Несколько ДНК, одно существо

Как отметил в своем комментарии Скотт Дауни , это уже происходит у людей .

Если вы ищете что-то более макроскопическое по своей природе: португальский Man-O-War , похоже, довольно эффективно отвечает всем требованиям. Это несколько разных существ ( спасибо Майку Николсу , которые имеют одинаковую ДНК, так что, возможно, это не совсем то, что вам нужно), которые настолько зависят друг от друга, что не могут функционировать независимо.

РЕДАКТИРОВАТЬ: я чувствую себя обязанным указать на ответ QuadmasterXLII на Lichen . Я думаю, что вы ищете что-то в масштабе Man-O-War, но с уровнем симбиоза лишайника (который останавливается перед полной митохондриальной интеграцией, которую мы имеем).

Так что да , это ответ на ваш вопрос. Может случиться, случилось, не стесняйтесь, чтобы это произошло снова.

Лишайник - отличный пример, который точно соответствует тому, что вы описываете. ДНК грибов определяет структуру организма, а ДНК водорослей отвечает за выработку энергии.

Это существует в реальном мире: Химеры

На самом деле существуют существа (включая людей), у которых через тело протекают множественные потоки клеточной ДНК. Эти люди (или звери, в зависимости от обстоятельств) называются Химерами .

Тетрагаметный химеризм (или чудовищный химеризм) обычно бывает врожденным и является результатом слияния неидентичных близнецовых зигот. Такие химеры иногда могут иметь несколько наборов половых органов, например, с разным генетическим составом. Обычно это приводит к нестандартному плану тела.

Большинство случаев гораздо более тонкие и приводят к нормальному плану тела, часто остающемуся незамеченным. Были случаи, когда женщины рожали генетически своих сестер или племянниц (потому что генетический материал их собственных матерей или близнецов попал в эмбрион).

Самый известный случай в этом отношении — случай с Лидией Фэирчайлд , которая родила детей, которые, казалось, не были ее генетически, что привело ее к неприятным последствиям в суде, когда она попросила алименты. Позже было показано, что она химера.

Ни один из этих примеров не является настолько специализированным, как то, что вы описываете, но от реальности к вашему примеру не такой большой скачок, как можно было бы ожидать.

Химеры — это только половина ответа (не передается по наследству)

Хотя у химер есть клетки в разных частях тела, содержащие разные геномы, это состояние не передается потомству, поскольку репродукция человека обычно включает только объединение одной клетки от каждого родителя. Таким образом, человеческий ребенок может быть химерой, если сливаются две или более оплодотворенных яйцеклеток, но распределение клеток каждого генома в человеческом теле не будет коррелировать с распределением разных геномов у одного из родителей. Таким образом, это соответствует вашему запросу «множество ДНК, одно существо», но не имеет специализации разных геномов для определенных аспектов тела. Распределение будет в значительной степени случайным и непостоянным от одной химеры к другой.

Наследуемые дивергентные геномы в принципе возможны

Возможно иметь многоклеточное животное, которое не размножается, используя только одну клетку, а вместо этого позволяет всем своим клеткам делиться до тех пор, пока все животное не сможет разделить на две части. Это означает, что специализированный тип клеток у потомства происходит от того же специализированного типа клеток у родителя. Существование этого типа животных означает, что в принципе геном специализированного типа клеток может дрейфовать и существенно отличаться от других типов клеток в том же организме.

Известный нам на Земле пример многоклеточного организма со специализированными клетками, которые размножаются независимо, называется трихоплакс .

Специализированные типы клеток могут расходиться со временем только в том случае, если размножение происходит исключительно путем деления. Это может быть возможно с трихоплаксом, поскольку они, по-видимому, утратили способность к половому размножению (что в противном случае заставило бы все клетки снова иметь один и тот же геном).

Вы можете обнаружить, что линия, которую вы рисуете, более искусственная, чем вы думаете. Идея «множественных ДНК» — это конструкция, облегчающая людям наблюдение за поведением, которое они видят. Когда дело доходит до реальной функции клеток, клетки не заботятся об этой искусственной линии: ДНК есть ДНК.

Рассмотрим вирусную ДНК, которая, судя по нашим наблюдениям, явно принадлежит чужеродному виду. И тем не менее, клетки относятся к этому не иначе. Учтите, что они настолько похожи, что на самом деле время от времени часть вирусной ДНК случайно встраивается в нашу собственную ДНК с помощью механизмов восстановления.

Представьте, что у нас есть 46 уникальных отдельных хромосом, но они состоят из пар, которые достаточно похожи, поэтому мы часто думаем об этом как о 23 парах. И все же мы думаем об этом как об одном геноме.

Учтите, что мы «активируем» разные гены в разных областях. Хотя все клетки имеют примерно одинаковое генетическое содержание, зубы делают зубы тем, что они активизировали выработку белков, необходимых для того, чтобы быть зубами.

Может оказаться, что вы действительно можете грубо разделить наш геном как вашу множественную ДНК, где какая-то ДНК будет заниматься структурой тела, какая-то — зубами и т. д. Однако тело должно решить интересную проблему: как клетка узнает, что она зуб? Частью этого результата является разумное управление процессом деления ранних стволовых клеток, но частью этого является то, что организм устойчив к ошибкам. Вместо «Я — ДНК зуба» вы говорите «Я — тело ДНК, полезное для зубов». Если он активируется в неправильном месте, это может быть хорошо на некоторое время. На самом деле, ген зуба в печени может случайно на некоторое время активироваться, а затем отключиться, когда клетка поймет, что этот ген не очень полезен.

Хотя другие ответы ответили на заголовок вашего вопроса, я не думаю, что кто-то действительно ответил на конкретный вопрос, который вы задали. Может ли организм использовать разные наборы ДНК в разных органах или системах органов? Ответ почти наверняка да, с парой оговорок.

Предостережение 1: Репродуктивным клеткам организма, дающим начало всем остальным клеткам, потребуется полная копия генома каждого органа, иначе геном этого органа, поскольку он не воспроизводит себя, будет потерян. Это означает, что у вашего эмбриона будет вся ДНК, необходимая для создания каждого органа тела, и по мере дифференцировки клеток они будут отбрасывать ДНК, которую больше не используют. Однако клетки зародышевой линии сохранят всю ДНК для следующего поколения.

Предостережение 2: многие гены многоклеточных организмов фактически используются каждой клеткой. Их называют генами домашнего хозяйства, и они отвечают за такие вещи, как базовое содержание клетки. Такие гены, как РНК-полимераза II, рибосомные РНК и комплекс ядерных пор, должны быть в каждой клетке, поэтому ваши разные наборы ДНК будут иметь большое количество перекрытий.

Тем не менее, я не вижу причин, по которым многоклеточный организм не мог бы справиться с дифференцировкой за счет потери ДНК. В настоящее время все организмы, о которых я когда-либо слышал, создают различные типы клеток и органов путем дифференциальной регуляции генов в их ДНК. У них есть миллион способов модулировать работу генов и создавать невероятно сложные регуляторные сети, полные петель обратной связи и бистабильных переключателей. Для сравнения, просто удалить гены, необходимые для того, чтобы быть нейроном, когда вы решите стать глиальной клеткой, кажется довольно простым.

Единственная хитрость заключается в том, что ДНК для различных функций должна быть пространственно разделена в геноме для легкого удаления. Возможно, самый простой способ — по хромосоме. Например, скажем, хромосомы 1, 2 и 3 содержат все вездесущие гены домашнего хозяйства, 4, 5 и 6 содержат гены, специфичные для эктодермы, 7, 8 и 9 содержат мезодермальные факторы, а 10, 11 и 12 необходимы для энтодермы. . Когда клетка решает стать эктодермой, она просто разрушает хромосомы 7-12.

Очевидно, эволюция такого рода пространственной организации довольно сложна. Многоклеточные организмы должны были изначально начать с этого метода дифференцировки. Однако, если это так, регулирование того, что делают клетки, становится намного проще, поскольку у клеток действительно нет выбора в этом вопросе. С другой стороны, вы всегда лечили рак!

Рассмотрим скромную бабочку. У него всего один геном, который он разделяет с еще более скромной гусеницей.

У бабочки шесть тощих ног, крылья, ооочень длинный скрученный хоботок, диета состоит из нектара... у гусеницы шестнадцать коренастых ног (шесть из них "настоящих", десять "ложноногих"), паутинные шипы, волоски, челюсти и диета из листьев... совершенно другое существо. Из тех же генов.

Две формы переключаются между активацией одной части генома и деактивацией другой. Таким образом, гены для создания и управления двумя совершенно разными существами могут работать из одного генома.

Это уже происходит. По крайней мере, что-то похожее на то, что вы имеете в виду.
У людей есть целый микробиом из множества разных организмов, живущих внутри нас и делающих для нас разные вещи. Удивительно небольшой процент клеток в вашем теле на самом деле является «вашей» ДНК. В частности, матери также передают много полезного «нечеловеческого» генетического материала своим потомкам.

Здесь есть много хороших ответов, но я хочу атаковать корень вопроса. Я думаю, что фундаментальная концепция ДНК ОП неверна. ДНК — это схема организма, содержащая инструкции о том, как конструировать и управлять каждой клеткой, из которой состоит этот организм. ДНК сама по себе не выполняет никакой биологической функции. Следовательно, организм может иметь только один набор ДНК. ПРИМЕЧАНИЕ: эта ДНК может немного отличаться от клетки к клетке из-за различных биологических процессов, таких как телеометрический распад, избирательное удержание и т. д., но ДНК остается той же, только потенциально недостающие части, которые содержались в исходной ДНК.

Я думаю, что ОП действительно ищет гиперсимбиоз до точки взаимной зависимости. Симбиоз — это когда разные организмы разделяют одно и то же физическое тело и распределяют разные биологические процессы, что приводит к большему процветанию тела (во всяком случае, это мое урезанное определение). Одним из возможных примеров этого является наша пищеварительная система, где мы полагаемся на множество различных организмов, которые расщепляют пищу, которую мы потребляем, на питательные вещества, способные усваиваться нашим реальным телом. Наше тело получает питание, в котором оно нуждается, а организмы получают безопасную среду обитания с более высоким потенциалом питания, в котором они нуждаются. Если бы вы убили все эти организмы, я уверен, что вы бы умерли.

Возвращаясь к предполагаемому уровню сложности OP, это возможно. Потребовалось бы, чтобы несколько организмов вступили в симбиотические отношения, а затем развили эти отношения. Это крайне маловероятно из-за того, сколько эволюционного сотрудничества потребовалось бы, но я верю, что при всей потенциальной жизни в нашей галактике, где-то какая-то группа организмов выиграла космическую лотерею.

Вполне разумно полагать, что такие системы существуют. Мгновенным примером может служить симбиоз грибов и водорослей, как описано в ответах выше.

Теоретически мы можем иметь эндосимбиоз в качестве примера, когда определенные клеточные органеллы имеют ДНК, отличную от клеточной.

И, судя по недавним технологическим достижениям, я не понимаю, почему невозможно применить то же самое в биоинженерии или смежных дисциплинах.

Трудно сказать, поскольку мы секвенировали лишь небольшое количество видов по сравнению со всеми существующими. Но прямой ответ — попробовать это самостоятельно в области синтетической биологии. Задавайте дополнительные вопросы в группе Google DIYbio, если вы хотите узнать больше о том, как и с чего начать, и если вам больше нравится школа, хакерское пространство или домашняя лаборатория.

Вид с несколькими телами будет иметь одновременно несколько ДНК.

Военный корабль — это тип существа, который представляет собой не одно, а несколько существ, которые объединяются в один вид. Каждый из четырех видов имеет свою собственную ДНК. Усовершенствованной версией этого многотелого понятия является муравейник . Хотя у этого существа действительно есть несколько нитей ДНК, можно утверждать, что многотелое существо является даже самостоятельным существом.