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「慈悲」(Charity 1859年)、作：ウィリアム・ブーグロー

双生児（そうせいじ）は、同じ母親の胎内で同時期に発育して生まれた2人の子供である。所謂双子（ふたご）の事であり、多胎児の一種である。多胎児の中では最も件数が多い。受胎時の受精卵の数により、一卵性双生児（いちらんせいそうせいじ）と二卵性双生児（にらんせいそうせいじ）に大別される。

出産の時には数分程度の時間差で産まれることが多いが、中には数時間から数十日の間隔で生まれる場合もある（双子が一度の分娩で生まれるとは限らない）ので、誕生日・誕生年が異なってしまう兄弟姉妹もいる。

また日本では、かつて後から生まれた方を兄または姉、先に生まれた方を弟または妹として扱う慣習があったが、戸籍法上は生まれた順に記載する事となっている。

双子は多くの哺乳類（猫や羊、フェレットなど）で一般的に観察される出生形態の一つであるが、一般に犬猫の一腹の仔は双子等とは呼ばれず、単に兄弟として扱われる。ただし、類人猿（ヒト上科）の多胎妊娠および多胎出産は非常に珍しい[1]。
双生児の卵性

一つの受精卵（卵子）が分裂（多胚化）して生れる一卵性双生児 (英: identical twins / monozygotic twins) と、何らかの原因によって二つの卵子が排出（多排卵）されそれぞれ別の精子と受精して生まれる二卵性双生児 (英: fraternal twins / dizygotic twins) がある。

2007年3月には、どちらにも分類し難い準一卵性双生児 (semi-identical twins) という双生児の例が研究者によって報告された[2]。
一卵性双生児一卵性双生児（ワトソン姉妹）

受精卵の多胚化による一卵性双胎（多胎）妊娠は偶然の産物であり、一卵性双生児の出生は遺伝やホルモン分泌量などの外的要因に影響をほとんど受けない（ただし、生殖補助医療（不妊治療）の種類によっては一卵性の発生確率を上昇させることもある[3][4]）。古来より人種に関わりなく、1000組（1000分娩）に4組の割合で一卵性双生児が誕生する[5]。ただし、下記の双生児の出生頻度に見られるように、多胚化の発生機序に何らかの遺伝的要素が関係する可能性も近年では指摘されている。また、肉用牛では卵分割技術を用いて一卵性双子を人為的に作出することもできる[6]。

一卵性双生児は基本的に同じ遺伝情報（遺伝子型）を持っている。そのため、性別や血液型等は基本的に（発生段階で変異がなければ）一致し、顔形もよく似ている。一般に一卵性双生児の身体能力や学力の類似性は高い。さらに成長に従って遺伝的規定性の強い因子の発現量が増大するため、双生児間の類似度が上昇する傾向がある[7]。しかし同一のDNAを持つ一卵性双生児であっても、DNA情報は個々人の獲得形質に直接的な影響を与えることはないため、身体能力なども（似ているが）個々人で異なり学校の得意科目やスポーツの得意・不得意が分かれることも多い。

遺伝子の同質性については、実際には受精胚は不均一な細胞量で分裂することが大半であり、僅かではあるが異なる遺伝情報を有する（ただし完全に同質な遺伝情報となる場合もある）[8]。また胎児期から双子の各々は独自の成長をするため脳の発達過程も異なり[9]、出生時には大脳皮質の形状も違うものとなっている。食物アレルギーの有無・種別・度合いなども、既に離乳期の時点で双子の各々で異なっている。

一緒に育った一卵性双生児(MZT)と離れて育った一卵性双生児（離別双子；MZA）の体重類似度を調べると、MZTの相関係数は0.87、MZAの相関係数は0.69であった。これは体重などの身体的特徴においては、環境要因が強い影響力を持つことを示すものである[10]。さらに双生児の成長に伴って遺伝子のメチル化などにより、個々の双子の絶対的な表現型の差は次第に広がるため、病気に対する抵抗力の差などは次第に大きくなっていく（下記双子研究参照）。

また指紋も遺伝以外の要因が大きいため、よく似た形状の指紋にはなるが同一のものとはならない[11]。よって、一卵性双生児の各々を生体認証（バイオメトリクス）で識別することもほとんどの場合で可能である。一般に遺伝情報に左右されないものとして、ほくろ・あざの位置、虹彩や静脈パターンなどがあり、静脈認証などを用いた個人認証はまったく問題なく可能である。またiPhone X等のFace IDは一般的に一卵性双生児の顔を識別できず、メーカーも認証について保証をしていないが[12]、高精度の顔認証システムならば一卵性双生児を識別することもできる[13]。しかし、双生児以外では最も確実と言われているDNA認証では一卵性双生児の各々を個人認証することができない。
ミラー・ツイン
一卵性双生児の中には利き手が左右に分かれていたり、つむじが右巻き・左巻きと対称になったりする場合がある。このような左右対称の特徴を多く持っている双子を、ミラー・ツイン（あるいはミラー・イメージ・ツイン）と呼ぶ。受精卵の分裂が受精9-12日以降で発生した場合、ミラー・ツインになると考えられている[14]。外胚葉由来の形質に不一致が発生しやすいことが原因の一つと言われているが、確たる原因は判明していない[15]。ミラー・ツインの中には、様々な外的要因の累積によりごく稀に全臓器反転症、すなわち内臓位置の逆転（心臓が右にある 等）が生じる場合もある[16]。（ただし一卵性双生児で内臓逆位が生じる意味は、内臓逆位は遺伝要因や発生時点の変異ではないことを示すものであり、受精胚の発達過程で独立確率事象として発生したものと解釈される[17]。よってミラー・ツインとしての様態と考えるべきではない。）ミラー・ツインは単に顔などの外観が鏡像になっているだけではなく生物学的な相違点で示されることもあり、鏡像的に異なった人格の形成や生活嗜好・睡眠パターンなどにも鏡像的相違が見られる場合もある[18]。
異性一卵性双生児
一卵性双生児の性別は基本的に同性であるが、稀に異なる性別の一卵性双生児が誕生することがある[19]。2つに分かれる前の受精卵の性染色体がXY（男）の場合、多胚化する際に一方のY染色体が欠落しXY（男）とXO（女）の異性一卵性双生児として誕生する可能性がある。また受精卵の性染色体がXXY型であった場合、多胚化（受精卵が二つに分裂）する際にそれぞれの性染色体がXX（女）とXY（男）に分かれることで異性一卵性双生児となりうる。報告例の多くはXYがXYとXOに多胚化したものだが、XXYがXXとXYに多胚化した例も存在する[20][21]。さらに現在ではY染色体の有無により発現する性別が決定されているわけではなく、異なる性染色体が混在（モザイク）する割合によっても性別が異なってくることもわかっている[22]。性染色体がXOのケースはターナー症候群として[23]、XXYを有しているケースはクラインフェルター症候群としてそれぞれ知られている。一卵性の双子で性別が異なる事例が1976年までに少なくとも世界で3例[24]が確認されており、その後も異性一卵性双生児の事例（異性一卵性三つ子を含む[25]）がしばしば確認されている。なお異性一卵性双生児の遺伝子の核は個々で異なるため、一卵性双生児であっても遺伝情報は完全に同一なものではない[26][27]。また同性一卵性双生児ではあるが核型が46,XX、45,Xであったペアの、生後一年間の成長過程は異なっていたことが報告されている[28]（核型が異なる一卵性双生児は、同性であっても外見や成長パターンが似通わないことが指摘されている[29]）。
結合双生児
一卵性の場合、ごく稀に卵子の分裂が不完全な状態で成長し、体が結合したまま出生されることがある。この出生形態の双生児は結合双生児（シャム双生児）と言われる。
二卵性双生児二卵性双生児とその両親（父：ジョージ・W・ブッシュ、母：ローラ夫人）

二卵性双生児は、多排卵のうち（異なる精子に）受精した二卵が、同時に子宮壁に着床した場合の双胎妊娠から誕生する。二卵性双生児は同時に生まれて来る兄弟と同じ事なので一卵性双生児と異なり、遺伝情報は各々で独自のものである。普通の兄弟姉妹と同じように性別や血液型等が異なる場合もあるし、顔形も通常の兄弟姉妹程度に似ることになる。髪質や肌の色がまったく異なる場合も多い。日本の二卵性双生児出生率は、かつて0.2%程であった（一卵性より出生率は低かった）が、現在は0.6%程度になっている。

性別が異なる二卵性双生児を特に異性双生児という。日本では異性双生児のことを「ミックスツイン」と呼称する場合も多い。ただし、英語のmixed twinsは混血 (Multiracial) の親から生まれた双子を指し、異性双生児を指す英語はmixed sex twinsまたはopposite sex twinsである。

多排卵は妊婦自身や母方家族の二卵性双生児出産既往と相関があり、高ゴナドトロピン血症との関連が示唆されている[30][31]。ゴナドトロピンは経産により上昇する傾向にあり、経産婦が双子を出産する可能性は初産の場合よりも若干ながら高い。遺伝子研究においては双子の両親のうち母親の持つ要因だけが二卵性双胎妊娠の発生に影響を与える（父親側の要因が母体側に何らかの影響を及ぼし、多排卵を導くという可能性はない）。ただし二卵性双生児自身が双子を受胎する確率が一般よりどれ程高いのかについては、科学的根拠のある数字を示す文献は存在しない[32]。これは多胎家庭の系譜（family history)を厳密に調査することが出来ないため、具体的な数値を算出することが不可能なためである。

なお、排卵された複数の卵子が受精する時期は必ずしも近接していない。（同一月経周期内での）異なる時期・異なる性交による受精が発生（過妊娠[33]、Superfecundation）することがある。さらに珍しいことではあるが受胎時とは別の月経周期に妊娠中にもかかわらず排卵が生じ、受胎時期が異なる二人目を妊娠する（過受胎、Superfetation）こともある。短時間で複数の受精卵が生じた双胎妊娠と比べ過妊娠・過受胎では受胎時期が双子のそれぞれで異なっているが、出生する子供が二卵性双生児であることに変わりはない[34]。特に過妊娠で二卵性双生児を受胎することは比較的一般的に確認されるため、二卵性双生児の在胎週数は双子の個々でしばしば異なっている[35]。
混血の双生児 (Mixed twins)
両親が混血である場合、親が有している人種のDNAを偏って受け継いだ結果、異なる人種特徴を持った二卵性双生児が産まれることがある。例えば両親が共にコーカソイドとネグロイドの混血であった場合、双子のうち一方がコーカソイド、もう一方がネグロイドの特徴をもって産まれる可能性がある[36]。具体的には ⇒写真を参照のこと[37]。この確率は100万分の1程度と報道されているが、2001年に人種的特徴が偏在する双生児を儲けた夫婦から、2008年にも人種的特徴が偏在する双生児が誕生している（同じ夫婦から2組の二卵性双生児が生まれた）[38]。
異父二卵性双生児
二卵性双生児それぞれの父親が異なる可能性もある。過妊娠や過受胎のように異なる時点の性交で複数の卵子が受精するケースで父親が異なる場合を異父過妊娠・異父過受胎と呼び、生物学上の父親が異なる双生児が生まれる[39]。1992年のある研究[40]では父親認知訴訟で審理されたケースのうち、異父二卵性双生児が約2.4%であったと報告されている。
quaternary multiples
一卵性双生児同士の夫婦から同時期に産まれる多胎児。法律上の血縁関係は「いとこ」にあたるが、遺伝的関係では「きょうだい」となる[41]。単胎の「きょうだい」では有り得ない至近の誕生日（あるいは同日）に産まれた場合、実質的に二卵性双生児に等しい(注：多胎児は同日に出生するとは限らない)。
特殊な卵性の双生児

一卵性と二卵性以外の卵性をもつ双生児が、ごく稀に誕生することがある。
半一卵性双生児
半一卵性双生児 (half identical twins) は排卵された一卵が受精前に分裂して二卵になったことから二卵性双生児として誕生する、双生児の種別の一つ。理論上でその存在は指摘されているが検証が困難であることに加え、そもそも存在が稀であるため確認されたことはない[42]。異性双生児として誕生する可能性が、通常の二卵性双生児の場合と同様に存在する。また半一卵性双生児は各々75%のDNAを共有している[43]。
準一卵性双生児
準一卵性双生児は多精子受精（過受精）した卵子（二精子が受精した卵子）が何らかの原因によって分裂し、双生児となったもの。2007年3月、初めて学術的に公式な報告がなされた[44]。一個体中に異なる遺伝子情報が混在するキメラ（モザイク）として出生している[45]。卵子に過受精が発生する確率自体は全体の受精のうち1%程度と言われているが実際に出生にいたって生存が確認される事例はかなり稀であり、二例が確認されている。
双生児の出生頻度

双生児の出生頻度は人種により違いがあり白人種は1/80から1/120、黒人種では1/50以上といわれる。日本における双生児の出生頻度はかつては1/150から1/160の低い水準で安定していたが、1987年以降は双生児の出生頻度は大きな変動が続いている。一卵性双生児の出生率は地域・民族・時代に関わりなく一律0.4%であり、双生児出生率の人種間の差や近年の日本の双生児出生頻度の変動は主として二卵性双生児の出生頻度によるものである。

日本の双生児出生頻度は1000組中、1974年頃は6組を少し下回る程度だったが、2003年には10組を上回った。日本の一卵性双生児出生頻度は1974年から2003年の30年間において1000組中4組前後で安定しているため[46]、この出生頻度の変化は二卵性双生児の出生率の変動による影響が大きい。特に体外受精の導入による影響は大きく、体外受精によって双生児の出生率は導入前の6割増になったと言われる[47]。ただし1996年から日本産婦人科学会が胎内に戻す受精卵数を制限を開始し、現在は日本の双生児の出生率は2005年をピークに低下傾向[48]にある（現在の産婦人科学会の指針では原則として、胎内に戻す受精卵は一つと定められている[49]）。

また、二卵性双生児の出生頻度は地域間・民族間の違いも大きい。西アフリカ一帯に住むヨルバ族の場合、二卵性双生児の出生率は2.8%（二卵性出生率1000組中28組、一卵性出生率は1000組中7組）[50]から約5%[51]におよぶ。さらにブラジルのある小さな集落、リーニャ・サンペドロ地区では双子出生率が10%に達する[52]。これは日本の二卵性双生児出生頻度の10 - 20倍に達している。また、リーニャ・サンペドロ地区の双子のうち半数は一卵性である（出生率5%）。この原因について長期にわたる調査が行われた結果、地域住民の遺伝的要因（TP53*P72およびMDM4-T）が影響を及ぼしている可能性が2012年に報告された[53]。この報告では住民に多い遺伝子（特にP53）多型種に受精胚生存率を上昇させる効果を有するものがあり、（受胎が知覚される前に消失するような受精胚も生き残るなどの結果として）卵性を問わず双子出生率が上昇している、と指摘している。ただし、受精胚の生存率には非常に多様な遺伝的影響があるため、P53の多型のみによって双子出生率が影響されることはない。あくまで居住者（すなわち遺伝子）の地域流動性が低い、特定地域のみで偶発的に現れる現象であると考えられている。

二卵性双生児とは異なり、一卵性双生児の受胎は偶然であって遺伝的な影響は存在しないとされている。しかし、インドのモハンマド・プル・ウムリ (Mohammad Pur Umri) 村では一卵性双生児の出生率が約10%に達しており、他にもヨルダンに一卵性双生児の誕生率が非常に高い家族が存在するなど、一卵性双生児の出生率にも遺伝的な影響が存在する可能性も指摘されている[54]。