ДНК насекомых

[Arigato]

Интересует вопрос, как в ДНК насекомого отражены разные фазы его жизненного цикла (яйцо, личинка, куколки, имаго)?
Фактически это разные организмы по своему строению, поведению, образу жизни и питанию. Логично, что для каждого из них должен быть свой набор ДНК. Есть ли какое-то деление всего ДНК на такие отдельные фрагменты и механизм переключения между ними?

[Константин ВАРБ]

Сколь я помню то там многое определяется структурой оболочки яйца (и куколки?) . Так по крайне мере считали в прошлом веке.
Ну, а само развитие специализаций определяется так называемыми НОХ-генами, тут как у всех.

Ну вот неплохая пикировка по сабжу. http://paleoforum.ru/index.php?topic=8883.0

[M.Reynolds]

Фактически это разные организмы по своему строению, поведению, образу жизни и питанию. Логично, что для каждого из них должен быть свой набор ДНК.

Не-не, в том-то и дело - организм один.
В ДНК это все и программируется.
Метаморфоз - это структурная часть онтогенеза этих существ.
У нас примерно то же самое. Но у нас внутриутробное развитие. И мы этого просто не видим.
Но если бы наша эволюция сложилась таким образом, что оплодотворенная яйцеклетка выносилась из организма и при этом самостоятельное существование начиналось в активной фазе (самому нужно добывать еду) то мы тоже были бы с жаберными щелями, потом головастиками какими-то земноводными. Мы же так или иначе проходим эти стадии.
Просто они не видны и не предусматривают самостоятельного существования.
Мы получаем питательные вещества от матери в это время.
Но, как видите - это не у всех так развивалось.

[M.Reynolds]

Есть ли какое-то деление всего ДНК на такие отдельные фрагменты и механизм переключения между ними?

Да, конечно.
Это фазовые состояния, которые проходят все организмы, включая растения.

[Arigato]

Если предположить эволюционирование таких организмов до разумных форм, скажем, разумная гусеница, затем трансформируется в разумную бабочку. В момент трансформации что происходит с мозгом? Если он тоже перерождается, то произойдет стирание старой памяти и формирование новой структуры нейронов. А значит для разумного организма это было бы равносильно смерти. Хотя в новой фазе вроде как продолжает жить тот же организм 

[Константин ВАРБ]

Но если бы наша эволюция сложилась таким образом, что оплодотворенная яйцеклетка выносилась из организма и при этом самостоятельное существование начиналось в активной фазе (самому нужно добывать еду) то мы тоже были бы с жаберными щелями, потом головастиками какими-то земноводными. Мы же так или иначе проходим эти стадии.

Не совсем так.
В типе позвоночных у амниот (гадов, птиц и зверей)  развился очень специфический аппарат http://www.studfiles.ru/preview/4658911/page:8/

[M.Reynolds]

Если предположить эволюционирование таких организмов до разумных форм, скажем, разумная гусеница, затем трансформируется в разумную бабочку. В момент трансформации что происходит с мозгом? Если он тоже перерождается, то произойдет стирание старой памяти и формирование новой структуры нейронов. А значит для разумного организма это было бы равносильно смерти. Хотя в новой фазе вроде как продолжает жить тот же организм 

Сложно строить аналогию.
Теоретически возможно, наверное. Кто знает?
Я не уверен, что насекомые вообще могут быть разумными. Но кто знает?
Что касается мозга при метаморфозе насекомых, мне кажется мозг не только сохраняется, но и управляет его процессом.
Цитата из вики:
"Существеннейшую роль при метаморфозе играет эндокринная система. Рост и развитие насекомых регулируются нейросекреторными клетками головного мозга, кардиальными телами, прилежащими телами и переднегрудными железами. Мозговой гормон через аксоны мозга переносится к кардиальным телам, а оттуда — в кровь. Он стимулирует обмен веществ, а также переднегрудные железы, вырабатывающие гормон линьки экдизон. Прилежащие тела выделяют ювенильный гормон, который препятствует линьке во взрослую фазу и стимулирует рост и развитие личиночных органов. С возрастом рост тела личинки опережает рост ювенильных тел, и их роль постепенно затухает. Поступление ювенильного гормона в кровь прекращается и насекомое вступает в стадию имаго."

[M.Reynolds]

Не совсем так.

Конечно, я несколько утрировал в описании. У нас уже другой процесс идет.
Но я так и говорил - если бы эволюция пошла иначе.
Тогда бы мы подобно насекомым проходили бы фазы метаморфоза.

[Константин ВАРБ]

Если предположить эволюционирование таких организмов до разумных форм, скажем, разумная гусеница, затем трансформируется в разумную бабочку. В момент трансформации что происходит с мозгом?

Там тоже работают железы типа http://simptomu.ru/bolezni-endokrinnoj-sistemy/vilochkovoj-zhelezy.html
О насекомых же по интересующему Вас здесь кратко
http://medbiol.ru/medbiol/dog/00070536.htm
"Обычно нервная цепочка личинок богаче расчленена, чем таковая взрослых насекомых: взрослая пчела имеет всего б ганглиев вместо личиночных 10"
"Нейросекреты играют важную роль в гормональной системе насекомых: они регулируют деятельность всех остальных эндокринных органов, гормоны которых обеспечивают нормальное осуществление развития организма, течение обменных процессов, линьки и т. д. "

[Константин ВАРБ]

Тогда бы мы подобно насекомым проходили бы фазы метаморфоза.

У хордовых своя специфика: т.н. "детерминизм эмбриогенеза хордовых".

[Klapaucius]

Тогда бы мы подобно насекомым проходили бы фазы метаморфоза.

У хордовых своя спепецифика: т.н. "детерминизм эмбриогенеза хордовых".

Сперматозоиды человека вполне себе не хордовые. Но сложные организмы. Типа головастиков, наверное (хотя те хордовые, но всё равно подобие условное). Чем не фазы метаморфоза?

[Константин ВАРБ]

http://www.zooznaika.ru/1651.shtml

[Arigato]

Что касается мозга при метаморфозе насекомых, мне кажется мозг не только сохраняется, но и управляет его процессом.

Мозг тоже должен переродиться, ведь по сути другой организм получается, другие рефлексы, питание, образ жизни. А это все мозг должен контролировать.
Кстати, в качестве строительного материала для нового организма фактически используется старый организм. Получается не только процесс перерождения, но и некий процесс пищеварения, когда пищей служит сама гусеница, растворяется и из нее формируется организм бабочки. Вскрывал еще в детстве коконы, там части недоформировавшейся бабочки в каком-то полурастворенном желе, то есть похоже на недопереваренную пищу.

[Nucleosome]

У хордовых своя специфика: т.н. "детерминизм эмбриогенеза хордовых".

что это? вообще развитие хордовых менее детерминированое, чем Членистоногих. но это к делу не относится. вообще же, личиночная стадия есть у очень многих. особенно в этом преуспели скорее не Holometabola (впрочем целостность этой группы сейчас оспаирвается), а всевозможные паразитические черви. к примеру волосатики, которые взрослые свободноживущие и кишечник утрачивают... правда, для не-паразитов именно представители Holometabola, к примеру мухи, дальше всех зашли в деле специализации личинок, у которых у них и головы-то нет. но вообще нервная система не очень-то меняется. в самом деле, орган выделяющий гормоны для метаморфоза - corpora alata, это часть мозга. (где-то наш эпифиз может быть аналогом), также остаются и сложные глаза - в тех случаях, когда есть и у личинки и у имаго. также никогда не слышал, меняется ли количество нервных клеток при прохождении стадии кукулки. однако потеря памяти может быть только если разрушаться связи между нейронами, что конечно может быть при метаболизме, но вряд ли всенепременно. так что:

Получается не только процесс перерождения, но и некий процесс пищеварения, когда пищей служит сама гусеница, растворяется и из нее формируется организм бабочки. Вскрывал еще в детстве коконы, там части недоформировавшейся бабочки в каком-то полурастворенном желе, то есть похоже на недопереваренную пищу.

ну в общем да, есть такой момент, но вообще вскрыть так, чтобы не получилась внутри каша надо постораться. сам куколок не вскрывал.

А значит для разумного организма это было бы равносильно смерти.

ну это не совсем так. бывает же амнезия и это не смерть. вообще же на то, что личинки явно не очень передают память говорит то, что муравьи когда воруют других берут куколки. а не личинок - чтобы было меньше кормить когда никакой пользы от них нет. стало быть на стадии личинок они ещё не усваивают то, что из другого муравейника (с которым потом можно быть и воевать придётся).

Мозг тоже должен переродиться, ведь по сути другой организм получается, другие рефлексы, питание, образ жизни.

так что да, мозг меняется. однако на уровне генома никаких разделений нет - каждый ген должен работать в нужное время и нужном месте, может у holometabola это несколько жёсте, чем у нас, но не то что есть пара хромосом, которые активируются только у взрослого. просто есть масса раскиданных по геному деактивированных генов на соотвествующих стадиях.

Чем не фазы метаморфоза?

тем, что сперматозоиды не организмы вообще - они щаплоидны, митохондрия у них одна, в ядре вместо хромосом каша, цитоплазмы поти нет, синтезировать какие-то белки они может и умеют, но явно очень немного. питаться они тоже естественно не умеют. у растений есть гаплоидные поколения - спорофиты и гаметофиты, которые порой (не у цветковых) очень отличаются.

[Константин ВАРБ]

вообще развитие хордовых менее детерминированое, чем Членистоногих.

Да как же.
Если регенерация более ограничена, то соответственно и более детерминированое. У членистоногих с линькой вроде всё восстанавливается.
Тут именно вопрос о типах онтогенеза.

Получается не только процесс перерождения, но и некий процесс пищеварения, когда пищей служит сама гусеница, растворяется и из нее формируется организм бабочки. Вскрывал еще в детстве коконы, там части недоформировавшейся бабочки в каком-то полурастворенном желе, то есть похоже на недопереваренную пищу.

ну в общем да, есть такой момент, но вообще вскрыть так, чтобы не получилась внутри каша надо постараться.

Расплавление ткани в принципе нормальная вещь при регенерации.
Не знаю, но по логике при линьке, и даже из куколки, внутритканевые связи утрачиваться не должны. Ну происходит сдвиг или перестройка органов, но не более того. А так понятно, что "расплавленно" для удобства пересборки.
Так и у нас аналогично, хоть мозоль, хоть ожёг и т.д. без некроза.

[Nucleosome]

Если регенерация более ограничена, то соответственно и более детерминированое. У членистоногих с линькой вроде всё восстанавливается.

то есть что, всё? если удалить имагинальный диск, то и не будет органа, который из него получается. а без линьки ничего не восстановится, хотя у краба оторванная клешня вырастит вновь. мозаичный или регуляционный тип онтогенеза это касательно ранних стадий. поскольку у нас больше ругляционный, то наш эмбирон к примеру можно разделить на несколько ещё на довольно поздних стадиях и они успешно разовьются, или взять вырвать клетку из морулы, и ничего, а с членистоногими такой фокус не пройдёт - нарушится распределение градиентов белков в цитоплазме и всё. но регенерация это уже совсем другой уровень и тогда, когда уже никакого онтогенеза может и не быть.

Ну происходит сдвиг или перестройка органов, но не более того.

у кого как - какие-то органы распадаются совсем, какие-то нет - нервная система конечно не распадается, кишечник тоже, мальпигиевы сосуды, а мышцы - наверняка. в целом да, изменения оказываются не так велики как может показаться - "ось" орагнизма - то есть нервная система. кишечник и органы вокруг них претерпевают изменения, но не распадаются.

[Arigato]

ну это не совсем так. бывает же амнезия и это не смерть. вообще же на то, что личинки явно не очень передают память говорит то, что муравьи когда воруют других берут куколки.

Вопрос смерти интересная тема. С точки зрения организма можно рассматривать процесс как перерождение. Но смерть тела и смерть сознания все же разные вещи. Полная очистка памяти ничем от смерти для создания не отличается. Сознание это что-то вроде компьютерного процесса, убрали всю старую память считайте, что запустили новый процесс, а старый умер.
Амнезия не совсем то, полной потери памяти не происходит, да и потеря зачастую обратимая. Вообще в медицине отделяют смерть тела и смерть мозга, я бы еще добавил смерть сознания. Такое пока не встречается, но если провести полное обнуление памяти, то ни тело, ни мозг не умрут, а вот создание будет потеряно, на выходу получим новое.

но не то что есть пара хромосом, которые активируются только у взрослого. просто есть масса раскиданных по геному деактивированных генов на соотвествующих стадиях.

Разделение достаточно жесткое должно быть, потому как считается, что личинка и имаго эволюционируют отдельно друг от друга. Это значит, что изменения той части генов, которые отвечают за личинку, не должны привести к изменениям в имаго.

[Rattus]

Логично, что для каждого из них должен быть свой набор ДНК. Есть ли какое-то деление всего ДНК на такие отдельные фрагменты и механизм переключения между ними?

Нет - набор строго тот же для всех клеток. Деление на "фрагменты" есть у всех вообще организмов - такие "фрагменты" называются гены. У эукариот переключение гораздо более сложное - поэтому и становится возможной клеточная дифференцировка.

как в ДНК насекомого отражены разные фазы его жизненного цикла (яйцо, личинка, куколки, имаго)?

некробиотический метаморфоз включает короткий период стремительной перестройки тела, во время которого клетки (особенно относящиеся к новым, взрослым органам) должны делиться очень быстро. Эти «узкие врата» резко ограничивают минимальную скорость деления клеток, а тем самым и размер генома. Для быстрых делений геном нужен маленький. Скорее всего, это и есть главная причина того, что у бесхвостых амфибий геномы намного меньше, чем у хвостатых. Очень похожая закономерность прослежена у насекомых: размер генома насекомых с полным превращением (то есть со стадией куколки, которой требует некробиотический метаморфоз) почти никогда не превышает 2 пикограммов, в то время как у насекомых с неполным превращением, например у сверчков и кузнечиков, он бывает гораздо больше. Это еще один фактор, влияющий на размеры геномов животных впридачу к r-K-отбору.

[comp]

Сперматозоиды человека вполне себе не хордовые. Но сложные организмы. Типа головастиков, наверное (хотя те хордовые, но всё равно подобие условное). Чем не фазы метаморфоза?

Сперматозоиды вообще не организмы, это высокоспециализированные клетки, не способные ни размножаться, ни выживать сколько нибудь длительное время автономно.

[Инопланетянин]

Если предположить эволюционирование таких организмов до разумных форм, скажем, разумная гусеница, затем трансформируется в разумную бабочку. В момент трансформации что происходит с мозгом? Если он тоже перерождается, то произойдет стирание старой памяти и формирование новой структуры нейронов. А значит для разумного организма это было бы равносильно смерти. Хотя в новой фазе вроде как продолжает жить тот же организм 

Насколько я знаю, в момент окукливания в гусенице начинает размножаться маленькая область из 100 клеток, которая переваривает организм гусеницы и вырастает в бабочку. Так что мозг гусеницы будет попросту съеден.