Анеуплоидията е наличие на аномален брой копия от определена хромозома в кариотипа. При диплоиден хромозомен набор всяка автозома трябва да е представена в два екземпляра, а половите хромозоми трябва да са общо две, като поне едната е Х-хромозома. Всяко отклонение на отделни хромозоми от тази норма е анеуплоидия.
Анеуплоидия, при която няма нито едно копие от дадена хромозома, се нарича нулизомия; при едно копие – монозомия; при три копия – тризомия; при четири копия – тетразомия и т.н. Ако гамета съдържа дадена хромозома в две копия, това също е анеуплоидия и се нарича дизомия.
Анеуплоидиите се дължат на неправилно разпределяне на отделни хромозоми през анафазата на мейозата или митозата: някоя хромозома вместо към полюса, който й се полага, се отправя към другия.
Нулизомията, разбира се, е летална, защото във всяка от автозомите и в Х-хромозомата има необходими за живота гени. Монозомията на теория би могла да бъде съвместима с живота, но на практика не е, тъй като нарушението на генния баланс се оказва прекалено тежко. По-горе видяхме, че големите делеции са летални и в хетерозиготно състояние, а е ясно, че липсата на цяла хромозома е по-лоша от всякаква делеция. При човека само една монозомия е съвместима с живота – монозомията по Х-хромозомата, защото тази хромозома и нормално функционира само в един екземпляр. Индивидите с хромозомен набор 45, Х0 по фенотип са жени. Състоянието се нарича синдром на Търнър и включва стерилност и определени нарушения в половото и физическото (но не и умственото) развитие.
Тризомиите се понасят по-леко от монозомиите и при някои организми често са съвместими с живота. Например при растението татул (Datura stramonium) са наблюдавани тризомии по всяка от 12-те двойки хромозоми. При човека обаче повечето тризомии са несъвместими с живота, явно поради нарушен генен баланс. Например досега не е описан човек с тризомия по голямата 1. хромозома и можем да се обзаложим, че няма да бъде описан и в бъдеще – всеки зародиш с такъв кариотип загива много преди раждането.
Най-леки са тризомиите по половите хромозоми, защото всички копия на Х-хромозомата освен първото се хетерохроматинизират и не пречат много, а Y-хромозомата не съдържа важни за живота гени. Индивидите с „чиста“ тризомия Х (т.е. кариотип 47, ХХХ) са жени с понижена плодовитост и често с умствено изоставане.
Индивидите с кариотип 47, XYY фенотипно са нормални мъже. Те могат да създават потомство, предават допълнителната Y-хромозома на някои от синовете си и обикновено така и не научават за нея. Често у тях са засилени „мъжките“ белези като висок ръст и ранно оплешивяване. Изглежда, при някои от тях до известна степен е повишена и агресивността, защото те по-често от мъжете с нормален кариотип се сдобиват с присъди: честотата на кариотипа 47, XYY сред населението като цяло е 0,1%, а сред затворниците – около 2%. Тези данни широко се цитират и често се тълкуват в смисъл, че мъж с две Y-хромозоми е едва ли не обречен да стане престъпник. Интерпретацията, разбира се, е погрешна и само излишно притеснява почтените хора с втора Y-хромозома, каквито са огромното мнозинство от носителите на този кариотип. За да осъзнаем нейната нелепост, трябва просто да я приложим и към първата Y-хромозома и да разглеждаме всеки мъж като обществено опасен само защото нормалните мъже (46, XY) попадат в затвора много по-често от жените.
При набор от полови хромозоми XXY, XXYY, XXXY, XXXXY или XXXXXY се наблюдава т. нар. синдром на Клайнфелтер. Носителите на тези кариотипове фенотипно са мъже, макар често да имат някои „евнухоидни“ белези – дълги крайници, недоразвити гениталии и увеличени млечни жлези. Те са стерилни и понякога страдат от умствено изоставане. Най-често наблюдаваният и най-лекият от тези кариотипове е 47, XXY. Носителите му по правило са с нормална интелигентност, а видимите симптоми в много случаи са слабо изразени и не излизат от границите на нормалните вариации. Често такъв мъж научава за аномалния си кариотип едва когато се подложи на изследвания, за да установи защо няма деца.
От тризомиите по автозомите единствената, която позволява сравнително дълъг живот, е тризомия 21, която причинява синдрома на Даун. Той включва умствено изоставане и нарушения във физическото развитие. Интересно е отражението му върху поведението – хората с болестта на Даун са по-дружелюбни от нормалните.
Понеже вероятността за дете с три 21. хромозоми расте с възрастта на майката, препоръчва се пренатална диагностика на всички бременни над 35 години. Разбира се, същото се препоръчва и за всички бременни (независимо от възрастта им), чието дете е застрашено от болестта поради Робертсонова транслокация било у майката, било у бащата. Пренаталната диагностика се основава на тъканна проба от развиващия се плод. Може зародишните обвивки да се пробият с игла и да се изсмуче малко околоплодна течност, в която има отронени клетки от зародиша – процедура, наречена амниоцентеза. Може също така да се вземе късче от самите зародишни обвивки – биопсия на хорионни въси. Все едно, получените клетки се култивират известно време, за да се размножат. След това се приготвят препарат, върху него се търсят добри метафазни пластинки, от тях се правят кариограми и се анализират.
След като тризомия 21 е „най-леката“ автозомна тризомия, дори незапознатите с човешкия кариотип могат да се сетят, че 21. хромозома трябва да е малка. И наистина тя е една от най-малките ни хромозоми. Освен това е бедна на гени – съдържа само 225 локуса срещу 545 в подобната по големина 22. хромозома.
В редки случаи у новородени се наблюдават тризомии по други автозоми. Такива са тризомия 13 (синдром на Патау) и тризомия 18 (синдром на Едуардс). И двата синдрома са свързани с много тежки нарушения на развитието. Болните деца по правило умират през първите няколко месеца и само в единични случаи живеят до няколко години.
Дори когато дадена анеуплоидия по принцип позволява развитие до раждането, тя повишава вероятността за спонтанен аборт (може би следва да добавим „за щастие“). Синдромът на Даун се среща при 1/700 новородени, но поначало се получава със значително по-висока честота – на всяко родено дете с тризомия 21 отговарят четири спонтанно абортирани. Освен това в спонтанно абортирани зародиши се откриват и много анеуплоидии, които не се наблюдават при новородени.
Интересно е, че различните анеуплоидии и други тежки хромозомни аномалии при човека се проявяват с набор от общи белези: забавяне на развитието, хипотония, микроцефалия, ниско разположени уши, деформирани ушни миди, сцепено небце, кривогледство, пороци на сърцето и при момченцата – крипторхизъм. Човек би очаквал всяка хромозомна мутация да има свой уникален фенотип според това кои гени са засегнати, а се оказва, че разграничаването на отделните хромозомни мутации по фенотиповете им понякога е трудно. Явно в развитието на организма има някои чувствителни процеси, които се разстройват при всеки тежък проблем, независимо какъв е той (също както при какъвто и да е проблем с автомобилното движение задръстване настъпва на едно и също място, в най-тесния участък от пътя). Друг любопитен факт за анеуплоидиите е, че те понякога се съпровождат с атавистични белези, т.е. белези, нормално наблюдавани не у човека, а у негови предшественици и други животни. Например новородените с тризомии 13 и 18 притежават някои мускули, които са свойствени на други примати, но при човека нормално са закърнели.
Анеуплоидия може да се наблюдава и само в част от клетките на организма. Такъв индивид се нарича мозайка. Анеуплоидните клетки могат да изграждат голяма част от него, а могат да бъдат и само една линия според това на какъв етап от развитието е протекло неправилното делене. Раковите клетки много често са анеуплоидни, защото при тях митозата не се регулира толкова прецизно, колкото при нормалните клетки.