Gemelli omozigoti ed eterozigoti: così uguali, così diversi

La scoperta di una gravidanza gemellare suscita quasi sempre nella donna e nella coppia grande emozione mista a sorpresa, ma anche molte domande. Una delle prime, oltre alla salute, riguarda proprio l’origine dei due bambini: saranno gemelli omozigoti oppure eterozigoti? Quante tipologie di gemelli esistono e quali sono le principali differenze nello sviluppo e nella crescita degli embrioni e poi dei feti?

Tipologie di gemelli

Con il termine gemelli si indicano due bambini nati dalla stessa gravidanza, mentre se i bambini sono tre o più si parla di gravidanze plurigemellari.

Esistono diversi tipi di gemelli, classificati in base alla loro origine biologica, ma la distinzione più importante è quella tra gemelli monozigoti e dizigoti. Lo zigote è la prima cellula che nasce dall’unione tra un ovulo e uno spermatozoo: se da un unico zigote si sviluppano due embrioni si parla di gemelli monozigoti, se invece vengono fecondati due ovuli distinti da due spermatozoi diversi si formano due zigoti e si parla appunto di gemelli dizigoti.

I gemelli monovulari sono quindi sinonimo di gemelli monozigoti, mentre i gemelli biovulari corrispondono ai gemelli dizigoti. Anche le espressioni gemelli omozigoti ed eterozigoti indicano le stesse caratteristiche.

In passato erano molto usati i termini “gemelli identici” e “gemelli fraterni” ma oggi si preferisce parlare di monozigoti e dizigoti, terminologia che descrive con maggiore precisione l’origine della gravidanza.

È importante distinguere anche la zigosità, cioè l’origine da uno o due zigoti, dalla corionicità, che indica invece il numero di placente e membrane fetali. Sono due concetti diversi e non sempre coincidono.

Studiare la gemellarità per studiare il mondo

In ogni coppia di gemelli (o più nel caso di plurigemellarità) i fratelli hanno una loro specifica individualità e predisposizioni differenti, che vanno osservate e sostenute. Studiare l’influenza che l’ambiente, l’alimentazione e lo stato di salute materno, gli stimoli culturali, i comportamenti familiari, le caratteristiche etnico-geografiche possono avere sullo sviluppo e la crescita psico-fisica dei gemelli è una sfida ma allo stesso tempo un bagaglio di informazioni per la ricerca.
La genetica clinica e chi vi opera ha una sfida avvincente davanti a sé, come studiare l’origine e la trasmissione di alcune malattie neurodegenerative, psichiatriche, croniche, cardiovascolari e sindromi rare complesse, e l’analisi del genoma gemellare e delle famiglie nelle quali la gemellarità è frequente, si sta rivelando fondamentale per le prospettive a breve e medio termine.
È estremamente affascinante osservare come dietro all’evento della gemellarità esista un mondo vero e proprio, legato alla loro crescita ma strettamente connesso anche all’evoluzione della salute umana e della sua complessità. Questa è una prospettiva unica per chi crede nel valore del progresso scientifico, per migliorare la qualità di vita di più persone possibili.

Gemelli omozigoti 

I gemelli monozigoti derivano da un unico ovulo fecondato da un solo spermatozoo. Dopo la fecondazione, l’embrione si divide spontaneamente nelle primissime fasi dello sviluppo dando origine a due individui distinti. Le cause di questa divisione non sono ancora completamente conosciute e, nella maggior parte dei casi, il fenomeno è considerato casuale.

Dal punto di vista genetico si dice spesso che i gemelli omozigoti hanno lo stesso DNA. In realtà condividono un patrimonio genetico quasi identico, ma già nelle prime divisioni cellulari possono comparire piccole differenze genetiche e, nel corso della vita, numerose differenze epigenetiche, per questo motivo non è corretto definirli “cloni”.

I gemelli monozigoti sono quasi sempre dello stesso sesso, rappresentano circa 3-4 nascite ogni 1.000 e la loro frequenza è sorprendentemente costante in tutto il mondo, indipendentemente dall’etnia e dall’età materna.

Per quanto riguarda l’ereditarietà dei gemelli omozigoti, le evidenze disponibili indicano che non esiste una chiara predisposizione familiare, a differenza dei gemelli dizigoti; la loro comparsa sembra essere nella maggior parte dei casi un evento spontaneo.

Differenze tra gemelli identici nonostante il DNA

Sebbene condividano un patrimonio genetico quasi identico, le differenze nei gemelli monozigoti sono più frequenti di quanto si immagini.

Una delle spiegazioni principali è riconducibile all’epigenetica, cioè all’insieme dei meccanismi che regolano l’attività dei geni senza modificarne la sequenza. Alimentazione, ambiente intrauterino, stile di vita ed esperienze possono influenzare in modo diverso l’espressione dei geni nei due fratelli. Ci sono anche piccole mutazioni spontanee, che compaiono durante le prime divisioni cellulari e sono in grado di contribuire alla comparsa di caratteristiche differenti.

Le impronte digitali dei gemelli omozigoti, ad esempio, pur essendo molto simili, non sono mai perfettamente uguali perché la loro formazione è influenzata da fattori ambientali presenti nell’utero.

Con il passare degli anni, possono comparire differenze nell’aspetto fisico, nella personalità, nella predisposizione verso alcune malattie e perfino nella risposta ai farmaci. In alcuni casi è possibile osservare il cosiddetto “effetto specchio”, con caratteristiche distribuite in modo speculare, come un neo sul lato destro di un gemello e sul lato sinistro dell’altro, o una diversa lateralità della mano dominante (un gemello può essere mancino e l’altro no).

Queste differenze ricordano che ogni bambino, anche quando nasce da uno stesso zigote, sviluppa una propria individualità biologica e personale.

Gemelli eterozigoti 

I gemelli eterozigoti, rappresentano circa due terzi di tutte le gravidanze gemellari. Ma qual è la loro origine? Durante lo stesso ciclo mestruale vengono rilasciati due ovuli (poliovulazione), entrambi fecondati da due spermatozoi differenti. Il concepimento dei gemelli eterozigoti dà quindi origine a due embrioni indipendenti che si sviluppano contemporaneamente nell’ utero.

Dal punto di vista genetico condividono circa il 50% del patrimonio, esattamente come qualsiasi altra coppia di fratelli. Per questo motivo il DNA dei gemelli eterozigoti può dare origine a bambini molto simili oppure molto diversi tra loro: alcuni hanno occhi e capelli dello stesso colore, altri presentano caratteristiche fisiche completamente differenti.

Tra le principali peculiarità dei gemelli eterozigoti c’è anche la possibilità di avere sesso diverso, i gemelli eterozigoti maschio e femmina sono infatti una situazione del tutto normale, mentre nei monozigoti no.

L’ereditarietà dei gemelli eterozigoti è invece ben documentata, ciò che può essere trasmesso nella linea materna è la predisposizione alla doppia ovulazione, e se durante lo stesso ciclo vengono rilasciati due ovuli ed entrambi vengono fecondati, può avere inizio una gravidanza gemellare.

Placenta, corion e sacco amniotico

Oltre alla zigosità, durante una gravidanza gemellare è fondamentale stabilire il numero di membrane placentari e di sacchi amniotici.

La corionicità indica il numero di corion, cioè delle membrane che contribuiscono alla formazione della placenta, mentre l’amnioticità descrive il numero di sacchi amniotici. I gemelli dizigoti sono praticamente sempre bicoriali e biamniotici, cioè ciascun feto possiede una propria placenta e un proprio sacco amniotico, anche se le due placente possono apparire fuse dopo il parto.

I gemelli monozigoti, invece, possono presentare diverse situazioni, infatti se la divisione dell’embrione avviene entro il terzo giorno dalla fecondazione, la gravidanza sarà bicoriale e biamniotica. Quando la divisione invece avviene tra il quarto e l’ottavo giorno, la gemellarità sarà monocoriale-biamniotica (una sola placenta e due sacchi amniotici); se avviene tra il nono e il dodicesimo giorno sarà una gemellarità di tipo monocoriale-monoamniotica (una sola placenta, un unico sacco amniotico). Una divisione ancora più tardiva, oltre il tredicesimo giorno, può dare origine ai gemelli congiunti o siamesi. 

Per questo motivo l’ecografia dei gemelli omozigoti e dei gemelli eterozigoti, eseguita nel primo trimestre, è fondamentale per determinare quante placente e sacchi amniotici sono presenti e programmare un monitoraggio adeguato e la prevenzione degli eventuali rischi correlati. 

Come si determina la zigosità

Stabilire se due gemelli siano monozigoti o dizigoti non è sempre possibile osservandone l’aspetto fisico o la placenta dopo il parto. Sebbene i gemelli monozigoti si somiglino spesso molto, esistono anche coppie di gemelli eterozigoti sorprendentemente simili alla nascita. 

Il metodo più accurato per determinare la zigosità è il test del DNA, che confronta specifici marcatori genetici (loci) presenti nei due bambini. Se i marcatori risultano identici, i gemelli sono monozigoti, se presentano differenze sono dizigoti. L’accuratezza di questa metodica supera il 99,9%, e per eseguire il test è sufficiente un campione di saliva ottenuto con un tampone della mucosa orale, in alcuni casi possono essere utilizzati anche sangue o altri campioni biologici.

Un errore piuttosto comune è pensare che il numero di placente o di sacchi amniotici permetta sempre di stabilire la zigosità. In realtà una gravidanza bicoriale può essere sia monozigote sia dizigote. Per questo motivo, quando è importante conoscere con certezza l’origine della gravidanza, il test genetico rappresenta il riferimento più affidabile.

Cause e probabilità di una gravidanza gemellare

Le gravidanze gemellari interessano circa una gravidanza ogni 80-90, anche se la frequenza varia tra le diverse popolazioni e negli ultimi decenni è aumentata in molti Paesi.

I motivi sono differenti a seconda che si tratti di gemelli monozigoti o dizigoti, infatti i primi derivano dalla divisione spontanea di un unico embrione e, nella maggior parte dei casi, non è possibile prevederne la predisposizione. I gemelli dizigoti, invece, sono favoriti dalla doppia ovulazione, che può dipendere da fattori genetici e ormonali. 

Quali fattori ne aumentano la probabilità? 

L’età materna rappresenta uno dei principali fattori associati alle gravidanze dizigoti, difatti tra i 35 e i 40 anni o anche oltre, soprattutto in donne geneticamente predisposte, i picchi ormonali possono persistere più a lungo, rendendo più probabile la maturazione di due ovuli nello stesso ciclo.

Infatti, la familiarità gioca un ruolo importante, poiché la predisposizione alla poliovulazione può essere trasmessa attraverso la linea materna e aumentare la probabilità di concepire gemelli eterozigoti.

Contrariamente a una credenza molto diffusa, non esistono prove scientifiche che i gemelli “saltino una generazione”. Si tratta di un mito probabilmente nato dall’osservazione di alcune famiglie in cui la predisposizione alla doppia ovulazione viene trasmessa senza manifestarsi in tutte le donne.

Tra gli altri fattori che possono aumentare la probabilità di una gravidanza gemellare ci sono:

• i trattamenti di procreazione medicalmente assistita (PMA);
• la stimolazione ovarica;
• il numero di gravidanze precedenti;
• un buono stato nutrizionale materno (secondo alcuni studi).

L’acido folico, che è fondamentale prima del concepimento e nelle prime settimane di gravidanza per ridurre il rischio di difetti del tubo neurale, potrebbe influenzare il numero di gravidanze gemellari ma le prove non sono conclusive, mentre le ultime ricerche dimostrano un effetto nel ridurre i rischi di parti pretermine e di complicanze nella salute materna. 

L’incremento delle gravidanze gemellari osservato negli ultimi decenni è dovuto spesso al maggiore ricorso ai trattamenti per l’infertilità, anche se il perfezionamento delle tecniche ha reso stabile il loro numero, ed al progressivo aumento dell’età media materna.

Tipi particolari di gemelli e casi rari

La maggior parte delle gravidanze gemellari riguarda coppie di gemelli monozigoti o dizigoti, ma esistono alcune situazioni molto più rare. I gemelli congiunti (o siamesi) ne sono un esempio, e derivano da una separazione incompleta dell’embrione avvenuta dopo il tredicesimo-quattordicesimo giorno dalla fecondazione. I siamesi possono condividere alcuni organi o parti del corpo e richiedono un’assistenza altamente specializzata, sia nel periodo perinatale che dopo la nascita, inclusa la necessità di interventi chirurgici.

I gemelli sesquizigoti, chiamati anche semi-identici, invece rappresentano una forma eccezionale nella quale gli embrioni condividono tutto il patrimonio genetico materno ma solo una parte di quello paterno, poiché un ovulo materno viene fecondato da due spermatozoi paterni, e uno dei due gemelli può presentare ermafroditismo (genitali ambigui o contemporanea presenza di organi riproduttivi maschili e femminili). Fino a oggi ne sono stati descritti pochissimi casi al mondo, tra cui uno in Francia, accertato nel 2005, ed uno in Australia nel 2014. 

Tra gli eventi ancora più rari rientra la superfecondazione eteropaternale, nella quale due ovuli vengono fecondati da spermatozoi appartenenti a due uomini diversi durante lo stesso ciclo ovulatorio, in casi di iperovulazione. 

Altra condizione particolare è il chimerismo, cioè la presenza nello stesso individuo di cellule con patrimoni genetici differenti, conseguenza della fusione di due linee cellulari tra gemelli dizigoti, durante le prime fasi dello sviluppo.

Può inoltre presentarsi la sindrome del gemello evanescente (vanishing twin), nella quale uno degli embrioni interrompe il proprio sviluppo durante le prime settimane di gravidanza e viene progressivamente riassorbito. Si tratta di un evento relativamente frequente nelle gravidanze multiple precoci e spesso viene identificato grazie alle ecografie del primo trimestre.

Le gravidanze gemellari nella maggior parte dei casi riguardano due bambini ma possono verificarsi, più sporadicamente, anche gravidanze con tre, quattro o più feti, definite rispettivamente trigemine, quadrigemine e plurigemellari, oggi osservate soprattutto in seguito a tecniche di procreazione medicalmente assistita.

Rischi e complicanze della gravidanza gemellare

Una gravidanza gemellare richiede un monitoraggio più attento rispetto a una gravidanza singola. Il rischio varia in base al tipo di gravidanza e, soprattutto, al numero di placente condivise. Le gravidanze monocoriali richiedono controlli ecografici più frequenti perché possono andare incontro a complicanze specifiche.

Tra queste la più nota è la sindrome da trasfusione feto-fetale (TTTS), una condizione che interessa esclusivamente i gemelli che condividono la stessa placenta, dove in presenza di anastomosi vascolari anomale uno dei due gemelli riceve una quantità eccessiva di sangue a discapito dell’altro. Attualmente, nei casi indicati, questa complicanza può essere trattata mediante chirurgia fetale laser, con risultati sempre più soddisfacenti.

Altri possibili rischi includono:

• parto pretermine;
• basso peso alla nascita;
• restrizione selettiva della crescita fetale;
• preeclampsia;
• diabete gestazionale.

Nelle gravidanze monoamniotiche è inoltre necessario controllare attentamente il decorso dei cordoni ombelicali, che possono intrecciarsi aumentando il rischio di complicanze. Per questi motivi è fondamentale che la gravidanza sia seguita da un’équipe con esperienza nella gestione delle gravidanze multiple e che gli esami ecografici vengano eseguiti secondo le linee guida riconosciute.

Il parto gemellare

Il momento del parto viene programmato valutando il tipo di gravidanza, l’epoca gestazionale, la crescita dei bambini e le condizioni della madre.

Nella maggior parte dei casi il parto avviene tra la 32ª e la 38ª settimana, con tempi differenti a seconda che la gravidanza sia monocoriale o bicoriale e dell’eventuale presenza di complicanze da monitorare. Il parto vaginale è possibile quando il primo gemello si presenta in posizione cefalica e non sono presenti controindicazioni ostetriche, in altri casi può essere indicato il taglio cesareo.

La nascita del secondo gemello avviene generalmente pochi minuti dopo quella del primo, anche se l’intervallo può variare in base all’andamento del travaglio e alle condizioni cliniche.

Infine, è bene sfatare un’altra credenza: l’ordine di nascita non corrisponde necessariamente all’ordine di concepimento. Nel caso dei gemelli dizigoti, infatti, i due ovuli vengono fecondati a distanza di pochissimo tempo l’uno dall’altro, mentre nei monozigoti entrambi i bambini derivano dallo stesso evento di fecondazione.

Crescere gemelli: aspetti psicologici e relazionali

Condividere la gravidanza, la nascita e le prime esperienze di vita crea tra molti gemelli un legame particolarmente stretto. Tuttavia, essere gemelli non significa vivere le stesse esperienze o sviluppare necessariamente la stessa personalità, ogni bambino costruisce la propria identità attraverso il carattere, le relazioni e il contesto familiare.

Chi osserva dall’esterno tende spesso a considerare i gemelli come una “coppia”, soprattutto se la somiglianza è marcata. In realtà è importante riconoscere e valorizzare l’individualità di ciascun bambino, evitando confronti continui o aspettative che li portino a sentirsi sempre uguali e non come individui distinti, soprattutto a livello cognitivo e nelle varie tappe dello sviluppo. 

Anche il rapporto tra gemelli eterozigoti e quello tra gemelli omozigoti può alternare momenti di grande complicità a normali episodi di competizione o gelosia, proprio come accade tra fratelli di età diverse, si tratta di dinamiche naturali che aiutano ciascun bambino a costruire la propria autonomia.

Per i genitori, crescere due bambini della stessa età rappresenta una sfida impegnativa, già dalla nascita la gestione delle attenzioni, dei tempi e delle esigenze quotidiane può far nascere il timore di non riuscire a dedicare abbastanza spazio ad entrambi. Per questo motivo è utile coinvolgere, quando possibile, anche la rete familiare o altre figure di supporto, con una solida collaborazione sulla quale purtroppo non tutte le coppie possono contare.

Alcuni piccoli accorgimenti possono favorire il processo di crescita autonoma: fare attenzione a chiamare ogni bambino con il proprio nome, rispettarne gusti e preferenze, evitare gli stessi vestiti sempre per entrambi, incoraggiare le attività personali e, quando necessario, valutare con la scuola l’opportunità di inserirli in classi diverse. Non esiste una regola valida per tutti: la scelta dovrebbe tenere conto del benessere dei bambini e delle loro caratteristiche, predisposizioni e gusti, che possono coesistere anche nella diversità e nel rispetto dei loro tempi.

Nei casi in cui emergano difficoltà emotive, relazionali, linguistiche o comportamentali, il supporto di uno psicologo dell’età evolutiva può aiutare la famiglia a comprendere meglio i bisogni di ciascun figlio e a promuoverne uno sviluppo armonioso, in totale serenità, grazie a strumenti che possono solo migliorare la qualità di vita dei piccoli e della famiglia. 

Gemelli, cultura e ricerca scientifica

Le nascite gemellari hanno suscitato curiosità e interesse fin dall’antichità, addirittura in alcune culture erano interpretate come eventi straordinari e portatori di fortuna, nella cultura Yoruba sono chiamati Ibeji e sono considerati un segno divino, mentre in altre venivano associate a superstizioni o credenze popolari.

Anche oggi la frequenza delle gravidanze gemellari non è uguale in tutto il mondo. Ad esempio alcune popolazioni dell’Africa occidentale, come appunto gli Yoruba della Nigeria, presentano una delle incidenze più elevate di gravidanze dizigoti (45-50 ogni 1.000 parti), mentre nei Paesi dell’Asia orientale la gemellarità spontanea è meno frequente (4-9 ogni 1.000 parti). In Europa invece la frequenza è intermedia (14-20 ogni 1.000 parti). A questa diversità possono contribuire sia caratteristiche ambientali che demografiche e genetiche.

Dal punto di vista della biologia dei gemelli, queste gravidanze rappresentano un’opportunità preziosa per la ricerca. Gli studi condotti su coppie di gemelli monozigoti e dizigoti permettono infatti di comprendere meglio quanto alcune caratteristiche dipendano dai geni e quanto dall’ambiente. 

In Italia un importante punto di riferimento è il Registro Nazionale Gemelli, coordinato dall’Istituto Superiore di Sanità, che raccoglie dati utili per studi epidemiologici e genetici nel pieno rispetto della privacy dei partecipanti.

Tra gli esempi più noti di ricerca sui gemelli c’è quello che ha coinvolto gli astronauti Scott e Mark Kelly. Dopo una missione di quasi un anno nello spazio, il confronto tra i due fratelli ha permesso di osservare come un ambiente estremo possa influenzare l’espressione dei geni, il sistema immunitario e altri parametri biologici, contribuendo ad ampliare le conoscenze sull’adattamento dell’organismo umano.