Múltiples ADN, una criatura

Como señaló Scott Downey en su comentario , esto ya sucede en humanos .

Si está buscando algo de naturaleza un poco más macroscópica: el barco de guerra portugués parece encajar con bastante eficacia. Son varias criaturas diferentes ( Editar gracias a Mike Nichols que comparten el mismo ADN, por lo que tal vez no sea exactamente lo que buscas) que dependen tanto unas de otras que no pueden funcionar de forma independiente.

EDITAR: Me siento obligado a señalar la respuesta de QuadmasterXLII en Lichen . Creo que lo que buscas es algo en la escala de Man-O-War, pero con el nivel de simbiosis del liquen (que no llega a la integración mitocondrial completa que tenemos).

Así que sí es la respuesta a tu pregunta. Puede suceder, ha sucedido, siéntete libre de hacer que suceda de nuevo.

El liquen es un excelente ejemplo que coincide exactamente con lo que describe. El ADN del hongo determina la estructura del organismo, y el ADN de las algas se encarga de producir energía.

Esto existe en el mundo real: Quimeras

En realidad, hay criaturas (incluidos los humanos) que tienen múltiples flujos de ADN celular que fluyen a través de su cuerpo. Estas personas (o bestias, según sea el caso) se llaman Quimeras .

El quimerismo tetragamético (o quimerismo monstruoso) suele ser congénito y es el resultado de la fusión de cigotos gemelos no idénticos. Tales quimeras a veces pueden tener múltiples juegos de órganos sexuales, por ejemplo, con diferente composición genética. Estos generalmente dan como resultado un plan corporal no estándar.

La mayoría de los casos son mucho más sutiles y dan como resultado un plan corporal normal, que a menudo pasa desapercibido. Ha habido casos de mujeres que dan a luz a lo que genéticamente son sus propias hermanas o sobrinas (porque el material genético de sus propias madres o gemelos llegó al embrión).

El caso más famoso en este sentido es el de Lydia Fairchild , que tuvo hijos que no parecían ser genéticamente suyos, lo que la metió en problemas con los tribunales cuando pidió la manutención de los hijos. Más tarde se demostró que era una quimera.

Ninguno de estos ejemplos es tan especializado como lo que describe, pero de la realidad a su ejemplo no es un salto tan grande como cabría esperar.

Las quimeras son solo la mitad de la respuesta (no heredables)

Aunque las quimeras tienen células en diferentes partes del cuerpo que contienen diferentes genomas, esta condición no se transmitirá a la descendencia ya que la reproducción humana generalmente solo implica combinar una célula de cada padre. Entonces, un niño humano puede ser una quimera si dos o más óvulos fertilizados se fusionan, pero la distribución de células de cada genoma dentro del cuerpo humano no se correlacionará con la distribución de diferentes genomas en ninguno de los padres. Entonces, esto se ajusta a su solicitud de "ADN múltiple, una criatura", pero no tiene la especialización de diferentes genomas para aspectos específicos del cuerpo. La distribución será en gran parte aleatoria y no consistente de una quimera a la siguiente.

Los genomas divergentes hereditarios son, en principio, posibles

Es posible tener un animal multicelular que no se reproduzca usando una sola célula, sino que permita que todas sus células se dividan hasta que el animal completo pueda dividirse en dos. Esto significa que un tipo especializado de célula en la descendencia desciende del mismo tipo especializado de célula en el padre. La existencia de este tipo de animal significa que, en principio, sería posible que el genoma de un tipo de célula especializada se desplace y se vuelva significativamente diferente de otros tipos de células dentro del mismo organismo.

El ejemplo conocido que tenemos en la Tierra de un organismo multicelular con células especializadas que se reproducen de forma independiente se llama Trichoplax .

Los tipos de células especializadas solo pueden divergir con el tiempo si la reproducción es únicamente a través de la división. Esto puede ser posible con trichoplax, ya que parece haber perdido la capacidad de reproducirse sexualmente (lo que de otro modo haría que todas las células volvieran a compartir el mismo genoma).

Puede encontrar que la línea que dibuja es más artificial de lo que piensa. La idea de "múltiples ADN" es una construcción para facilitar que los humanos observen los comportamientos que ven. Cuando se trata de la función real de las células, a las células no les importa esta línea artificial: el ADN es ADN.

Considere el ADN viral, que es claramente de una especie extraña, según nuestras observaciones. Y, sin embargo, las células no lo tratan de manera diferente. Considere que son tan similares que, de hecho, de vez en cuando un poco de ADN viral se empalma accidentalmente en nuestro propio ADN mediante los mecanismos de reparación.

Considere que tenemos 46 cromosomas separados únicos, pero vienen en pares que son lo suficientemente similares como para pensar que son 23 pares. Y, sin embargo, lo consideramos como un solo genoma.

Considere que "regulamos al alza" diferentes genes en diferentes áreas. Si bien todas las células tienen aproximadamente el mismo contenido genético, lo que hace que los dientes sean dientes es que han aumentado la producción de proteínas esenciales para ser dientes.

Puede resultar que en realidad se puede dividir aproximadamente nuestro genoma como su ADN múltiple, con algo de ADN que maneja la estructura del cuerpo, algunos que manejan los dientes, etc. Sin embargo, el cuerpo tiene que resolver un problema interesante: ¿cómo sabe una célula si es ¿un diente? Parte de ese resultado es un manejo inteligente a medida que las células madre tempranas se dividen, pero parte es que el cuerpo es resistente a los errores. En lugar de ser "Soy el ADN de un diente", tienes "Soy un cuerpo de ADN que es útil para los dientes". Si se regula en el lugar equivocado, podría estar bien por un tiempo. De hecho, un gen del diente en el hígado podría aumentar por accidente un poco y luego cerrarse cuando la célula se da cuenta de que ese gen no está siendo muy útil.

Si bien las otras respuestas han respondido al título de su pregunta, no creo que nadie haya abordado realmente la pregunta específica que hizo. ¿Puede un organismo usar diferentes conjuntos de ADN en diferentes órganos o sistemas de órganos? La respuesta es casi seguro que sí, con un par de advertencias.

Advertencia 1: Las células reproductivas del organismo, las que dan lugar a todas las demás células, necesitarán una copia completa del genoma de cada órgano, de lo contrario, el genoma de ese órgano, al no reproducirse, se perderá. Esto significa que su embrión tendrá todo el ADN necesario para crear todos los órganos del cuerpo y, a medida que las células se diferencien, descartarán el ADN que ya no usan. Sin embargo, las células de la línea germinal retendrán todo el ADN para la próxima generación.

Advertencia 2: muchos de los genes en un organismo multicelular son utilizados por cada célula. Estos se llaman genes de limpieza y manejan cosas como el mantenimiento básico de la célula. Los genes como la ARN polimerasa II, los ARN ribosómicos y el Complejo de poros nucleares necesitarán estar en cada célula, por lo que sus diferentes conjuntos de ADN tendrán una gran cantidad de superposición.

Dicho esto, no veo ninguna razón por la que un organismo multicelular no pueda manejar la diferenciación a través de la pérdida de ADN. Actualmente, todos los organismos de los que he oído hablar crean diferentes tipos de células y órganos mediante la regulación diferencial de los genes en su ADN. Tienen un millón de formas de modular la producción de genes y crean redes reguladoras increíblemente complejas llenas de bucles de retroalimentación e interruptores biestables. En comparación, eliminar los genes necesarios para ser una neurona cuando decides convertirte en una célula glial parece bastante sencillo.

El único truco es que el ADN para diferentes funciones necesita ser segregado espacialmente en el genoma para una fácil eliminación. La forma más sencilla sería quizás por cromosoma. Por ejemplo, digamos que los cromosomas 1, 2 y 3 contienen todos los genes de mantenimiento ubicuos, el 4, 5 y 6 contienen genes específicos del ectodermo, el 7, 8 y 9 contienen factores del mesodermo, y el 10, 11 y 12 son necesarios para el endodermo. . Cuando una célula decide convertirse en ectodermo, simplemente degrada los cromosomas 7-12.

Obviamente, es algo complicado que este tipo de organización espacial haya evolucionado. Los organismos multicelulares habrían tenido que empezar originalmente con este método de diferenciación. Sin embargo, si ese es el caso, la regulación de lo que hacen las células en realidad se vuelve mucho más simple ya que las células realmente no tienen otra opción en el asunto. Por el lado positivo, ¡siempre has curado el cáncer!

Considere la humilde mariposa. Tiene un solo genoma, que comparte con la oruga aún más humilde.

La mariposa tiene seis patas flacas, alas, una probóscide enrollada laaaaarga, una dieta de néctar... la oruga tiene dieciséis patas achaparradas (seis de ellas "reales", diez "propatas"), espinetas de telaraña, pelos, mandíbulas y una dieta de hojas... criatura completamente diferente. De los mismos genes.

Las dos formas se intercambian activando una parte del genoma y desactivando otra. Por lo tanto, los genes para crear y operar dos criaturas esencialmente completamente diferentes pueden funcionar a partir de un solo genoma.

Ya sucede. Al menos, algo similar a lo que tienes en mente.
Los humanos tenemos un microbioma completo de muchos organismos diferentes que viven dentro de nosotros y hacen varias cosas por nosotros. Un porcentaje sorprendentemente pequeño de las células de su cuerpo son en realidad "su" ADN. Las madres, especialmente, también transmitirán una gran cantidad de material genético "no humano" útil a sus hijos.

Hay muchas buenas respuestas aquí, pero quiero atacar la raíz de la pregunta. Creo que el concepto fundamental de ADN del OP es incorrecto. El ADN es el modelo de un organismo que contiene las instrucciones de cómo construir y operar cada célula que forma ese organismo. El ADN por sí mismo no realiza ninguna función biológica. Por lo tanto, un organismo solo puede tener un conjunto de ADN. NOTA: el ADN puede diferir ligeramente de una célula a otra debido a varios procesos biológicos, como la descomposición telemétrica, la retención selectiva, etc., pero el ADN sigue siendo el mismo, solo que posiblemente falten partes que estaban contenidas en el ADN original.

Creo que lo que realmente busca el OP es hiper simbiosis hasta el punto de dependencia mutua. La simbiosis es donde diferentes organismos comparten el mismo cuerpo físico y distribuyen diferentes procesos biológicos que dan como resultado una mayor prosperidad para el cuerpo (mi definición descuartizada de todos modos). Un posible ejemplo de esto es nuestro sistema digestivo, donde dependemos de una multitud de organismos diferentes para descomponer los alimentos que consumimos en nutrientes que nuestro cuerpo pueda absorber. Nuestro cuerpo obtiene la nutrición que necesita y los organismos obtienen un hábitat seguro con una mayor promesa de la nutrición que necesitan. Si tuviera que matar a todos estos organismos, estoy bastante seguro de que moriría.

Volviendo al nivel de complejidad previsto del OP, es posible. Requeriría que varios organismos entraran en una relación simbiótica y luego desarrollaran esa relación. Esto es muy poco probable debido a la cantidad de cooperación evolutiva que requeriría, pero creo que con toda la vida potencial en nuestra galaxia, en algún lugar, un grupo de organismos ganó la lotería cósmica.

Es muy razonable creer en la existencia de tales sistemas. La simbiosis de hongos y algas, como se describe en las respuestas anteriores, puede servir como un ejemplo instantáneo.

Sobre una base teórica, podemos tener la endosimbiosis como un ejemplo donde ciertos orgánulos celulares tienen un ADN que es diferente al de la célula.

Y a partir de los avances tecnológicos recientes, no veo por qué es imposible que se aplique lo mismo en bioingeniería o disciplinas relacionadas.

Es difícil de decir, ya que solo hemos secuenciado un pequeño número de especies en comparación con todas las existentes. Pero una respuesta sencilla es probarlo usted mismo a través del campo de la biología sintética. Haz más preguntas en Google Group DIYbio si quieres saber más sobre cómo y dónde empezar, y si la escuela, un hackerspace o un laboratorio en casa es más tu estilo.

Una especie con múltiples cuerpos tendrá al mismo tiempo múltiples ADN

El Man o 'War es un tipo de criatura que no es una, sino múltiples criaturas, todas las cuales se unen para formar una sola especie. Cada una de las cuatro especies tiene su propio ADN. Una versión avanzada de este concepto de múltiples cuerpos es el hormiguero . Si bien la criatura tiene múltiples hebras de ADN, se podría argumentar que una criatura con múltiples cuerpos es incluso su propia criatura.