她孩子的“亲生母亲”，住在她的甲状腺里
DNA 亲子鉴定现如今已经是非常常规的司法鉴定技术了。一谈到“ DNA 鉴定”，大家马上就自动脑补出“精确”“高科技”之类的词汇。然而十多年前，一名女子的亲生骨肉，被 DNA 检测结果鉴定为与她不存在母子关系。这桩奇案，却让我们在感叹大自然的神奇的同时，也不得不思考：面对科学，我们应该持有怎样的态度？
来源 公众号“Dr.Why”
作者 杰纳什
编辑 WXY707
2002 年，26 岁的莉迪亚·费尔乔德（Lydia Fairchild）与男友杰米·汤森德（Jamie Townsend）分手了。
她独自抚养与前男友的两个孩子，同时肚子里还怀着第三个孩子[1]。
Lydia和她的孩子们
作为一名单身妈妈，莉迪亚生活艰难，失业更是让她的生活雪上加霜，于是她准备申请政府的救济。
在申请救济的过程中，莉迪亚被要求提供与孩子的血缘关系证明。然而，DNA 亲子鉴定的结果却显示：莉迪亚不是她两个孩子的亲生母亲！
执法机关怀疑莉迪亚参与人口拐卖或者非法代孕，随即对她展开了调查。
莉迪亚陷入了恐慌。
她开始疯狂地寻找能证明自己是两个孩子亲生母亲的证据：她怀孕时的照片，孩子的出生证明。她打电话给自己的父母和产科医生寻求帮助，母亲和产科医生都在法庭上作证莉迪亚就是她孩子的亲生母亲。
然而这一切都没有用！
DNA 检测被认为是血缘关系检测的金标准，检测结果就摆在那里了，无可辩驳。
为了排除人为错误的可能性，法院请其他几个实验室对DNA样品重新做了检测。然而，所有的检测结果却如出一辙：孩子不是莉迪亚亲生的！
更玄乎的是，通过 DNA 血缘关系检测，执法人员发现杰米是这两个孩子的亲生父亲，而莉迪亚的母亲，也就是孩子的外祖母，与这两个孩子有血缘关系。
当时主审这一桩离奇案子的法官也感到非常困惑，但是他决定不妄下结论。因为当时莉迪亚正怀着第三个孩子，所以，法官判决在莉迪亚生第三个孩子的时候，派专人现场监视并随即做亲子鉴定。
本来所有人都以为随着第三个孩子的出生，所有的谜团都将解开，却不料这个谜团更加难解了。
因为，对第三个孩子做亲子鉴定的结果跟前面的结果如出一辙：第三个孩子也不是莉迪亚“亲生”的！
为什么莉迪亚所生的孩子不是她的“亲生”孩子呢？
莉迪亚的律师艾伦•廷德尔（Alan Tindell）决定把这个案子调查到底。
在调查这个案子的过程中，廷德尔律师偶然看到了《新英格兰医学杂志》上的一篇报道[2]，并从一个叫凯伦的患者身上获得了灵感。
1998 年， 52 岁的凯伦•基冈（Karen Keegan）正处在人生的低谷，她身患局部硬化性肾小球肾炎以致肾衰竭，需要做肾移植手术。
为了比较她和她两个儿子的配型，波士顿贝斯以色列女执事医疗中心的医生给他们做了 DNA 检测，但是检测结果却出乎意料：凯伦的两个儿子和她的 DNA 不匹配！
凯伦回忆说，当时医生问了她好多问题，比如她孩子的出生医院是哪个，是不是试管婴儿，甚至问她是不是没有讲实话，是不是有精神障碍。
无论是出于治病救人的目的还是对学术问题的强烈好奇，波士顿的医生都想要一探究竟。
他们随后采集了凯伦身体各处的细胞样品，包括血液、头发、以及口腔上皮细胞。然而，检测结果还是显示凯伦不是她儿子的亲生母亲。
这时，凯伦突然想起来前一段时间她做了一个甲状腺切除手术，也许这片甲状腺切片可以派上用场。
经过一番周折，医生找到了凯伦之前切除的甲状腺。用来自甲状腺细胞的 DNA 做检测，医生发现这一回对了：凯伦的甲状腺细胞 DNA 和她儿子的 DNA 合上了！
此时，谜团才算终于解开了：原来，凯伦是一个嵌合体。或者说，凯伦是她自己的双胞胎姐妹。
波士顿的医生解释说：“就好比，在她的血液里，凯伦是一个人，但是在她的其他一些组织里，她却是另一个人。她就好像是两个人融合到一起了。”
嵌合体（chimera）拥有两套不同的细胞，两套不同的 DNA[3]。
上面讨论的案例，都是在一种极其罕见的情况下，受孕过程中两个受精卵抱团到一起，并且发育成一个胎儿，从而形成了嵌合体。
嵌合体人身体的哪些部分有相同（或不同）的 DNA，取决于来自两个受精卵的细胞最终进入到哪个胚层。
胚胎发育过程中，头发发育自外胚层，血液发育自中胚层，而甲状腺发育自内胚层[4]。
以凯伦为例，她的甲状腺 DNA 跟头发和血液 DNA 不一样，说明她在胎儿时期，来源于一个受精卵的细胞进入了外胚层和中胚层，而来源于另一个受精卵的细胞进入了内胚层。
实验室里的科学家有时候也会人为制造嵌合体来研究一些科学问题。比如在制造转基因小鼠的过程中，科学家把经过改造的小鼠干细胞（转基因）打到囊胚期受精卵，并且特别使用不同毛色基因背景的干细胞和受精卵，通过观察生出来的小鼠是不是毛色相间，科学家就知道该小鼠是不是含有转基因的嵌合体。嵌合体再进一步交配，就能得到转基因小鼠[5]。
又比如，科学家们有时候会把人的诱导干细胞注射到发育中的小鼠胚胎做成人鼠嵌合体，用于研究人类的胚胎发育过程和某些疾病 [6,7]。当然，这种研究也充满了争议[8]。
需要注意的是，嵌合体和杂交（hybrid）经常被混为一谈，但是其实它们是两种不同的情况。比如，骡子是一个杂交动物——它们是马和驴的后代，兼具了两者的优良性状而为人类生产利用。骡子身体的每一个细胞（哺乳动物的生殖细胞和淋巴细胞除外）[9]都有相同的基因信息。
嵌合体则不一样，TA 是不同细胞的混合。
美国加利福尼亚的模特兼歌手泰勒•穆尔（Taylor Muhl）就是一个记录在案的嵌合体个例[10]。她的嵌合体征非常明显：腹部中轴线两侧泾渭分明，肤色差别肉眼可见，乍一看还以为是一片巨大的胎记。
Taylor Muhl
泰勒有两套免疫系统，互相视对方为异己，所以她有自身免疫疾病的问题，饱受过敏反应的困扰。
嵌合体征更为极端的例子，是来自两个受精卵的细胞都参与了生殖系统发育，而这两个受精卵恰巧是不同的性别，形成所谓的“真两性畸形”，需要在幼儿早期手术矫正[11]。
DNA 检测用于法医学鉴定得益于英国人亚力克•杰弗里斯（Alec Jeffreys）爵士的创新和推广[12]。
简单来说， DNA 检测利用了人与人之间“数量可变的串联重复序列（variable number tandem repeats, VNTR）”的差别。顾名思义，VNTR 这种 DNA 序列由重复序列组成，且重复的拷贝数因人而异[13]。
VNTR 的长度在不同人之间差异巨大，但在具有血缘关系的人之间，这种序列通过遗传而有极大的相似性。
比较母亲（M）和孩子（Ch）以及三位男士的VNTR序列，可以判断1号男性是生父
VNTR 的个体差异，就好像每个人在自己的基因组里有一套独特的 DNA 指纹，可以被作为刑事案件里身份确认的证据，也常被用作亲子鉴定的手段。
然而，即使强大如 DNA 检测，在神奇的自然面前，也有失手的时候。莉迪亚的亲子鉴定困惑就是例子。
传统的 DNA 检测是把这些 VNTR 序列从茫茫基因大海中钓出来，然后看它们的长度，在犯罪嫌疑人和物证之间、孩子和家长之间比较，从而达到司法鉴定的目的。
以现有技术的视角来看，这种旧方法没有完全有效地利用DNA信息。
检测 VNTR 的长度好比数了数基因组这本书某一页一共有多少字，只看了看两本书某一页字数是不是相同，却没有细读其中的内容。可想而知，这种方法不足够精确，没有充分利用基因组序列信息。
随着下一代测序技术（NGS）的普及化和大众化，我们不仅能够数出基因组这本书某一页的字数，还能以相对低廉的价格快速读出其内容，这种方法也将逐渐取代传统的技术手段[14]。
最后，我们再回到开头的故事。
受凯伦案例的启发，检方对莉迪亚做了更多的 DNA 检测实验。
最后的检验结果表明，莉迪亚同凯伦一样，也是一个嵌合体。虽然她的皮肤、血液和头发的 DNA 跟她的孩子不匹配，但是子宫涂片样品却能够跟孩子的 DNA 匹配上。 她的孩子确实是她亲生的。
面对 DNA 检测这一“金标准”做出来的匪夷所思的亲子鉴定结果，如果没有法官谨慎的态度，没有律师负责到底的韧劲儿，没有波士顿医生穷根究底的探索精神，莉迪亚和她的孩子也许真要骨肉分离了。
科学之所以成为科学，不是因为科学是真理，而是因为科学总是在质疑。大自然实在是太奇妙了，总是喜欢开一些玩笑，制造一些普遍规则之外的特例。正是对这些特殊现象的不断追问和探索，才让科学更进一步。
参考资料：
[1] http://abcnews.go.com/Primetime/shes-twin/story?id=2315693
[2] Yu N., Kruskall M.S., Yunis J.J., Knoll J.H., Uhl L., Alosco S., Ohashi M., Clavijo O., Husain Z., Yunis E.J. and Yunis J.J. Disputed maternity leading to identification of tetragametic chimerism. New England Journal of Medicine, 346.20 (2002): 1545-1552.
[3] Russell, Liane B., ed. Genetic mosaics and chimeras in mammals. Vol. 12. Springer Science & Business Media, 2012.
[4] Itskovitz-Eldor, Joseph, et al. Differentiation of human embryonic stem cells into embryoid bodies compromising the three embryonic germ layers. Molecular medicine 6.2 (2000): 88.
[5] Capecchi MR. Gene targeting in mice: functional analysis of the mammalian genome for the twenty-first century. Nature Reviews Genetics 6.6 (2005): 507.
[6] Mascetti VL and Pedersen RA. Human-mouse chimerism validates human stem cell pluripotency. Cell Stem Cell 18.1 (2016): 67-72.
[7] Wu J, et al. Interspecies chimerism with mammalian pluripotent stem cells. Cell 168.3 (2017): 473-486.
[8] Robertson JA. Embryo stem cell research: ten years of controversy. The Journal of Law, Medicine & Ethics 38.2 (2010): 191-203.
[9] Schatz DG, and Ji Y. Recombination centres and the orchestration of V (D) J recombination. Nature Reviews Immunology 11.4 (2011): 251.
[10]https://www.dailywire.com/news/25013/beautiful-model-technically-her-own-twin-sister-amanda-prestigiacomo
[11] Strain L., Dean J.C., Hamilton M.P. and Bonthron D.T. A true hermaphrodite chimera resulting from embryo amalgamation after in vitro fertilization. New England Journal of Medicine, 338.3 (1998): 166-169.
[12] Jeffreys AJ, Wilson V, Thein SL. Individual-specific ‘fingerprints’ of human DNA. Nature 316.6023 (1985): 76-79.
[13] Nakamura, Yusuke, et al. Variable number of tandem repeat (VNTR) markers for human gene mapping. Science 235.4796 (1987): 1616-1622.
[14] Børsting C., and Morling N. Next generation sequencing and its applications in forensic genetics. Forensic Science International: Genetics 18 (2015): 78-89.
更多故事，尽在👉“科研圈”官方网站
▽ 精彩回顾 ▽