Zwillingsforschung – Gene und Umwelteinfluss

Hallo, willkommen zum Video zum Thema Zwillingsforschung. In diesem Video lernst du den Zweck von Zwillingsstudien, wir sprechen über die Durchführung dieser Studien, über die Aussagen, die man treffen kann und die Schwierigkeiten die sich bei der Zwillingsforschung ergeben. Wissenschaftler suchen schon lange nach einer Antwort auf die Frage, was lässt uns zu den Menschen heranreifen, die wir sind? Was beeinflusst unsere äußeren Merkmale? Was unseren Charakter? Wie groß ist der Einfluss der Umwelt? Wie groß ist der Einfluss des Erbguts, also der Gene in unserer DNA? Zu den Umwelteinflüssen gehören zum Beispiel Erziehung, Bildung, kulturelle und gesellschaftliche Einflüsse, sowie die Lebensführung, darunter auch die Ernährungsgewohnheiten. Um die umweltbedingten und genetischen Einflüsse zu bestimmen, bedient man sich der Zwillingsforschung. Eineiige Zwillinge werden auch als monozygote Zwillinge bezeichnet. Eineiige Zwillinge entwickeln sich, wie der Name bereits sagt, aus der gleichen Eizelle, die durch ein Spermium befruchtet wurde. Aus der Zygote entwickeln sich zwei Individuen die genau die gleichen Erbanlagen tragen, also zu 100 % genetisch identisch sind. Aus diesem Grund schauen eineiige Zwillinge meistens optisch identisch aus. Zweieiige Zwillinge werden auch als dizygote Zwillinge bezeichnet. Sie entstehen aus zwei unterschiedlichen Eizellen, die durch zwei unterschiedliche Spermien befruchtet wurden. Die Zygoten reifen zu zwei Individuen heran, die im Durchschnitt zu 50 % gleiche Gene aufweisen. Das entspricht der genetischen Übereinstimmung von anderen Geschwisterpaaren. Zweieiige Zwillinge müssen daher nicht in ihrem Geschlecht übereinstimmen. Durch den Vergleich vieler hunderter von Zwillingspaaren, können die Forscher mehr über die unterschiedlichen Einflüsse der Erbanlagen, also der DNA, und der Umwelt aussagen. Es werden hunderte von eineiigen Zwillingen auf bestimmte Merkmale untersucht. Zeigen eineiige Zwillinge Abweichungen in einem Merkmal, so muss das auf Umwelteinflüssen beruhen, da sie ja genetisch identisch sind. Das Maß an Übereinstimmung in Bezug auf ein Merkmal wird als Konkordanz bezeichnet. Die Werte können zwischen null und eins liegen. Man kann auch die Werte der Konkordanz mit 100 multiplizieren und erhält eine Prozentzahl, also zwischen 0% und 100%. Bei einer sehr geringen Übereinstimmung in Bezug auf ein Merkmal bei den Zwillingspaaren, spricht man von einer niedrigen Konkordanz. Der Wert ist also sehr niedrig. Dies spricht dafür, dass das Merkmal sehr stark von der Umwelt beeinflusst wird. Ein Wert von 1 beziehungsweise 100% würde bedeuten, dass 100 % der Zwillinge in einem bestimmten untersuchten Merkmal übereinstimmen. Eine hohe Konkordanz lässt darauf schließen, dass das Merkmal sehr stark von den Genen geprägt ist. Die Konkordanz ist hilfreich für die Aussage über die Erblichkeit eines Merkmals. Die Konkordanz lässt sich in einem Diagramm darstellen. Nehmen wir als Beispiel die Augenfarbe. Eineiige Zwillinge stimmen immer zu 100% in ihrer Augenfarbe überein. Das heißt die Konkordanz beträgt den Wert 100%. Daraus können wir schließen, dass die Augenfarbe nur durch die Gene bestimmt wird und nicht durch die Umwelteinflüsse. Wir nehmen als zweites Beispiel die Schizophrenie. Bei 34% aller Zwillingspaare sind beide Zwillinge erkrankt. Aus diesem Wert kann man schließen, dass Schizophrenie sowohl von den Genen, als auch von Umweltfaktoren abhängig sein muss. Als drittes Beispiel nehmen wir Infektionskrankheiten. Die Konkordanz für Infektionskrankheiten beträgt nur den Wert 8%. Daraus kann man schließen, dass Infektionen vor allem von den Umweltbedingungen abhängig sind, jedoch nicht genetisch bedingt sind. Um die Erblichkeit eines Merkmals besser zu erforschen, werden eineiige Zwillinge und zweieiige Zwillinge untersucht und miteinander verglichen. Hierfür wird der Vergleich der Konkordanz bei eineiigen und zweieiigen Zwillingen durchgeführt. Die eineiigen Zwillinge werden auch mit MZ, für monozygote Zwillinge abgekürzt, und werden in folgenden Diagramm grün dargestellt. Zweieiige Zwillinge, also dizygote Zwillinge, werden mit DZ abgekürzt, und werden in den folgenden Diagrammen blau dargestellt. Dizygote Zwillinge, die gemeinsam aufgewachsen sind, waren den gleichen Umweltbedingungen ausgesetzt und haben im Durchschnitt 50% ihrer Gene gemeinsamen. Das heißt, der Unterschied zwischen der Konkordanz bei Monozygoten und der Konkordanz bei Dizygoten beruht auf den 50% Genen, die unterschiedlich sind. Bei Merkmalen und Krankheiten, die vor allem von der Umwelt bedingt sind, können die Konkordanzzahlen in beiden Fällen sehr klein sein und fast übereinstimmen. Bei Infektionskrankheiten betragen die Werte zum Beispiel 8% und 9%. Bei Diabetes 2, auch genannt Zuckerkrankheit, liegt die Konkordanz bei monozygoten Zwillingen bei 60% und bei Dizygoten Zwillingen bei nur 13%. Daraus kann man schließen, dass Diabetes zwar auch einen genetischen Faktor hat, aber auch sehr von den Umweltbedingungen abhängt. Die Ernährung hat eine wichtige Rolle bei der Entwicklung von Diabetes 2. Wir besprechen jetzt, welche Herausforderungen es bei der Zwillingsforschung gibt und wieso diese Studien manchmal problematisch sind. Zwillinge wachsen meist zusammen auf und sind den gleichen oder sehr ähnlichen Umweltbedingungen ausgesetzt. Zwillinge haben die gleiche Erziehung, Bildung, leben in der gleichen Kultur, haben den gleichen Lebensstil und die gleichen Ernährungsgewohnheiten. Da sie zusammen aufwachsen, sind sie außerdem sehr oft sogar den gleichen Infektionserregern ausgesetzt. Dies erschwert die Aussage, ob die Zwillinge deshalb in einem Merkmal übereinstimmen, weil sie die gleichen Gene haben oder weil sie den gleichen Umweltbedingungen ausgesetzt sind. Zwillingsstudien werden daher auch mit getrennt aufwachsenden eineiigen Zwillingen durchgeführt. Man spricht von sogenannten Adoptionsstudien. Das Problem hierbei ist aber, oft wachsen die Zwillinge trotzdem in einer ähnlichen Umwelt auf, haben eine gleiche Erziehung, eine ähnliche Bildung, wohnen in der gleichen Kultur, in der gleichen Gesellschaft und der Lebensstil der Eltern und die Ernährungsgewohnheiten der Eltern können denen der leiblichen Eltern sehr ähneln. Eine genauere Aussage über das Ausmaß des Umwelteinflusses bestimmter Umweltfaktoren, kann dann getroffen werden, wenn die eineiigen Zwillinge bei sehr unterschiedlichen Umweltbedingungen aufwachsen. Dies ist zum Beispiel dann der Fall, wenn sie in zwei unterschiedlichen Kulturen aufwachsen, in unterschiedlichen Gesellschaftsschichten, oder sehr unterschiedliche Lebensstile aufweisen. Wir fassen zusammen was wir über die Zwillingsforschung gelernt haben. Du weißt jetzt, eineiige Zwillinge sind zu 100% genetisch identisch. Zweieiige Zwillinge Stimmen zu 50% der Gene überein. Mithilfe der Zwillingsforschung wird der Einfluss der Umwelt und der Gene bestimmt. Außerdem hast Du gelernt was man unter der Konkordanz versteht, nämlich das Maß für die Übereinstimmung eines Merkmals. Du weißt, dass man die Konkordanz in einem Diagramm darstellen kann und hierbei monozygote und dizygote Zwillinge miteinander vergleichen kann. Eine hohe Konkordanz spricht für einen hohen genetischen Einfluss auf ein Merkmal. Eine niedrige Konkordanz spricht für einen hohen umweltbedingten Einfluss auf ein Merkmal. Außerdem haben wir besprochen, wieso die Zwillingsforschung auch problematisch ist und wieso der Vergleich mit getrennt aufwachsenden Zwillingen wichtig ist. Dieser hilft bei der Aussage über den Einfluss unterschiedlicher Umweltfaktoren. Danke für deine Aufmerksamkeit, Tschüss, bis zum nächsten Video.