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¿Cuándo ocurre el hermanamiento idéntico?

¿Cuándo ocurre el hermanamiento idéntico?



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¿Cuál es la ventana durante la cual es posible la división en gemelos (por ejemplo, todavía puede ocurrir después de la implantación en el útero)? ¿Es uno de los gemelos el "original" y el otro su clon?


En el caso de dos gemelos idénticos viables y sanos, la separación generalmente ocurre en la primera división de un cigoto a dos células. Entonces son socios iguales en la división, no un original y un clon. Durante las primeras divisiones celulares en la mórula y la blástula, no hay un crecimiento significativo. Entonces, estas divisiones producen células cada vez más pequeñas. Si una de estas células más pequeñas se separa, es muy poco probable que sea lo suficientemente sustancial como para sobrevivir e implantarse en el útero.


Esta página describe bastante bien lo que sucede:

http://discovery.lifemapsc.com/library/review-of-medical-embryology/chapter-30-multiple-pregnancies

La división en gemelos aparentemente puede ocurrir en varias etapas hasta la implantación inclusive, pero no mucho después de eso. Cuanto más tardía es la división, peor es el pronóstico porque más comparten los gemelos. El artículo menciona tres etapas en particular: división en la etapa de 2 blastómeros (es decir, cuando el cigoto original se está escindiendo), que conduce a dos embriones completamente separados que se implantan por separado, división en la etapa de embrioblastos que conduce a que los embriones compartan una cavidad coriónica. (es decir, placenta) y división en la etapa del disco embrionario, que ocurre después de la implantación e involucra a los fetos compartiendo todo, aparentemente hasta el punto de que rara vez sobreviven hasta el nacimiento porque se enredan en los cordones umbilicales de los demás. Las divisiones posteriores, después de que comienza a formarse la racha primitiva (es decir, aproximadamente dos semanas después de la fertilización), pueden dar lugar a gemelos unidos, porque la división ocurrió cuando las células ya habían comenzado a diferenciarse en qué parte del cuerpo estarán.

En ningún caso un gemelo puede considerarse "el original" y el otro no. El hermanamiento implica cualquier etapa en la que estemos dividiéndonos en dos; No podemos hablar de que uno sea una derivación del otro, ya que si viertes la masa de pastel en dos moldes en lugar de uno, no terminas con un pastel original y una copia, simplemente terminas con dos pasteles. Cuya masa estaba en el mismo tazón hasta algún momento del proceso de horneado.

Además, los eventos de hermanamiento generalmente involucran una división simétrica, lo que significa que ni siquiera podemos hablar de que un gemelo tenga derecho a un porcentaje más alto del material embrionario original o lo que sea. Una excepción pueden ser los gemelos parásitos y otros ejemplos de gemelos asimétricos, pero no he podido encontrar una buena fuente sobre qué los causa; no está claro si se trata de gemelos que resultan de una división desigual o si el desarrollo posterior los hizo desiguales.


Hermanamiento dicigótico

La tendencia a concebir gemelos dicigóticos espontáneos (DZ) es un rasgo complejo con importantes contribuciones tanto de factores ambientales como de disposición genética. Los gemelos son relativamente comunes y ocurren en promedio 13 veces por cada 1000 maternidades, aunque la frecuencia de los hermanamientos varía con el tiempo y la ubicación geográfica. Esta variación se atribuye principalmente a las diferencias en la tasa de hermanamiento DZ, ya que la tasa de hermanamiento monocigótico es relativamente constante. El hermanamiento DZ está en parte bajo control genético, y las madres de gemelos DZ informan que hay más miembros femeninos de la familia con gemelos DZ que madres de gemelos monocigóticos. Se sabe que factores maternos como los antecedentes genéticos, la edad avanzada y el aumento de la paridad aumentan el riesgo de gemelos DZ. Investigaciones recientes confirmaron que las madres más altas y las madres con un índice de masa corporal alto (30 & gt) tienen un mayor riesgo de tener gemelos DZ. La estacionalidad, el tabaquismo, el uso de anticonceptivos orales y el ácido fólico muestran asociaciones menos convincentes con el hermanamiento. El análisis genético está comenzando a identificar genes que contribuyen a la variación del hermanamiento. Las mutaciones en uno de estos genes (factor de diferenciación del crecimiento 9) son significativamente más frecuentes en las madres de gemelos DZ. Sin embargo, las mutaciones son raras y solo representan una pequeña parte de la contribución genética del hermanamiento.


Hermanamiento y hermanamiento

Al explicar la biología detrás del hermanamiento, es importante señalar los diferentes tipos de gemelos que existen. Los gemelos fraternos o dicigóticos ocurren cuando una mujer libera dos óvulos, en lugar de uno, durante la ovulación, lo que hace que ambos óvulos estén disponibles para la fertilización. Los gemelos fraternos, por supuesto, comparten un entorno prenatal común y normalmente la misma fecha de nacimiento. Dado que los gemelos fraternos provienen de dos óvulos diferentes y dos espermatozoides diferentes, la pareja puede ser hembra / hembra, macho / macho o hembra / macho. Los gemelos idénticos o monocigóticos, por otro lado, deben ser hombre / hombre o mujer / mujer. Los gemelos idénticos ocurren cuando el óvulo fertilizado, o mórula, se divide. Debido a que los gemelos idénticos provienen del mismo óvulo y esperma, son exactamente iguales en su composición genética (3). Se especula que existe un tercer tipo de gemelo, un "idéntico / fraternal". Se dice que estos gemelos son el resultado de una división en el óvulo de la madre después de la ovulación pero antes de la fertilización. En estos casos, los gemelos comparten genes idénticos de su madre, pero difieren en la composición genética porque provienen de espermatozoides diferentes y, por lo tanto, tienen genes diferentes de los de su padre (1).

Hoy en día, las pruebas de monocigoticidad en gemelos se pueden realizar fácilmente con pruebas de ADN (3). Sin embargo, los estudios realizados a principios de siglo ayudan a explicar los rasgos que los gemelos idénticos, en realidad clones naturales, tienen en común. En algunos de los estudios clásicos de gemelos, incluido uno realizado por el doctor Horatio H. Newman, se utilizaron los siguientes criterios para determinar la monocigoticidad. Para ser diagnosticados como gemelos monocigóticos, la pareja tenía que exhibir una sorprendente similitud en apariencia, tanto que los gemelos se confunden o se han confundido a menudo entre sí (5). La altura, el recuento del patrón de la yema de los dedos y el recuento de la cresta de la yema de los dedos debían ser similares en los gemelos monzigóticos (4). La pareja tenía que ser esencialmente idéntica en el color del cabello, la textura del cabello y la forma del cabello, así como el color de los ojos, el pigmento de los ojos y el patrón del iris. Su piel tenía que tener la misma complexión (a menos que se cambiara por el bronceado) y su piel tenía que mostrar la misma cantidad de distribución del vello corporal en la cara, el cuello y las manos. Más importante aún, la pareja tenía que tener prácticamente los mismos rasgos faciales, tipos de dientes, irregularidades en la dentición, así como similitudes en el tamaño y la forma de las manos y los dedos. Con la mayoría de los gemelos idénticos en la prueba, los detalles en los patrones de la palma y los dedos mostraron que una mano de un individuo en un par monocigótico era más similar a la mano del otro gemelo que a la mano opuesta del individuo. En otras palabras, la pareja exhibió una semejanza cruzada más fuerte que una semejanza interna en los patrones de sus dedos y palmas (5).

Existe un fenómeno peculiar entre los gemelos idénticos comúnmente conocido como asimetría invertida o imagen en espejo. Si la división de la mórula ocurre entre el décimo y el decimotercer día de desarrollo, los gemelos suelen ser imágenes especulares entre sí (1). Los gemelos suelen demostrar esta asimetría invertida en la mano (diestros o zurdos), los patrones de espiral del cabello, la dentición, la palma y los detalles de las yemas de los dedos. Mientras que uno de los gemelos tiene espirales de cabello que crecen en el sentido de las agujas del reloj, el otro puede tener espirales de cabello en sentido antihorario. En algunos casos, estos gemelos tienen marcas de nacimiento en la misma parte del cuerpo, la de la izquierda y la de la derecha (5). Este fenómeno es cierto no solo para los gemelos idénticos, sino para todos los nacimientos múltiples idénticos. Puede haber trillizos, cuatrillizos, incluso quintillizos que parecen ser imágenes especulares entre sí, como en el caso de las quintillizas Dionne. (Estas cinco niñas son el único caso conocido de quintillizos idénticos. Otros nacimientos múltiples pueden ser combinaciones de monocigotos y dicigotos, siendo el más común todos los cigotos múltiples fertilizados simultáneamente) (7). Dos de las cinco chicas Dionne idénticas parecían ser las últimas en separarse del cigoto singular, por lo tanto, probablemente entre el décimo y el decimotercer día, porque ellas, entre todas las chicas, tienen la mayor presencia de asimetría invertida.

Después del decimotercer día de la fertilización, los gemelos que comienzan a dividirse a menudo no hacen la división completa. El resultado es lo que se conoce comúnmente como gemelos siameses o siameses. El término gemelos "siameses" proviene de una famosa pareja de gemelos de Siam que se unieron en el esternón (1). Por supuesto, todos los gemelos siameses son monocigóticos y, de hecho, la existencia de gemelos siameses ayudó a probar la existencia de gemelos monocigóticos (5). Los gemelos siameses pueden unirse físicamente en cualquier parte del cuerpo, incluidos los torsos completos, la parte superior o lateral del cráneo, las caderas y el pecho. Algunos casos incluyen compartir órganos vitales hasta el punto de que los dos no pueden separarse sin daño o incluso la muerte de uno de los gemelos. En algunos casos extremos de gemelos unidos, uno de los gemelos está dentro del otro en forma de quiste (7). Estos quistes forman tumores en el abdomen, el hígado o el cerebro y contienen partes o, a veces, todo otro feto. En tres casos documentados, se encontró que los bebés llevaban hermanos no nacidos dentro de ellos. Aunque los gemelos siameses son monocigóticos, a menudo existen grandes diferencias entre los dos individuos en peso, altura y forma y tamaño de la cabeza. Por qué ocurren estas diferencias en todos los gemelos es una cuestión que se ha estudiado a fondo. En el caso de los gemelos siameses, la mayoría de las diferencias probablemente se debieran a las condiciones de su entorno prenatal (5). En todos los gemelos, sin embargo, las razones de la variación de los rasgos físicos y psicológicos incluyen la genética, los entornos prenatales y los entornos posnatales.

Ningún individuo se desarrolla sin una base hereditaria y factores ambientales influyentes. Aunque factores como el color de ojos y cabello se consideran puramente genéticos, otros factores, como la inteligencia, el peso corporal y la musculatura, están marcadamente influenciados por factores tanto genéticos como ambientales. Los gemelos fraternos están tan separados en origen genético como cualquier hermano que provenga del mismo padre y, por lo tanto, pueden ser tan similares o diferentes como cualquier hermano o hermana, excepto por el hecho de que su similitud en la edad a menudo los lleva a parecer más genéticamente similares (5). Dado que los gemelos idénticos son genéticamente similares, las razones de las diferencias entre ellos no se encuentran en el ámbito de la herencia, sino en las diferentes condiciones ambientales a las que cada uno está expuesto.

Para explicar cómo los factores del entorno prenatal pueden afectar a los gemelos y otros nacimientos múltiples, primero se debe examinar el entorno prenatal típico. Los gemelos dicigóticos de diferente sexo son casi siempre dicoriónicos, rodeados por membranas coriónicas separadas. Sin embargo, no todos los gemelos dicigóticos son dicoriónicos y, de manera similar, no todos los gemelos monocigóticos son monocoriónicos. Además, los gemelos dicoriónicos pueden compartir una placenta común o tener placentas separadas. Por lo tanto, ser gemelos idénticos no significa necesariamente tener que compartir una placenta común ni connota estar envuelto en un corion compartido, aunque este suele ser el caso (5).

El entorno prenatal de los gemelos idénticos a menudo conduce a diferencias entre los gemelos que pueden continuar hasta la edad adulta. Para los gemelos que comparten una placenta común, las diferencias en el suministro de sangre y, por lo tanto, los nutrientes en los extremos opuestos de la placenta son a veces un factor (7). Sin embargo, por lo general, el caso de los gemelos idénticos es que las invasiones vasculares de la placenta se encuentran hacia el centro de la placenta y compiten por esta área. Como resultado de esta competencia en un área pequeña, a veces aparecerán anatosomas - fusiones extensas - de capilares (4). Más raramente, las fusiones se hacen de una vena a otra o de una arteria a otra. Esto puede causar un desequilibrio grave en el intercambio sanguíneo que, a su vez, produce diferencias importantes en los gemelos supervivientes, incluidas variaciones de peso y tamaño. Estas variaciones "con frecuencia persisten de por vida" y, más allá del tamaño y el peso, las diferencias en el flujo sanguíneo pueden afectar el "vigor y la salud general" de un individuo e incluso pueden afectar el cociente intelectual (5).

Un trastorno específico, llamado síndrome de transfusión de gemelo a gemelo, está relacionado con esta idea de flujo sanguíneo desproporcionado. El síndrome de transfusión de gemelo a gemelo es una enfermedad de la placenta que afecta solo a gemelos idénticos que son monocoriónicos-diamnióticos o monocoriónicos-monoamnióticos. Uno de los gemelos, el gemelo receptor, recibe demasiada sangre y aumenta de tamaño. La sangre adicional que recibe este feto es muy viscosa y, por lo tanto, el corazón del bebé se esfuerza demasiado para tratar de bombear sangre. Cuando no se tratan, entre el ochenta y el cien por ciento de los bebés receptores mueren de insuficiencia cardíaca. El otro gemelo, el gemelo donante, por el contrario, recibe muy poca sangre. Este feto tiene muy poco líquido en su saco amniótico y normalmente es más pequeño. Al igual que los gemelos receptores, entre el ochenta y el cien por ciento de los gemelos donantes morirán de insuficiencia cardíaca (causada esta vez por una anemia grave) si no se hace nada para ayudar. Para aquellos que sobreviven, el gemelo receptor, aunque más grande, generalmente se comporta peor que el gemelo donante porque está más cansado (9).

En un estudio anterior de gemelos fraternos e idénticos, se determinaron las diferencias promedio de los pares en peso y altura, entre otras características. Se encontró que la diferencia de peso promedio de los gemelos idénticos de todas las edades era de 4.1 libras, con un par alcanzando una diferencia tan alta como el rango de quince a dieciocho libras. En el caso de los gemelos fraternos, la diferencia de peso promedio fue de 10.0 libras, apenas un poco más baja que el promedio de todos los hermanos, con un par alcanzando una diferencia en el rango de treinta y tres a treinta y seis libras. Las diferencias de peso se pueden atribuir a las condiciones ambientales prenatales y posnatales en ambos tipos de gemelos, así como a la genética en los pares fraternos. La diferencia de altura promedio de los gemelos idénticos resultó ser un poco menor que la diferencia de los gemelos fraternos. El grupo de gemelos idénticos mostró una diferencia promedio de 1,7 centímetros, donde los fraternos promediaron 4,4 centímetros de diferencia. Dado que las diferencias de altura significativas solo ocurrieron en gemelos fraternos, se cree que la altura es en gran parte un efecto de la genética (5).

Debido a que los gemelos idénticos son genéticamente exactamente iguales, estos gemelos tienen un atractivo especial para los científicos que buscan la causa de sucesos como enfermedades, diferencias en la inteligencia y otras características físicas y psicológicas. Tanto los gemelos idénticos como los gemelos fraternos se han utilizado en varios estudios para determinar si las causas de ciertas características son genéticas o ambientales. Esta llamada cuestión de la crianza de la naturaleza todavía está cubierta de mucho misterio, pero se pueden hacer generalizaciones sobre varios rasgos (6).

Las diferencias en las características físicas como la altura, el tamaño de la cabeza, el tamaño de la mano y la musculatura entre los gemelos resultaron ser pequeñas y, por lo tanto, se puede decir que todas estas características se ven menos afectadas por el medio ambiente y la mayoría por la genética. El hecho de que el peso y los puntajes de inteligencia de Binet IQ y Stanford Achievement Test difieran en gemelos idénticos más que las características físicas anteriores muestra que la inteligencia se ve afectada en mayor medida por el entorno. Las mayores diferencias entre gemelos idénticos se produjeron en las áreas de rendimiento educativo y temperamento. Este hallazgo muestra que los logros educativos y la personalidad se ven aún más afectados por el entorno (5).

Sin embargo, ya sea a partir de patrones de ondas cerebrales similares, un entorno de crecimiento común o algún gen desconocido, los gemelos idénticos, criados juntos o separados, parecen tener algunas similitudes sorprendentes más allá de lo obvio de un parecido asombroso (6). En un estudio realizado, los gemelos idénticos parecían ser concordantes o fenotípicamente similares en varias categorías mixtas. En cuanto a la enfermedad, los tres incidentes de concordancia más comunes fueron el sarampión, la diabetes mellitus y el raquitismo, con noventa y cinco, ochenta y cuatro y ochenta y ocho por ciento respectivamente. Además, según el estudio, el ochenta y nueve por ciento de los gemelos idénticos con síndrome de Down compartirán ese trastorno con su hermano o hermana gemelo. En cuanto a la psicología y los trastornos psicológicos, los cuatro trastornos más comunes que demostraron concordancia fueron la debilidad mental, la esquizofrenia, la psicosis maníaco-depresiva y la criminalidad con noventa y cuatro, ochenta, setenta y siete y sesenta y ocho por ciento respectivamente (6). Numerosos estudios muestran que las tasas de concordancia para gemelos idénticos que tienen esquizofrenia son siempre de tres a cuatro veces más altas que las tasas de gemelos fraternos (2). También, curiosamente, los hábitos de fumar, beber café y beber alcohol mostraron altos niveles de concordancia con, respectivamente, noventa y nueve, noventa y cuatro y 100 por ciento. Todos los trastornos anteriores revelaron porcentajes de concordancia más bajos (mucho más bajos en algunos casos) en las pruebas realizadas en gemelos dicigóticos (6).

Hallazgos como estos son útiles para explicar algunos hallazgos increíbles sobre gemelos criados separados. Dos gemelos, uno de California y otro de Alemania, que habían sido separados al nacer, exhibían rasgos extraños como usar bandas elásticas alrededor de la muñeca, cortarse el bigote de una manera peculiar y estornudar ruidosamente para llamar la atención, así como características más comunes como como temperamento y tempo. Otros gemelos separados compartían fobias y defectos comunes que originalmente se pensaba que provenían del entorno de crecimiento de uno. Estos resultados sugieren que más rasgos psicológicos como la capacidad de liderazgo, la imaginación y la vulnerabilidad tanto al estrés como a la alienación pueden ser marcadamente hereditarios (7).

Además de las historias biológicamente coloridas y de interés humano de gemelos separados sorprendentemente similares, hay muchos otros aspectos intrigantes del hermanamiento. Hasta hace poco, se esperaba que todas las madres aumentaran menos de veinte kilos durante el embarazo, sin importar si estaba embarazada de uno o varios. Ahora, los médicos y los expertos médicos han llegado a lo que consideran un "resultado ideal de gemelos". Se supone que los gemelos tienen un período de gestación un poco más corto que dura entre treinta y cinco y treinta y ocho semanas. Los trillizos muestran aún menos un promedio de resultado ideal entre las treinta y cuatro y las treinta y cinco semanas. Además, los pesos medios al nacer atribuidos como ideales son de 2500 a 2900 gramos por bebé. Las madres con resultados ideales de gemelos aumentaron cuarenta y cinco libras en promedio y las madres de trillizos con resultados ideales aumentaron de cincuenta a cincuenta y cinco libras. Las madres con resultados no ideales aumentaron menos de treinta y cinco libras (8).

Además, la investigación muestra que en los países industrializados, la tasa de madres que tienen partos múltiples está aumentando. Lo más probable es que esto se deba al hecho de que las madres esperan más tiempo para el embarazo y al uso generalizado de la tecnología para ayudar a la reproducción. Hoy en día hay ciento veinticinco millones de múltiplos vivos en el mundo. En los Estados Unidos industrializados, hubo 106,689 bebés múltiples nacidos en 1996, de los cuales 100,750 fueron gemelos, 5,298 trillizos, 560 cuatrillizos y 81 embarazos de nivel superior (8). El hecho de que las madres esperen hasta una edad más avanzada antes de tener hijos hace que la incidencia de partos múltiples sea aún más alta. Todos los embarazos múltiples son de alto riesgo en comparación con los embarazos únicos y los riesgos para los fetos y la madre aumentan con la cantidad de bebés que la madre tiene. Los riesgos incluyen una mayor incidencia de trabajo de parto prematuro y bajo peso al nacer (que ya son menores que los nacimientos únicos). También existe un mayor riesgo de aborto espontáneo. De hecho, algunos investigadores creen que un buen número de embarazos humanos pueden comenzar como gemelos, pero la mayor tasa de pérdida reduce el embarazo múltiple a un embarazo único o, en algunos casos, a un aborto espontáneo completo. El profesor C. Bocklage de la Facultad de Medicina de la Universidad de Carolina del Este cree que una de cada ocho concepciones comienza como gemelos y que por cada par de gemelos nacidos vivos, de diez a doce embarazos originalmente múltiples resultan en un nacimiento único (10).

Las madres tienen una probabilidad de uno en 150 de tener gemelos fraternos y si ya han tenido gemelos fraternos, esa posibilidad aumenta a uno en cuarenta. Para una mujer cuya madre ha tenido gemelos fraternos, su probabilidad de tener gemelos fraternos es de una en noventa. Esto se debe a que la tasa de gemelos fraternos se ve afectada por factores genéticos. La tasa de gemelos idénticos, por otro lado, no parece estar influenciada en absoluto por factores hereditarios (1). La incidencia de gemelos fraternos, dado que se ve afectada por la genética, parece variar según la raza. Las personas de ascendencia africana tienen la tasa más alta de hermanamiento fraterno, mostrando uno de cada setenta nacimientos como gemelos. Le siguen los caucásicos con uno de cada ochenta y ocho nacimientos, luego los japoneses con uno de cada 150 y finalmente los chinos con uno de cada 300. Una tribu en particular en África tiene una tasa particularmente alta de hermanamiento. La tribu Yoruba de Nigeria exhibe uno de cada cuarenta y cinco nacimientos como gemelos fraternos. Además, en algunos lugares, como Japón, por ejemplo, parece haber una influencia estacional en la tasa de hermanamiento fraterno. Esta variación difiere de un país a otro y en algunos lugares, como los Países Bajos, las variaciones estacionales de los nacimientos de gemelos son paralelas a las de los nacimientos únicos, lo que demuestra que en estos casos, la diferencia probablemente se deba a factores culturales y no biológicos (8).

El estudio de los gemelos, o la gemelología, es un aspecto importante de la biología. Al examinar a los gemelos, los investigadores obtienen conocimiento de los factores genéticos y ambientales que afectan el crecimiento y desarrollo de todas las personas. Además, la información estadística obtenida sobre gemelos proporciona información sobre la influencia de las nuevas tecnologías y las diferencias culturales (como la edad promedio de las mujeres embarazadas) en los embarazos. Lo más importante es que los estudios realizados en gemelos son intrigantes en sí mismos y brindan información sobre un mundo de gemelos que ha interesado a los humanos durante siglos.

Bibliografía y fuentes de la WWW

2) Bank, Stephen P. y Kahn, Micheal D., The Sibling Bond. Nueva York: Basic Books Publishers, 1941.

3) Kitcher, Philip, Las vidas por venir. Nueva York: Simon y Shuster, 1996.

4) Koch, Helen L., Gemelos y relaciones gemelas. Chicago: The University of Chicago Press, 1966.

5) Newman, Horatio, Frank N. Freeman y Karl J. Holzinger., Twins: A Study of Heredity and Environment. Chicago: The University of Chicago Press, 1965.

6) Strickberger, Monroe W., Genética. Nueva York: The Macmillian Company, 1968.


El momento del hermanamiento

Si el argumento del hermanamiento es sólido, entonces es falso que alguna vez fuiste un cigoto. Esta conclusión se ha utilizado como premisa en argumentos que defienden la moralidad de cosas como la anticoncepción, la píldora del día después, la FIV y la investigación con células madre.

En un artículo de próxima publicación en la revista Cigoto, el investigador médico Gonzalo Herranz de la Universidad de Navarra en España sostiene que no hay suficiente evidencia para apoyar el modelo actual que propone que el hermanamiento ocurre dos semanas después de la fecundación. La mayor parte del argumento aquí gira en torno a lo incompleto de las teorías sobre cómo ocurre exactamente el hermanamiento.

Herranz pasa a llamar la atención sobre un modelo alternativo de hermanamiento, presentado originalmente por López-Moratalla y Cerezo. Según este modelo, el hermanamiento se produce en el momento en que el cigoto se somete por primera vez a la división celular. El cigoto puede sufrir dos tipos de división celular: puede dividirse en una masa que consta de dos blastómeros (células) o convertirse en dos cigotos. Los gemelos resultan solo en el segundo caso.

Si este modelo es correcto, entonces el argumento del hermanamiento no es sólido. En el nuevo modelo, bien podríamos ser idénticos al cigoto a partir del cual nos desarrollamos. Si el cigoto del que venimos es realmente idéntico a nosotros, uno podría cuestionar la moralidad de cosas como las píldoras anticonceptivas, la píldora del día después, la investigación de células madre y la FIV (que produce más embriones de los que se implantan). Por supuesto, hay muchas otras consideraciones que influyen en determinar si prevenir el desarrollo de un embrión es ético, pero el nuevo modelo complicaría al menos una línea de defensa de estas prácticas.

Pero, ¿qué tan realista es el segundo modelo? Para responder a esa pregunta, debemos analizar más de cerca lo que sucede después de la fertilización. Inmediatamente después de que un espermatozoide fertiliza un óvulo, el cigoto comienza a experimentar la división celular mientras viaja al útero, un viaje que toma de 5 a 7 días en los humanos. Al principio, las células forman una masa suelta rodeada por una membrana heredada del óvulo, llamada zona pelúcida. En la etapa de 8 células, las células se unen con proteínas que permiten el intercambio de sustancias químicas.

Durante la implantación, que ocurre la semana siguiente, el blastocisto se incrusta en el tejido de la pared uterina. La masa celular interna luego da lugar al disco embrionario, que consta de dos tipos de células, un tipo se convierte en el embrión y el cordón umbilical y el otro se convierte en las membranas externas y la placenta.

En el modelo tradicional de hermanamiento, el proceso de hermanamiento ocurre típicamente alrededor del momento de la gastrulación, aunque la evidencia sugiere que ocasionalmente puede ocurrir en el momento de la formación del blastocisto. Cuanto más tarde se produzca el hermanamiento, mayor será la probabilidad de que se desarrollen gemelos unidos.

El modelo alternativo defendido por Herranz sugiere que el hermanamiento ocurre en la etapa del cigoto. En este modelo, mientras que el hermanamiento ocurre casi inmediatamente después de la fertilización, la separación física de las células probablemente ocurra solo más tarde cuando podemos observar visualmente que esto sucede, es decir, alrededor del momento de la gastrulación.

Si bien puede parecer plausible que la primera división celular dé como resultado dos cigotos que continúan desarrollándose de forma independiente pero muy próximos entre sí, ciertas observaciones hablan fuertemente en contra del modelo alternativo. Se han observado blastocistos con dos masas celulares internas en la FIV humana, lo que sugiere que el hermanamiento puede ocurrir en el momento de la formación del blastocisto o antes. Sin embargo, los blastocistos con dos masas celulares internas son extremadamente raros, por lo que es poco probable que el gemelo se produzca típicamente en esta etapa temprana del desarrollo embrionario. En el mejor de los casos, esta evidencia sugiere que el hermanamiento podría ocurren en el momento de la fertilización en casos raros, aunque no en la mayoría de los casos.

Otro desafío para el modelo alternativo de hermanamiento es explicar qué hace que las células después de la primera división del cigoto sean cigotos diferentes en comparación con una masa que consta de dos (o más) células. Para ser cigotos parece que deben diferir de manera relevante en sus propiedades internas o estar separados espacialmente en una distancia que corresponda a la separación física posterior alrededor del momento de la gastrulación. Pero no hay evidencia que sugiera que las células difieran de manera relevante en sus propiedades internas o, alternativamente, estén separadas espacialmente de manera relevante. La falta de evidencia de esto cuenta fuertemente en contra del modelo alternativo de hermanamiento.

Existe un problema adicional con el argumento en contra del modelo actual de hermanamiento. El argumento pasa de la observación de que realmente no sabemos cómo y por qué se produce el hermanamiento a la conclusión de que el modelo actual de momento del hermanamiento "no se basa en hechos". Esto, sin embargo, es un salto. Si bien es cierto que no sabemos cómo y por qué ocurre el hermanamiento, la evidencia sugiere que el hermanamiento ocurre típicamente cerca de un par de semanas después de la fertilización.


Madres modeladoras

Para resolver estas preguntas, junto con nuestros colegas Bob Black y Rick Smock, construimos simulaciones y modelos matemáticos alimentados con datos sobre supervivencia materna, infantil y fetal de poblaciones reales.

Esto nos permitió hacer algo que de otro modo sería imposible: controlar en las simulaciones y modelar si las mujeres ovulaban uno o dos óvulos durante sus ciclos. También modelamos diferentes estrategias, en las que cambiamos a las mujeres de ovular un óvulo a ovular dos a diferentes edades.

Luego, podríamos comparar el número de hijos sobrevivientes de mujeres con diferentes patrones de ovulación.

Las mujeres que cambiaron de ovulación simple a doble a mediados de los 20 tuvieron la mayor cantidad de hijos que sobrevivieron en nuestros modelos, más que aquellas que siempre liberaron un solo óvulo o siempre liberaron dos óvulos.

Esto sugiere que la selección natural favorece un cambio inconsciente de la ovulación simple a la doble con el aumento de la edad.


Los gemelos idénticos, o gemelos monocigóticos, se forman cuando un óvulo fertilizado se divide en dos y se convierte en dos embriones separados. Los gemelos son del mismo sexo, comparten el mismo tipo de sangre y comparten los mismos rasgos físicos. Los gemelos idénticos pueden compartir o no un saco amniótico.

Una de las preguntas más comunes es "¿Los gemelos idénticos tienen el mismo ADN?" De hecho, tienen el mismo ADN al nacer, pero finalmente el ADN se vuelve más distintivo en función de factores ambientales. Así es como cada gemelo evoluciona para convertirse en un individuo único. Para obtener más información sobre el desarrollo de su pequeño, consulte lo que sucede semana a semana durante un embarazo gemelar.


¿Cuándo ocurre el hermanamiento idéntico? - biología

Publicado: Domingo 05 mayo 2019

Escrito por Hannah Brown, Universidad de Adelaide, para La conversación

El primer grupo de gemelos sesquizigóticos o semiidénticos se ha identificado en Australia. ¿En qué se diferencia este tipo de hermanamiento de los gemelos idénticos y no idénticos que ocurren con mayor frecuencia?

Introducción

Todos conocemos un par de gemelos, tal vez incluso un par de gemelos idénticos. En Australia, los gemelos representan aproximadamente uno de cada 80 nacimientos.

Pero en una investigación de la Universidad de Nueva Gales del Sur y la Universidad Tecnológica de Queensland publicada hoy en el New England Journal of Medicine, nos enteramos de un grupo muy singular de gemelos australianos.

Un niño y una niña de Brisbane, de cuatro años, han sido identificados como el segundo grupo de gemelos semiidénticos o sesquizigóticos del mundo. Son los primeros en ser observados en el útero (en el útero).

Este fenómeno extremadamente raro es el resultado de dos espermatozoides que fertilizan el mismo óvulo.
(Leer más: Ver doble: por qué los gemelos son tan importantes para la salud y la investigación médica)

¿Cómo ocurren los gemelos?

El tipo más común de gemelos son los gemelos no idénticos, que pueden ser del mismo sexo o de diferentes sexos. Los gemelos no idénticos también se conocen como gemelos fraternos o gemelos dicigóticos (de dos cigotos, lo que llamamos el embrión más temprano cuando el óvulo y el esperma se fusionan).

Este tipo de hermanamiento ocurre cuando se libera más de un óvulo del ovario en el momento de la ovulación (normalmente se selecciona y libera un solo óvulo), y ambos óvulos son fertilizados por diferentes espermatozoides. Estos gemelos no son más similares genéticamente que los hermanos nacidos con años de diferencia.

Las tasas de gemelos no idénticos difieren entre los grupos: es de aproximadamente ocho de cada 1.000 en las poblaciones caucásicas, 16 de cada 1.000 en las poblaciones africanas y cuatro de cada 1.000 en las personas de ascendencia asiática. Esto sugiere que hay un componente genético en los gemelos no idénticos.

Identical twins (also known as monozygotic – originating from one zygote) are less common. They are the product of just one egg and one sperm, which originally form one embryo, but which break into two during the earliest stages of pregnancy. Scientists are continuing to explore how this occurs biologically, but the process remains a mystery.

The rate of identical twins is consistent across the globe at about four in 1,000 births. This suggests it’s probably just a random biological phenomena not influenced by genetics.

Prior to today, there was only one reported case of a third type of twins – semi-identical twins.

(Diagram: showing three types of twinning, copyright UNSW)

In 2006, twins in the US were identified as semi-identical twins when they were examined as infants for another medical condition. They too were the result of one egg fusing with two sperm.

But now we know the Queensland siblings are the second set of twins to fall into this mysterious and fascinating category.

What are semi-identical twins?

Scientists believe semi-identical twins are the result of one egg allowing two sperm in simultaneously (which has previously been thought to be non-viable, meaning a pregnancy would never occur).

In the case reported in today’s research, the pregnancy was identified as twins at six weeks. The ultrasound showed they shared a placenta, which is common to 70% of identical twins.

But at 14 weeks of pregnancy, tests revealed the twins were non-identical – one was a girl and the other a boy. Ordinarily non-identical twins would have their own placenta. They were an anomaly.

Thorough DNA testing has revealed they are identical on the maternal side (confirming they came from just one egg, like identical twins). But they are more like non-identical twins on the paternal side, sharing only a proportion of their father’s DNA.

Scientists understand biologically how the DNA of our mother and father mix to create an embryo (and subsequently a baby). On the day the egg and sperm meet in the fallopian tube, the DNA, packaged into chromosomes, divides equally into two, allowing the baby to inherit one copy of information from mum and one from dad.

When this doesn’t go to plan, a baby may get too many or too few chromosomes, resulting in genetic disorders like Down Syndrome (an extra copy of Chromosome 21). This may also result in a pregnancy which is not viable.

We still don’t know a lot

There is no scientific precedent for how one embryo manages to separate three sets of chromosomes, as is the case in semi-identical twins. This may remain a scientific mystery.

We have no idea how similar these twins are going to look, although the best guess is that they will be like every other set of non-identical, fraternal twins.

As they are just the second case of this type of twins ever identified, it’s hard to know if they will have a special connection beyond their extra shared DNA.

A search by researchers through huge databases of twins across the globe failed to find more semi-identical twins, suggesting this type of twinning is very rare.

Discoveries like this that teach us just how much there is still to learn about biology and health, and how fascinating the world of reproduction and pregnancy is.


Solving the Evolutionary Puzzle of Twinning

Twins have long been a source of fascination in human societies. Mythologies all over the world use twins to convey hidden messages, and literature repeatedly exploits their potential to amuse, or sometimes unnerve, an audience. But from an evolutionary point of view, they’re a puzzle. Twins have much higher mortality rates in early life than children born in single births and also pose a risk to the mother, increasing her likelihood of dying in childbirth. We seem to be a species designed to give birth to one infant at a time, like other large mammals. Why then has natural selection not weeded out the tendency for women to give birth to twins?

The answer may be that, while twinning itself carries risks, the underlying trait which leads to the most common type of twinning confers benefits. This trait is polyovulation – the tendency for women to release more than one egg from the ovaries each month. Dizygotic (or non-identical) twins result from the fertilisation of two eggs (‘zygote’ means fertilised egg), in contrast to identical (monozygotic) twinning, which happens when a single egg is fertilised but then dividing into two embryos.

Polyovulation confers benefits because it counteracts the surprisingly high likelihood of foetal loss. Not all the eggs a woman releases each month result in a successful pregnancy, even if she is actively trying to get pregnant. Some may not be fertilised, and most fertilised eggs don’t survive to full term. Exactly why isn’t clear, but this foetal loss may often be to do with chromosomal abnormalities which mean the foetus isn’t viable.

There is little data on exactly what proportion of fertilised eggs are lost, given that most seem to be lost before the woman herself is aware of the pregnancy. Identifying very early pregnancy loss requires monitoring of women’s reproductive hormones over time to pinpoint the hormonal changes which indicate pregnancy and then pregnancy loss. One of the rare pieces of evidence available, from a study in Bangladesh, suggests that very high proportions of foetal loss are common, particularly in older women: 45% foetal loss at age 18, rising to 92% by age 38.

Releasing more than one egg each month is therefore a way of ‘bet-hedging’: increasing the likelihood that at least one egg will result in a livebirth. Occasionally, more than one fertilised egg will make it through to term – and twins, or other types of multiple birth, such as triplets, result. So it’s polyovulation, the ability to release more than one egg at a time, which is favoured by natural selection, rather than twinning itself.

Another twinning puzzle: Why does the likelihood of twinning vary by maternal age?

This idea that twins are the ‘byproduct’ of an evolutionary advantage to polyovulation has been around for a while, but it doesn’t fully explain another twinning puzzle: its relationship with maternal age. Young mothers are relatively unlikely to give birth to twins the chance of twinning increases with maternal age, but then declines again in the oldest mothers.

A recent paper I’ve contributed to, led by Wade Hazel and Joseph Tomkins, has just proposed a new explanation: that polyovulation is a ‘conditional strategy’, dependent on the mother’s age. This hypothesis assumes that young women produce only one egg at a time – their risk of foetal loss is low, so they don’t ‘need’ (in an evolutionary sense) to polyovulate but at some point, a switch to polyovluation happens – older women have a much higher chance of foetal loss, so natural selection favours a switch to polyovulation to increase their likelihood of successful pregnancy.

Wade and his colleagues used mathematical simulations to test the plausibility of their idea. These models compared the reproductive success of different hypothetical strategies – a strategy of always single ovulating was compared with a strategy of always double ovulating, and with a conditional strategy of switching from single to double ovulation. The age at which switching happens was allowed to vary, to identify the best time to switch from single to double ovulation. This analysis showed that a conditional strategy, where switching to double ovulation occurred at around age 25, resulted in the highest reproductive success, in terms of leading to the most surviving children per woman by the end of her reproductive life (Figure 1).

Figure 1. Average number of offspring surviving to 15 years from simulations of the reproductive lives of 1000 women the x-axis shows the age at which ‘conditional strategists’ (those who adopt a conditional strategy of first single ovulating then double ovulating) switch from single to double ovulation. The purple box indicates women who always double ovulate, yellow those who always single ovulate, blue those who adopt a conditional strategy.

In evolutionary terms, strategies with the highest reproductive success are likely to be favoured by natural selection, so that this analysis provides support for the hypothesis that polyovulation is a conditional, age-dependent strategy.

This hypothesis is also able to explain why the frequency of twinning rises and then declines with maternal age. Younger women rarely have twins because they mostly single ovulate double ovulation – and therefore the risk of twinning – increases as women age but then at the oldest maternal ages, foetal loss is so high that, even with double ovulation, few embryos successfully make it through to term and the likelihood of twinning declines again.

What are the implications of twinning as an age-dependent, conditional strategy?

An age-dependent, conditional strategy of polyovulation could help explain why twinning rates are increasing in high income populations. Part of this increase may be due to reproductive technology, which often mimics polyovulation by implanting more than one embryo in women experiencing fertility treatment. But in high income populations women often delay first births until into their late 20s and 30s. If polyovulation is more likely in women in these age groups, then rates of twinning will be higher in populations where women have children relatively late, even without assisted reproduction.

These combined characteristics of polyovulation plus high rates of foetal loss also imply that many of us once had a twin. The ‘vanishing twin’ phenomenon, where a twin pregnancy detected early on subsequently becomes a singleton pregnancy, is well known in obstetrics this new model suggests the frequency of this phenomenon is likely to be high, particularly among older mothers.

Twinning is a relatively rare event, varying from around 0.6 to 4% of all births, and this new paper suggests that its rarity is because it is an ‘accident’ arising from a strategy of polyovulation to counteract very high rates of foetal loss. Many questions still remain about this phenomenon: such as why foetal loss is so high, and why twinning rates vary around the world – because of differences in the likelihood of foetal loss, perhaps? But regardless of the explanation for the existence of twins, mythology, literature and the human experience is much richer because of this fascinating phenomenon.

Hazel, N. W., Black, R., Smock, R.C., Sear, R., Tomkins, J.L. (2020) An age-dependent ovulatory strategy explains the evolution of dizygotic twinning in humans. Nature Ecology & Evolution. DOI: 10.1038/s41559-020-1173-y

Published On: May 11, 2020

Rebecca Sear

Rebecca Sear is a Reader at the London School of Hygiene and Tropical Medicine (LSHTM), teaching demography and researching human reproductive behaviour from an evolutionary perspective. She is trained in zoology, biological anthropology, and statistics, and subsequently worked first in a social science institution (London School of Economics) and then in an institution of global and public health (LSHTM). Having been exposed to a variety of disciplines, she is particularly interested in how the natural, social and medical sciences can be integrated as we try to understand our own species, and aims to conduct research somewhere inbetween these disciplines. She is particularly interested in taking a comparative perspective to understanding human reproductive behaviour, and exploring why such behaviour varies between, as well as within, populations.


Characteristics of Mirror Twins

Mirror twins have certain physical characteristics in common—these similarities are just reflected on opposite sides of their bodies.

Physical Traits

Potential characteristics that could look alike in mirror twins include: birthmarks, moles, freckles, dimples, eye or eyebrow shapes, nostril or ear shapes, cowlicks, hair whorls, or teeth.

For example, a similar birthmark may manifest on the left side of one twin and on the right side of the other. Facial features such as dimples may be on opposite sides of the face. Cowlicks may run clockwise on one twin and counterclockwise on the other.

Gestures or Movements

Gestures or movements can also be manifestations of mirror image twinning. For example, one twin may be right-handed and the other left-handed (although many twins, regardless of zygosity, share this characteristic). Additionally, one twin may prefer to sleep on their left side while the other prefers the right.

Medical Conditions

In some extreme cases (which are exceptionally rare), mirror twins display situs inversus. In this condition, the internal organs (such as the heart, liver, lungs, or stomach) are situated on the opposite side of the normal anatomical position. An X-ray, CT scan, MRI, or ultrasound assessment can be used to identify the position of internal organs when situs inversus occurs.

There are also less serious medical conditions that have a higher chance of occurring with mirror twins. These conditions could be benign or require surgery to make them more manageable:

  • Accessory (extra) toes
  • Bone cysts
  • Cleft lip and cleft palate
  • Esotropia (eye misalignment)
  • Supernumerary (extra) teeth
  • Trigger thumb, or having a thumb locked in a bent position

Facial asymmetry and abnormal dental development may also be observed in mirror image twins.


A strategy for prolonging fertility

The reason a switch is beneficial is fetal survival – the chance that a fertilised egg will result in a liveborn child – decreases rapidly as women age

So switching to releasing two eggs increases the chance at least one will result in a successful birth.

But what about twinning? Is it a side effect of selection favouring fertility in older women? To answer this question, we ran the simulations again, except now when women double ovulated the simulation removed one offspring before birth.

In these simulations, women who double ovulated throughout their lives, but never gave birth to twins, had more children survive than those who did have twins and switched from single to double ovulating.

This suggests the ideal strategy would be to always double ovulate but never produce twins, so fraternal twins are an accidental side effect of a beneficial strategy of double ovulating.

Joseph L Tomkins, Associate Professor in Evolutionary Biology, University of Western Australia Rebecca Sear, Head of the Department of Population Health, London School of Hygiene & Tropical Medicine, and Wade Hazel, Professor of Biology, DePauw University

This article is republished from La conversación under a Creative Commons license. Read the original article.

La conversación

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