Op dinsdag landden NASA-astronaut Scott Kelly en de Russische kosmonaut Mikhail Kornienko in Kazachstan nadat hij maar liefst 340 dagen aan boord van het International Space Station (ISS) had doorgebracht.
gerelateerde inhoud
- Een nieuwe zwangerschapstest kan tweelingen, downsyndroom en meer voorspellen
- Met een oog voor Mars test NASA zijn Astronaut Twins
Als onderdeel van NASA's 'Year in Space'-project hebben Kelly en zijn aardgebonden identieke tweelingbroer, gepensioneerde astronaut Mark Kelly, monsters van bloed, speeksel en urine verstrekt en een spervuur van fysieke en psychologische tests ondergaan om de effecten van lange -duur ruimtevlucht op het menselijk lichaam.
Studies van identieke en broederlijke tweelingen zijn al lang gebruikt om de invloeden van genen en de omgeving op bepaalde eigenschappen te ontwarren. Identieke tweelingen delen al hun genen, terwijl broederlijke tweelingen slechts 50 procent delen. Als een eigenschap vaker voorkomt bij identieke tweelingen dan bij broederlijke tweelingen, suggereert dit dat genetische factoren gedeeltelijk verantwoordelijk zijn.
"Tweelingstudies zijn de enige echte manier om natuurlijke experimenten bij mensen uit te voeren", zegt Tim Spector, een professor in genetische epidemiologie aan Kings College, Londen. "Door tweelingen te bestuderen, kun je veel leren over wat ons drijft, wat ons anders maakt, en met name de rollen van de natuur versus de natuur die je gewoon niet anders kunt krijgen."
Spector is directeur van het TwinsUK-register, dat gegevens bevat van 12.000 tweelingen en wordt gebruikt om de genetische en ecologische oorzaken van leeftijdsgebonden complexe kenmerken en ziekten te bestuderen. Hij schat dat onderzoek naar tweelingen momenteel in meer dan 100 landen wordt uitgevoerd en dat de meeste van deze projecten gebruikmaken van informatie in grote databases zoals het TwinsUK-register.
Hoewel het een tijdje kan duren voordat we resultaten van de astronautentweeling zien, zijn onderzoekers hoopvol dat de gelegenheid een aantal unieke inzichten in de menselijke gezondheid oplevert. Hier zijn enkele voorbeelden van wat we hebben geleerd van eerdere tweelingstudies - zowel beroemd als berucht:
The Birth of Eugenics
Victoriaanse wetenschapper Francis Galton, een neef van Charles Darwin, was een van de eerste mensen die de waarde van tweelingen inzag voor het bestuderen van de erfelijkheid van eigenschappen. In een artikel uit 1875 getiteld "The History of Twins" gebruikte Galton tweelingen om de relatieve effecten van natuur versus natuur te schatten (een term die Galton zelf bedacht). Maar zijn vaste overtuiging dat menselijke intelligentie grotendeels een kwestie van natuur is, leidde hem naar een donkerder pad: hij werd een vocale voorstander van eugenetica (een andere term die hij bedacht) en het idee dat "een zeer begaafd ras van mannen" kon worden geproduceerd door selectief fokken.
Genen en IQ
In 2003 nam Eric Turkheimer, professor psychologie aan de Universiteit van Virginia, een frisse blik op het onderzoek naar de erfelijkheid van IQ, dat sterk afhankelijk was van tweelingstudies. Turkheimer merkte op dat de meeste studies die IQ ontdekten, grotendeels te wijten zijn aan genetica met tweelingen uit de middenklasse, en hij vroeg zich af wat het patroon was bij armere mensen. Toen hij naar tweelingen uit arme gezinnen keek, ontdekte hij dat de IQ's van identieke tweelingen evenveel varieerden als de IQ's van broederlijke tweelingen. Met andere woorden, de impact van het opgroeien van armen kan de natuurlijke intellectuele gaven van een kind overweldigen.
Genetische basis voor dagelijkse ziekten
Werkend met gegevens en biologische monsters in het TwinsUK-register hebben Spector en zijn collega's in meer dan 600 gepubliceerde artikelen aangetoond dat veel voorkomende ziekten zoals artrose, staar en zelfs rugpijn een duidelijke genetische basis voor hen hebben. "Toen ik op dit gebied begon, werd gedacht dat alleen 'sexy' ziekten [zoals kanker] genetisch waren, " zegt Spector. "Onze bevindingen hebben die perceptie veranderd."
Erfelijke eetstoornissen
Een van de nieuwere tweelingregisters die online komen, de Michigan State University Twin Registry (MSUTR) werd opgericht in 2001 om genetische en omgevingsinvloeden op een breed scala aan psychiatrische en medische aandoeningen te bestuderen. Een van de meest verrassende bevindingen uit het onderzoek van de groep is dat veel eetstoornissen zoals anorexia een genetische component hebben.
"Mensen dachten lange tijd dat het volledig te wijten was aan cultuur, de media en sociale factoren", zegt co-regisseur Kelly Klump van MSUTR. "Door tweelingstudies weten we nu dat genen voor dezelfde hoeveelheid variabiliteit in eten zorgen aandoeningen zoals bij schizofrenie en bipolaire stoornis. Dat hadden we nooit geweten zonder tweelingstudies. "
De genetica van obesitas
Een klassiek tweelingonderzoek uitgevoerd door geneticus Claude Bouchard in 1990 keek naar het belang van genen voor de opslag van lichaamsvet. Bouchard, nu aan de Staatsuniversiteit van Louisiana, huisvestte een twaalftal magere jonge mannelijke tweelingen in een slaapzaal en gaf ze drie maanden lang 1.000 calorieën per dag. Hoewel elke deelnemer aan het einde van het experiment zwaarder was, varieerde de hoeveelheid gewonnen gewicht en vet aanzienlijk, van 9 tot 29 pond. Gewichtstoename binnen tweelingen was veel meer vergelijkbaar dan gewichtstoename tussen verschillende tweelingparen, en de tweelingen in elk paar hadden de neiging om op dezelfde plaatsen aan te komen, of het nu in de buik, billen of dijen was.
Het "homo-gen" ontwarren
Talrijke tweelingstudies hebben geprobeerd het belang van genen in seksuele oriëntatie op te helderen. In 2008 gebruikten onderzoekers onder leiding van Niklas Langström, een psychiater aan het Karolinska Instituut in Stockholm, de schat aan dubbele gegevens in het Zweedse Tweelingregister, de grootste ter wereld, om genetische en omgevingsinvloeden te onderzoeken die bepalen of ze wel of niet een persoon is homo. De wetenschappers ontdekten dat genetica slechts 35 procent uitmaakte van de verschillen tussen identieke en broederlijke homoseksuele mannen en nog minder - ongeveer 18 procent - bij homoseksuele vrouwen.
De studie, een van de meest uitgebreide tot nu toe, geeft aan dat een complex samenspel van genetica en omgevingsfactoren samenwerken om de seksuele geaardheid van mensen vorm te geven. Maar net als andere tweelingstudies over dit controversiële onderwerp, werd de studie van Langström bekritiseerd vanwege mogelijke vooringenomenheid bij de werving, omdat slechts 12 procent van de mannen in het Zweedse register in de studie was opgenomen.
Tweeling grootgebracht
In 1979 voerde Thomas Bouchard de misschien wel meest fascinerende tweelingstudie ooit uit. Toen directeur van het Minnesota Center voor Twin and Family Research, keek Bouchard naar identieke en broederlijke tweelingen gescheiden in de kinderschoenen en grootgebracht. Hij ontdekte dat identieke tweelingen met verschillende opvoeding vaak opmerkelijk vergelijkbare persoonlijkheden, interesses en attitudes hadden. In een van de beroemdste voorbeelden kwam Bouchard tweelingen tegen die gescheiden waren van de geboorte en herenigd waren op de leeftijd van 39.
"De tweeling, " schreef Bouchard later, "bleek vrouwen te hebben getrouwd met de naam Linda, gescheiden en de tweede keer getrouwd met vrouwen met de naam Betty. De ene noemde zijn zoon James Allan, de andere noemde zijn zoon James Alan, en beiden noemden hun speelgoed voor honden. "
Maar Klump van MSUTR wijst er snel op dat de bevindingen van Bouchard geen bewijs zijn van genetisch determinisme. "Wat ze laten zien, is dat we de wereld niet binnenkomen als willekeurige wezens of lege leien, " zegt Klump. "Als we door het leven lopen, hebben we veel vrije keuze, maar een deel van die vrije keuze is waarschijnlijk gebaseerd op dingen waar we echt goed in zijn en dingen die we graag doen. De studie van Bouchard vertelt ons dat er een dynamisch samenspel is tussen wat we leuk vinden, wat we willen en de omgevingen die we kiezen. "
