Кратко — анeuploidия при мейозе (нарушение числа хромосом в гаметах/зиготах) возникает потому, что механизмы, обеспечивающие равномерное распределение хромосом при двух делениях мейоза, дают сбой. Ниже — молекулярные причины, а затем — физиологические и эволюционные последствия.

Молекулярные причины анeuploidии при мейозе
Несращение/отсутствие кроссоверов (хиазм). Кроссоверы (DSB, инициируемые SPO11; их обработка DMC1/RAD51; фиксация контактов и оформление кроссоверов через MLH1/MLH3) формируют физические связи (хиазмы) между гомологами в мейозе I. Если кроссовера нет или он неустойчив, гомологи не удерживаются вместе → высокая вероятность неверного распределения (недисъюнкции).Нарушения в комплексе когезинов. В мейозе сестринские хроматиды скрепляются специальным комплексом коhezина с субъединицей REC8 (SMC1β, SMC3 и др.). Когезин защищается в центре центромерной области белками shugoshin (SGO2) и PP2A. Дефекты или возрастное разложение когезинов (особенно у длительно арретированных ооцитов) вызывают преждевременное расхождение сестринских хроматид (PSSC) или потерю центромерной когезии → недисъюнкция в I или II мейотическом делении.Ошибки кинетохора/микротрубочек. Неправильная ориентация кинетохоров (бимерификация/меротелия) приводит к тому, что хромосомы крепятся к противоположным полюсам неправильно; меротелические прикрепления часто не блокируются контролем и дают поражение при анафазе.Ослабленный контроль присоединения (spindle assembly checkpoint, SAC). Белки SAC (Mad1/Mad2, Bub1/BubR1, Mps1) тормозят активность APC/C-Cdc20 до тех пор, пока все хромосомы не правильно присоединены. При ослаблении SAC (например, в стареющих ооцитах) анафаза запускается несмотря на незакрепленные хромосомы → недисъюнкция.Нарушение синаптонемального комплекса и ремонта DSB. Ошибки балансировки числа и мест кроссоверов или нарушение белков синаптона (SYCP1/3 и др.) повышают вероятность несоединения гомологов.Внешние факторы и генетические дефекты. Ионизирующее излучение, токсины, мутации в GENES (REC8, SGO2, cohesin regulators, SAC компонентах, рекомбинационных белках) повышают частоту ошибок.

Профессионально важно различать: недисъюнкция в мейозе I даёт гаметы с двумя разными сестринскими хроматидами одного гомолога; в мейозе II — гаметы с двумя идентичными сестринскими хроматидами или нулевые гаметы.

Физиологические последствия для организма (индивида)

Эмбриональная гибель и выкидыши. Хромосомные аномалии — ведущая причина ранних выкидышей у человека; многие анеуплоидные зиготы не выживают.Врождённые синдромы при жизнеспособных анеуплодиях: трисомия 21 (синдром Дауна), трисомия 18, 13; моносомия X (синдром Тернера); дополнительные половые хромосомы (XXY — Клайнфельтер). Они сопровождаются специфическими фенотипическими и медицинскими проблемами.Репродуктивные проблемы: бесплодие, снижение фертильности; повышенный риск хромосомных аберраций в потомстве.Клеточные эффекты на молекулярном уровне: генетический дисбаланс (избыточная/недостаточная доза генов) нарушает стехиометрию белковых комплексов, метаболизм, вызывает протеотоксический стресс, активацию p53 и апоптоз — причина эмбриональной гибели.Мозаицизм. Если анеуплоидия возникает постзиготически, образуется мозаичная популяция клеток с разным набором хромосом — это может привести к менее тяжёлым или локализованным фенотипам, но также к патологии (например, мозаичная трисомия).

Эволюционные и популяционные последствия

Сильный отбор против анеуплоидных зигот. Большинство анеуплоидий летальны → сильный «фильтр» на ранних стадиях, что снижает вклад таких мутаций в популяцию. Это поддерживает селекцию в пользу генов, обеспечивающих надёжность мейоза.Генетическая нагрузка и фертильность. Высокая частота хромосомных ошибок (например, у стареющих женщин) снижает репродуктивную успешность популяции и может влиять на демографию (рост выкидышей, поздние роды).Эволюция механизмов поддержания целостности мейоза. Под давлением отбора улучшаются системы когезии, SAC, регуляции кроссоверов. Мутации в этих системах обеспечивают сильный негативный эффект.Роль в спонтанных изменениях кариотипа и видообразовании. Хромосомные перестройки (полные потери/дубликации хромосом) могут вызвать репродуктивную изоляцию и послужить началом хромосомного видообразования; однако обычная анeuploidия обычно непригодна для закрепления в популяции.Соматическая анеуплоидия и онкогенез. На уровне тканевых клеток анеуплоидия даёт генетическое разнообразие, которое может ускорять эволюцию опухоли (адаптация к стрессам/лечение). Таким образом, анeuploidia может быть «позитивной» для клеток-новообразований, но вредной для организма.Микроэволюционные роли у микроорганизмов и растении. В некоторых одноклеточных или растительных линиях частичная анеуплоидия временно приносит адаптивное преимущество в меняющейся среде (переизбыток копий ферментных генов и т. п.). В животных это редкость.

Примеры и эмпирические наблюдения

Материнский возраст — главный фактор риска трисомий у человека: с увеличением возраста женщины возрастает частота отказа когезина и недисъюнкции.Большинство спонтанных абортов при беременности имеют хромосомную природу (аланзутирование хромосомных аномалий).В онкологии широко обнаруживается хромосомная нестабильность (CIN) и анеуплоидия как источник внутритканевой гетерогенности.

Итог (практически)

Молекулярные механизмы: недостаточные/неправильные кроссоверы, дефекты когезина и shugoshin, ослабленный SAC и неправильные контакты кинетохора — всё это приводит к недисъюнкции и потере/приобретению хромосом.Последствия: от гибели эмбриона до наследственных синдромов и репродуктивных нарушений; на популяционном уровне — сильный отбор против таких событий, воздействие на демографию и роль в тканевой (онкогенной) эволюции.

Если нужно, могу развернуть любую часть: молекулярные пути (подробности про REC8/SGO2/Aurora), отличие механизмов в ооцитах и сперматозоидах, или дать обзор по конкретным синдромам и статистике (частота трисомий, вклад в выкидыши).