Je leest:

Wat kunnen tweelingen ons leren over menselijk gedrag?

Wat kunnen tweelingen ons leren over menselijk gedrag?

Auteur: | 29 augustus 2019

Tweelingstudies zijn de gouden standaard om de invloed van genen en omgeving op menselijke eigenschappen te onderzoeken. Wat kunnen tweelingstudies, tegenwoordig in combinatie met moleculaire technieken, precies aantonen en wat niet?

Een eeneiige tweeling ontstaat, zoals de naam al zegt, uit één bevruchte eicel die in tweeën splitst.

Wetenschappers die de overerving van gedrag bestuderen zijn als vanouds gefascineerd door tweelingen. Ze vergelijken de gelijkenis tussen identieke tweelingen met de gelijkenis tussen niet-identieke tweelingen. Het is de klassieke manier om onderscheid te maken tussen de invloed van genen en omgeving, oftewel nature versus nurture. Met behulp van tweelingen zijn we een hoop te weten gekomen over de erfelijkheid van gedragseigenschappen als intelligentie en persoonlijkheid, en van psychiatrische aandoeningen als schizofrenie en depressie.

Af en toe laait de kritiek over deze manier van onderzoek doen op. Tweelingstudies zijn gebaseerd op aannames uit de jaren twintig van de vorige eeuw die niet kloppen, zeggen sommige psychologen. Hoe betrouwbaar zijn tweelingstudies tegenwoordig? En wat kan je er mee aantonen en wat niet?

Pseudo-experiment

Eeneiige of identieke tweelingen delen al hun genen, omdat ze uit dezelfde bevruchte eicel zijn ontstaan. Twee-eiige of niet-identieke tweelingen ontstaan door de bevruchting van twee losse eicellen en hebben de helft van hun genen gemeenschappelijk, waardoor ze net zo verwant zijn als ‘gewone’ broertjes en zusjes. Lijken identieke tweelingparen meer op elkaar dan niet-identieke paren? Dan zien onderzoekers daarin een aanwijzing dat genen een grote rol spelen. Neem intelligentie. Als de helften van eeneiige tweelingen qua IQ meer op elkaar lijken dan de helften van twee-eiige tweelingen, dan volgt de conclusie dat intelligentie door de genen wordt bepaald. Is de gelijkenis tussen identieke en niet-identieke tweelingenparen even groot? Dan moet intelligentie grotendeels tot stand komen door gedeelde omgevingsinvloeden, zoals opvoeding.

Onderzoekers omschrijven tweelingstudies vanwege de unieke situatie ook wel als pseudo-experiment of een experiment of nature: twee kinderen groeien op bij hun ouders met als enige verschil dat ze soms een identiek genoom hebben en soms voor vijftig procent hetzelfde genoom. De enige variabele is de mate waarin ze hun DNA delen.

Tweelingen zijn tot op hoge leeftijd vrijwel genetisch identiek.

In een andere vorm van tweelingonderzoek zijn tweelingen in een ander gezin opgevoed, na als baby’s gescheiden te zijn. De invloedrijkste van het kleine aantal adoptiestudies werd uitgevoerd door de Amerikaanse psycholoog en geneticus Thomas Bouchard van de Universiteit van Minnesota. Sommige tweelingen groeiden op in overeenkomstige milieus en gezinnen, anderen kwamen juist heel verschillend terecht. Het extreemste voorbeeld zijn twee jongens waarvan de één opgroeide in een Joods gezin en de ander in een Nazi-gezin, als lid van de Hitlerjugend. Bouchard concludeerde: het maakt niet uit of identieke tweelingen in hetzelfde gezin opgroeien of niet, ze blijven qua persoonlijkheid en interesses op elkaar lijken. Waaruit hij afleidde dat de gelijkenis tussen eeneiige tweelingen door hun DNA komt.

Genetisch identiek

Sinds de jaren twintig van de vorige eeuw staat de tweelingstudie in hoog aanzien om erachter te komen of een bepaalde menselijke eigenschap een genetische component heeft. Zo nu en dan laait de kritiek over de methode weer op, voor het laatst in 2016, toen de Amerikaanse psycholoog Jay Joseph het boek The trouble with twin studies uitbracht.

Tweelingonderzoek, inmiddels een eeuw oud, is gebaseerd op een aantal aannames die bekritiseerd zijn door verschillende psychologen. Een probleem met identieke tweelingen is, zo zeggen critici, dat de broers of zussen niet honderd procent genetisch gelijk zijn. Door DNA-onderzoek weten we dat mensen in de loop van het leven genetische mutaties verzamelen. Het DNA van tweelingen zou dus steeds meer van elkaar gaan verschillen naarmate ze ouder worden.

“Met sequencen kan je als je goed zoekt inderdaad verschillen vinden, maar dat de methode er ongeldig door wordt is onzin”, reageert Dorret Boomsma, hoogleraar biologische psychologie aan de Vrije Universiteit Amsterdam. Zij werkt sinds de jaren tachtig aan de genetica van gedrag, onder andere met behulp van tweelingstudies, en was in 1987 betrokken bij de oprichting van het Nederlands Tweelingen Register. In deze database houden onderzoekers van de VU gegevens bij van inmiddels 75.000 twee- en meerlingparen en hun familie.

Boomsma’s onderzoeksgroep bracht het genoom van tweelingparen van allerlei leeftijden in kaart, tot aan honderd jaar oud. Boomsma: “De verschillen die we aantroffen waren uitermate minimaal. Op grond van die paar mutaties die je na heel lang zoeken vindt, mag je niet concluderen dat ze niet genetisch identiek zijn.”

De manier waarop het DNA om bepaalde eiwitten (histonen) gerold zit, bepaalt welke genen tot uiting komen. Hoe dat bij jou zit, bepaalt mede je epigenoom.
Darryl Leja, NHGRI via Wikimedia Commons

Besturingssysteem van het DNA

De grote zekerheid dat identieke tweelingen hun genoom delen, klopt niet meer als het gaat om het epigenoom, het besturingssysteem dat genen aan en uit zet. Dezelfde genen hebben is één ding, dezelfde genen op hetzelfde moment ‘aan’ hebben staan is een ander. Factoren die bepalen of genen stilliggen of actief zijn heten epigenetische factoren, een voorbeeld daarvan zijn de histonen: eiwitten waar het DNA omheen opgerold ligt. De histonen blokkeren sommige genen, die daardoor niet tot eiwit worden afgeschreven. Voeding en leefstijl hebben invloed op histonen en andere epigenetische factoren.

Is het epigenoom ook erfelijk? Het is een vraag die volop in de belangstelling staat om inzicht te krijgen in de unieke gezondheid van een individu. De tweelingmethode kan in combinatie met moleculaire technieken helpen erachter te komen.

Lijkt het epigenoom bij identieke tweelingen meer op elkaar dan bij twee-eiige tweelingen? De groep van Boomsma deed een aantal jaar terug een groot project, waarbij onderzoekers op huisbezoek gingen bij tweelingen en hun ouders, broers en zussen. In het afgenomen bloed keken ze naar het DNA en het RNA, het product dat ontstaat bij het afschrijven van een gen. De RNA-moleculen in het bloed vertellen welke genen actief zijn. En ja, ook het epigenoom is tot op zekere hoogte erfelijk, bleek uit de analyse. “Bij identieke tweelingen vonden we stukken genoom waarvan het epigenoom tussen de broers of zussen overeenkwam, maar er zijn ook massa’s stukken in het genoom waar dat niet geldt.”

Opgroeien in dezelfde omgeving

De tweelingmethode breidt zich uit met nieuwe toepassingen, maar de controverse ligt daarmee niet stil. De aanname die nog steeds de meeste kritiek te verduren krijgt, is dat een- en twee-eiige tweelingen in dezelfde omgeving opgroeien. Doen ze dat wel? Eeneiige tweelingen worden door hun ouders en hun sociale kring gelijker behandeld, ze brengen meer tijd samen door en hebben een nauwe emotionele band, toont onderzoek aan. Hun omgeving lijkt dus meer op elkaar dan die van niet-identieke tweelingen, waar Jay Joseph ook op wijst. Vind je een verschil tussen de soorten tweelingen, bijvoorbeeld in hun risico op een eetstoornis, dan kan je het niet zomaar op genen gooien. Misschien meet je wel een omgevingseffect in plaats van een genetisch effect, zegt hij.

Uitgelicht door de redactie

Klimaatwetenschappen
Je bent niet (veel) sneller thuis nu de snelheid wordt verlaagd

Maatschappijwetenschappen
Kom jij nog wel uit je eigen filterbubbel?

Scheikunde
Verborgen schatten in ons afvalwater

Deze aanname is herhaaldelijk onderzocht. Zo is in de Verenigde Staten nauwkeurig de omgeving van beide typen tweelingen in kaart gebracht. Dragen ze dezelfde kleding? Slapen ze op dezelfde kamer? Gaan ze naar dezelfde school, dezelfde klas? Wat doen hun ouders? “Ja, eeneiige tweelingen hebben vaker dezelfde roze jurk aan”, zegt Boomsma over de resultaten. “Maar die overeenkomsten zijn niet voorspellend voor de mate waarop ze op elkaar lijken. Dingen als dezelfde kleding dragen hangen niet samen met welke psychologische uitkomst dan ook.”

Nature via nurture

Hoe zit het dan met nature versus nurture-debat, is dat niet allang achterhaald? Nature (het DNA) werkt via nurture (de omgeving) is tegenwoordig de geaccepteerde opvatting. Een bepaalde erfelijke aanleg komt pas tot uiting onder bepaalde invloeden vanuit de omgeving. Iemand kan bijvoorbeeld aanleg hebben om dik te worden, maar ontwikkelt pas overgewicht in een omgeving waar op elke straathoek junk food te koop is.

Boomsma: “Genen en omgeving zijn beide belangrijk voor elke menselijke eigenschap, dat staat buiten kijf. Maar mensen vatten dat vaak samen als ‘er is overal een interactie tussen genen en omgeving’. Dat is echter iets anders.”

De aan- of afwezigheid van interactie is statistisch te testen. Stel dat je van hoge bloeddruk alle betrokken genen en omgevingsfactoren kent. Als de som van die twee samen niet verklaart waarom iemand een bepaalde bloeddruk heeft, dan is er iets complexers aan de hand. Het kan dan gaan om een interactiemodel, waarbij sommige mensen met een bepaalde genetische aanleg veel sterker reageren op een omgevingsfactor dan anderen.” Voor veel menselijke eigenschappen is het niet nodig die complexiteit te veronderstellen, volgens Boomsma. “De optelsom van genen en omgeving beschrijft vaak de realiteit, het biedt een adequate verklaring voor de verschillen tussen mensen.”

De invloed van genen schommelt

Medici zetten ook tweelingen in om de erfelijkheid van lichamelijke aandoeningen, zoals hoge bloeddruk en hartziekte, te ontrafelen. Eén van hen is hoogleraar genetische epidemiologie Harold Snieder van het Universitair Medisch Centrum Groningen. “Het is tegenwoordig common knowledge dat complexe ziektes en eigenschappen in samenhang van genen en omgeving ontstaan”, zegt ook hij. Bovendien is het niet zo statisch als vaak wordt voorgesteld, als je leest dat iets ‘door zeventig procent verklaard wordt door genen’. “De bijdrage van genen en omgeving ligt niet vast, maar verandert continu”, aldus Snieder.

Naarmate kinderen ouder worden, wordt de genetische invloed op beweeggedrag groter.

Hij noemt fysieke activiteit als voorbeeld. “Als kinderen jong zijn is de invloed van familie belangrijk in beweeggedrag, op latere leeftijd krijgt erfelijke aanleg een grotere stem.” In een tweelingstudie meet je altijd de verschillen tussen mensen op één moment en plaats. Het is daarom belangrijk om tweelingen voor langere tijd, liefst hun hele leven, te volgen om dit soort schommelingen op te merken.

Identieke tweelingen delen een baarmoeder en komen vaak kleiner dan een gemiddelde baby ter wereld. Zijn eeneiige broers en zussen eigenlijk wel representatief voor de hele bevolking? Nog een punt dat critici geregeld oprakelen. “Dat moet je checken”, zegt Snieder. “Maar we zien bijvoorbeeld dat een- en twee-eiige tweelingen niet vatbaarder zijn voor ziektes dan andere mensen.” De kortere zwangerschapsduur en lager geboortegewicht komt bij tweelingen door ‘ruimtegebrek’, voegt Boomsma eraan toe, terwijl een laag geboortegewicht bij eenlingen andere oorzaken heeft (zoals een rokende moeder). Bij tweelingen heeft het geboortegewicht niet dezelfde, meestal nadelige invloed op de latere gezondheid als bij eenlingen.

Tweelingstudie als beginpunt

De klassieke tweelingstudie moet je zien als startpunt, volgens Snieder. Je beantwoordt er de vraag mee of een ziekte of eigenschap meer door genen of meer door omgeving wordt bepaald. “In het verleden waren ze nuttig om te laten zien hoe belangrijk erfelijkheid is bij eigenschappen en ziektes waarvan je het niet verwacht. Van gedrag dachten we dat de omgeving of leefstijl de oorzaak was.”

Autisme bij een kind komt door koud en afstandelijk gedrag van de moeder, dacht men dertig jaar geleden nog. Dankzij tweelingstudies is nu bekend dat autisme een sterk genetische component heeft. Die vondst was een wetenschappelijke doorbraak en een grote geruststelling voor de ‘ijskastmoeders’. “Daarmee is niet gezegd dat er niks klopt van de observaties rond moeders met autistische kinderen, maar de causaliteit klopte niet”, aldus Boomsma. “Het kan best zijn dat moeders anders reageren op een autistisch kind, maar dat betekent niet dat haar reactie de oorzaak is van autisme.”

“Met tweelingstudies kan je ook proberen meer te weten te komen over specifieke omgevingsfactoren die een rol spelen bij een eigenschap of ziekte”, gaat Snieder verder. “Als de ene helft van een identieke tweeling een hoge bloeddruk heeft en de ander niet, dan moet er iets zijn in de omgeving dat een sterke invloed uitoefent.” Het moet een omgevingsfactor zijn die ze niet met elkaar delen, anders zouden ze beiden hoge bloeddruk krijgen.

Als de ene helft van een identieke tweeling iets heeft en de ander niet, dan moet er iets zijn in de niet-gedeelde omgeving (een unieke ervaring) dat een sterke invloed uitoefent.

Onderliggende genen opsporen

Iets wat je met tweelingstudies in ieder geval niet kan: de betrokken genen identificeren. Na een tweelingonderzoek volgen dan ook vaak studies om de onderliggende genen op te sporen. Dankzij grote internationale onderzoeksconsortia komen voor steeds meer grote psychiatrische aandoeningen, zoals schizofrenie, depressie en anorexia nervosa, de genen in beeld. Het kunnen er honderden zijn per aandoening, duizenden is nog waarschijnlijker.

Desondanks is de erfelijkheidsschatting afkomstig uit tweelingonderzoek – zoveel procent van de eigenschap wordt verklaard door genetica – nog steeds belangrijk, volgens Boomsma. “Wereldwijd lopen er tig van samenwerkingen die bijvoorbeeld samen de genen proberen te vinden die de verschillen in lichaamslengte tussen mensen kunnen verklaren. Op een gegeven moment verklaren de eerste sets gevonden genen misschien twintig procent van de individuele verschillen. Als je weet dat in tweelingonderzoek de totale erfelijkheid tachtig procent is, weet je ook dat je nog even moet doorzoeken.”

Bovendien ontstaat in de maatschappij steeds nieuwe menselijke gedragingen waarvan men wil weten in hoeverre genetica een rol speelt, zoals het aantal uur per dag televisie kijken, gamen, of verslavingsgevoeligheid voor XTC. De klassieke tweelingstudie is nog niet op zijn retour.

Wat de ontdekking van de eeuw zou zijn? Als onderzoekers een menselijke eigenschap vinden waarin genetica geen rol speelt. Boomsma zou dat graag willen. “Goed onderzoek dat glashelder aantoont dat een menselijke eigenschap niet erfelijk is, dat zou pas echt interessant zijn.”

Bronnen:

Dit artikel is een publicatie van NEMO Kennislink.
© NEMO Kennislink, sommige rechten voorbehouden
Dit artikel publiceerde NEMO Kennislink op 29 augustus 2019

Discussieer mee

0

Vragen, opmerkingen of bijdragen over dit artikel of het onderwerp? Neem deel aan de discussie.

NEMO Kennislink nieuwsbrief
Ontvang elke week onze nieuwsbrief met het laatste nieuws uit de wetenschap.