双生儿法

通过双生儿之间的异、同对比研究遗传和环境对个体表型的相对效应的方法

双生儿法（twin method）是通过双生儿之间的异、同对比研究遗传和环境对个体表型的相对效应的方法。它是人类遗传学研究中的经典方法，为英国学者F·戈尔顿于1875年首创。双生儿是母体子宫内同时形成的两个胎儿，俗称双胞胎，是人类多胎妊娠中最常见的一种。

双生儿类型

双生儿通常分为单合子双生儿（一卵双生儿或同卵双生儿）和双合子双生儿（二卵双生儿或异卵双生儿）两种类型。

单合子双生儿一般情况下是由一个精子和一个卵受精后发育而成的两个胎儿，他们的基因型完全相同，所以又称为全等双生儿（见图）。双合子双生儿一般情况下由单侧或双侧卵巢同时排出的两个卵分别和精子受精后发育而成，他们的基因型的相同程度与同一母体的各次单胎妊娠胎儿一样，所以又称为异卵双生儿。

不同人种的单合子双生儿发生率大致相同，但双合子双生儿的发生率有一定的差异，白种人和黑种人的双合子双生儿发生率较高，而黄种人则较低。双生儿的发生率还和母体的育龄、产次等因素有关，育龄越大、产次越高，发生率也越高，尤其是双合子双生儿。此外，双生儿的发生还有一定的家族聚集倾向，这表明双生儿的发生和遗传因素有关。

双生儿鉴别法

应用双生儿法首先必须准确地鉴别双生儿的类型。卵性鉴别方法通常有如下3种：

移植法

根据双生儿间对于相互移植的组织的相容性的鉴别方法。常用的移植组织是皮肤，如果供体和受体的基因型不同，则移植的皮肤将因组织不相容性而被排斥，因而说明该双生儿为双合子双生儿。相反地单合子双生儿由于基因型完全相同，移植物就易被受纳而不发生排斥现象。该法的结果是比较可靠的。

胎膜法

根据双生儿的胎膜结构的鉴别方法。双合子双生儿一般具有两个胎盘，少数具有联合胎盘，联合胎盘的胎膜膈由两层绒毛膜和两层羊膜组成；单合子双生儿只有单个胎盘，胎膜膈仅由两层羊膜组成，少数可以无羊膜膈。该法的可靠性不大，而且必须在分娩当时才能鉴别，在使用上有一定的局限性。

相似法

应用终身不变而又相互独立的人类学指标，在双生儿间进行相似性的比较的鉴别方法。该法渊源于1924年的谢芒多元相似法。早年应用的指标有皮肤纹理、发色、虹膜颜色、齿形等一般体表特征，后来广泛地采用了多种免疫学指标，如红细胞血型系统ABO，P，MN，Rh，Xg等抗原、ABH分泌类型及HLA抗原等，因而又称为血型相似法。该法最可靠，又避免了移植法中的创伤性手术，是较为理想的方法。

用相似法判断单合子双生儿的可靠性可根据统计学方法估计。所谓可靠性就是在采取的几项指标都一致的情况下胎儿是单合子双生儿的概率，以P（MZ）表示，再以P（DZ）表示因偶然机遇而造成几项指标都一致的情况下胎儿是双合子双生儿的概率，则 P（MZ）+P（DZ）=1。

由于双合子双生儿的n个指标一致的概率（PD）是每个指标出现率的连乘积，即PD=P0D×P1D×P2D×…×PnD（P0，P1，P2，…，Pn 分别表示每一个指标因偶然机遇一致的概率包括性别概率和卵性比率）。因此双合子双生儿的总概率是P（DZ）=PD/（1+PD）；单合子双生儿的总概率是P（MZ）=1-[PD/（1+PD）]。

如果确知双生儿的父母的这些指标，则可根据遗传规律算出同一指标在一对双生儿中相遇的概率。在现实情况中父母的指标往往未经测定，那就只能根据该地区长期调查出的各指标的基因频率来估计。根据计算，若有十个以上的血型、血清型鉴定项目都一致，则鉴别为单合子双生的可靠性可高达98～99%。

应用

经典遗传学说明任何生物的表型都是基因和环境相互作用的产物，只是程度各不相同。一精一卵的单合子双生儿是天然的基因型完全相同的模式，他们间的任何差异应该是子宫内或出生后的不同环境因素影响的结果，因此在准确判断双生儿类型的基础上通过双生儿的比较研究，可以估计出遗传和环境的相对效应。

双生儿间在某一性状上表现的相同性称为一致性，不相同性称为不一致性。在相同的环境条件下把单合子双生儿和双合子双生儿之间进行一致性比率的比较，就可以估计出遗传效应的大小。双生儿法的研究结果指出，对于人类的疾病如精神分裂症、躁狂忧郁症、先天愚型等来说单合子双生儿的同病一致率高于双合子双生儿，说明在这些疾病的发生上遗传因素起重要的作用（表1）。

双生儿的一致性比率（CW）有不同的计算方法，其中一种是成对法，计算公式是CW=C/（C+D），其中C是某性状一致的双生儿总对数，D是不一致的双生儿总对数。

遗传效应程度可用遗传率（h2）来表示，h2=r/R。其中r是相关系数，R是亲缘系数。因此对于单合子双生儿来说，h2=r；对于双合子双生儿来说，h2=2r。对于多基因遗传疾病的阈值性状的相关系数（r）可按（xg-xra）/ag估计（x表示阈值与群体平均值的正态偏差；b表示患者与群体的平均值的平均偏差；下标g指一般群体；下标ra指患者亲属），其中x和α值可由该性状的群体频率以及双生儿的一致率查表获得。如身高、体重、血压等数量性状的相关系数（r）可按（双生对间方差-双生对内方差）/（双生对间方差+双生对内方差）估计。如果仅粗略地估计遗传效应，可按下式计算：H=（CMZ-CDZ）/（1-CDZ）或H=（rMZ-rDZ）/（1-rDZ）。式中CMZ和rMZ是单合子双生儿中的一致率和相关系数，CDZ和rDZ是双合子双生儿中的一致率和相关系数。

把若干对在相同和不同环境条件下抚养生活的单合子双生儿的一致性进行比较，就可以计算出环境效应的大小：E=（rMZT-rMZA）/（1-rMZA）（E：环境效应；r：相关系数；MZT：同居单合子双生儿；MZA：分居单合子双生儿）。环境效应的计算结果表明身高与环境因素关系较小，而智商（IQ）却对环境因素的依赖程度很大（表2）。

总结

双生儿法得出的遗传效应和环境效应只是一个笼统的概念，无助于了解它们之间复杂的相互作用机制，双生儿可以由于在子宫内条件的不同而使娩出后两个成员之间就已存在着一定的差异。双生儿比普通人群婴儿的出生体重轻、智力偏低等情况也影响双生儿法研究结论的应用。这些都是双生儿法的局限性。但双生儿法以它先天的便利，曾是人类遗传学研究的主要方法之一，至今也仍广泛地被应用于医学遗传学、优生学、行为遗传学及人类智能等研究领域中。20世纪70年代以来开展的双生儿家系调查工作，尤其是结合生物化学、细胞遗传学和免疫学（如组织相容性抗原）等遗传标志的研究，必将为双生儿法开拓更为广阔的研究领域。

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