不太善于運動的關(guān)宏峰。與此類似的是，關(guān)宏峰長期生活在城市，關(guān)宏宇則有過很長的軍營生活，所接觸的病源肯定也不同，這樣他們體內(nèi)也可能會出現(xiàn)大相徑庭的抗原來源 （可以通過篩選抗體免疫原得知）。

另外，人血液中其它的分子含量也可能受疾病或生理活動的影響發(fā)生重大變化。例如，在劇中，關(guān)宏峰曾經(jīng)因為在夜間執(zhí)行任務(wù)時發(fā)生了意外，產(chǎn)生了非常嚴(yán)重的心理陰影，并患上了黑暗恐懼癥。這可能是因為關(guān)宏峰的某些器官（很有可能是負(fù)責(zé)對光反應(yīng)的下丘腦）發(fā)生了功能性異常。

如果這類病變沒有伴隨DNA突變或表觀遺傳改變，那檢測他的應(yīng)激反應(yīng)基因就不會發(fā)現(xiàn)任何問題。但他在黑暗中會出現(xiàn)出汗、發(fā)抖、心跳加快、恐慌等反應(yīng)，說明他在發(fā)病前后的血液激素及神經(jīng)遞質(zhì)水平（推測包括腎上腺髓質(zhì)激素，糖皮質(zhì)激素，乙酰膽堿等）一定發(fā)生了重大改變。而這些對黑暗環(huán)境的特殊反應(yīng)在關(guān)宏宇那就不會發(fā)生。

遺憾的是，**由于檢材的不穩(wěn)定性，不管是RNA、蛋白、激素還是神經(jīng)遞質(zhì)，都只能通過采集新鮮血液樣本來進(jìn)行檢測。**這樣的方法對于區(qū)分同時到場的“關(guān)宏峰”和“關(guān)宏宇”可能很會非?？陀^準(zhǔn)確，但對于區(qū)分他倆留下的干性生物檢材（比如干了的血跡或組織樣本）或區(qū)分他倆的后代，意義就不是很大了。

寫到這兒，就不得不說關(guān)宏宇自己在劇中提出的一個很坑的問題。

兄弟倆在冰天雪地中談心時，他說“咱倆的后代不分你我”，并提出了支持這個說法的“論據(jù)”——“做親子鑒定的話，分不出來”。

先不說高亞楠聽見的話會不會炸毛，關(guān)宏宇的這個觀點，從科學(xué)上說，對嗎？

二、同卵雙胞胎的后代，做親子鑒定能分清親爹**/**媽嗎？

1. 傳統(tǒng)的特征點DNA鑒定技術(shù)很可能分不清

如前文所說，同卵雙胞胎是從同一個受精卵分裂出來的。這就是說在胚胎發(fā)育的早期，這兩個個體應(yīng)該擁有完全一致的DNA信息。但在后來漫長的分裂與發(fā)育過程中，兩個個體的DNA都會累積一些互相無關(guān)的隨機(jī)突變，一小部分基因也會產(chǎn)生同源重組。

更為關(guān)鍵的是， 在不考慮致病性局部突變的情況下，全身上下各處細(xì)胞的DNA都應(yīng)該是完全一樣的。也就是說，從身體任何一處獲得的組織樣本 (包括皮屑，毛囊，血液)，都能拿來分析DNA****序列上的突變。這些DNA序列上的突變點對區(qū)分兩名雙胞胎來講沒什么意義，但卻是區(qū)分他們后代的關(guān)鍵。

假如高亞楠所生的孩子需要進(jìn)行親子鑒定以確定他是關(guān)宏宇還是關(guān)宏峰的后代，**這些變異點就成了比較明顯的遺傳特征。**由于現(xiàn)在的DNA親子鑒定技術(shù)，采用的一般是比較數(shù)量有限的幾個（一般是10-30個）特征片段的長度（RFLP法），比較短片段重復(fù)序列的個數(shù)（STR法），以及比較特征片段的序列(也包括比較特征片段內(nèi)部的單核苷酸多態(tài)性)的方法。

這就意味著，使用傳統(tǒng)的特征點DNA鑒定技術(shù)在浩如煙海的DNA序列內(nèi)（每個人類體細(xì)胞內(nèi)有二十九億個DNA堿基對）找到數(shù)量稀少的（在出生時大約只有300多個）雙胞胎個體間差異點，無異于大海撈針。若一定要找到他們DNA序列上的不同，恐怕只能增加特征片段個數(shù)，或進(jìn)行廣泛的，乃至全基因組DNA測序了 （價格也會相當(dāng)感人）。

限制性片段長度多態(tài)性的檢測方法 不同來源的片段往往會有不同的長度，可以用瓊脂凝膠電泳法顯示（圖片來自百度百科）

2. 要區(qū)分的話，也不是沒有辦法

除了上一段介紹的大范圍DNA測序法，表觀遺傳信息也可以為同卵雙胞胎后代的親子鑒定提供一定的幫助。

**雖然在每個人出生之后，外顯子基因內(nèi)部的DNA序列本身會保持相對穩(wěn)定，但序列上所帶的甲基修飾，很可能受環(huán)境影響發(fā)生一些變化，**這就是表觀遺傳學(xué)的研究范疇了。

如果DNA片段出現(xiàn)甲基化，有可能導(dǎo)致某段基因的轉(zhuǎn)錄效率發(fā)生降低。與此相反，如果一段DNA出現(xiàn)了去甲基化的狀況，就可能會導(dǎo)致它所在的那段基因異常活化。而這些都會導(dǎo)致下游蛋白的濃度出現(xiàn)異常變化，從而導(dǎo)致個體的某些器官出現(xiàn)功能異常。這個過程在腫瘤的發(fā)生和惡變中非常常見。

劇中關(guān)宏宇經(jīng)常吸煙，而關(guān)宏峰從不吸煙，關(guān)宏宇的呼吸道細(xì)胞，乃至全身的細(xì)胞中，都可能出現(xiàn)由于甲基化改變造成的抑癌基因活性降低。關(guān)宏峰的黑暗恐懼癥也許可以作為另一個例子。兩年前強(qiáng)烈的精神刺激，除了可能導(dǎo)致他下丘腦功能異常以外，也有一定概率會導(dǎo)致他有關(guān)應(yīng)激反應(yīng)的基因片段出現(xiàn)表觀遺傳改變（但這種情況一般只會在童年受刺激時出現(xiàn)）。

**而這些由于刺激或疾病導(dǎo)致的表觀遺傳特征，也是可以傳遞給下一代的。**也就是說如果關(guān)宏峰真得是由于表觀遺傳上的改變而患上了黑暗恐懼癥，那他的后代沒準(zhǔn)也會出現(xiàn)類似的癥狀。而關(guān)宏宇的后代，也可能因為表觀遺傳上的改變而出現(xiàn)抑癌功能不足等狀況 （當(dāng)然這種事更常發(fā)生在母親吸煙的情況下）。

很遺憾的是，基于表觀遺傳信息的親子鑒定方法現(xiàn)在還不太成熟。而且很多的表觀遺傳改變，也僅發(fā)生在特定的病變組織內(nèi)。即便是因吸煙或“黑暗恐懼癥”一類的特殊狀況而發(fā)生了全身性的表觀遺傳變化，除非已經(jīng)知道了親代（就是劇中關(guān)氏兄弟這一輩）的變化情況，進(jìn)行針對子代相應(yīng)基因的定向檢查，否則僅憑隨機(jī)抓取特征片段的方法，還是很難抓取到帶有表觀遺傳代表性的基因片段。而進(jìn)行這類DNA甲基化檢測，需要進(jìn)行成本較高的亞硫酸鹽測序，這也比檢測常規(guī)的DNA序列要更復(fù)雜一些。（近些年也有一些如解鏈溫度分析法一類的低成本非測序性表觀遺傳分析方法出現(xiàn)，但離實用都還比較遠(yuǎn)）。

甲基化核苷酸會導(dǎo)致那一段的DNA轉(zhuǎn)錄效率出現(xiàn)降低

總之，想要用一對同卵雙胞胎留下的生物檢材來區(qū)分兩個個體，還是可以通過包括指紋比對和各項血清標(biāo)記物 （包括RNA, 蛋白，激素，神經(jīng)遞質(zhì)）檢測在內(nèi)的數(shù)種客觀方式實現(xiàn)的。但看了上面的文章，大家估計能意識到，關(guān)宏宇說得基本沒錯，想要用生物檢材來確定這一對雙胞胎留下的后代到底是哪個人的孩子，還真是得費一番功夫呢。