U niektórych gatunków roślin wyższych zdarza się fuzja całych ich złożonych genomów, wskutek której powstaje od razu nowy gatunek rośliny. Podwojenie się podstawowej liczby chromosomów, jednoczesne dla obu łączących się genomów, pozwala na prawidłowy przebieg mejozy i podziałów komórkowych. To podwojenie jest zwykle skutkiem zaburzenia w rozchodzeniu się chromosomów w czasie poprzedniej mitozy. Zmiany w zestawie chromosomów nie muszą polegać na łączeniu się pełnych kompletów chromosomów. Bardzo liczne są przykłady utrwalania się zmian, które polegały na przeniesieniu, odwróceniu lub podwojeniu tylko fragmentów jakiegoś chromosomu. Jeszcze inne zmiany polegają na tworzeniu się dodatkowych chromosomów z podwojonych fragmentów innych chromosomów. Mimo istnienia pewnej liczby mechanizmów zdolnych do przemieszczania genów między gatunkami (np. profagi, transformacje bakteryjne, elementy insercji, fuzja genomów u roślin) wiele kombinacji genowych nie zostało w przyrodzie prawdopodobnie nigdy zrealizowanych. Manipulacje laboratoryjne z całymi komórkami pozwalały wielokrotnie na uzyskiwanie takich komórek pochodnych, które w Naturze powstać by nie mogły. Były to hybrydy otrzymane poprzez wymuszoną fuzję komórek roślinnych, zwierzęcych czy bakteryjnych. Komórki roślinne i bakteryjne, dla skutecznej fuzji, muszą być najpierw pozbawione ściany komórkowej. Inkubacja w obecności pewnych substancji wspomagających fuzję prowadzi do połączenia się błon plazmatycznych, a następnie do samorzutnego zlania się jąder. W przypadku roślin udało się już uzyskać trwałe komórki hybrydowe, zawierające podwójne zespoły chromosomowe każdego z gatunków składowych. Co więcej, wyhodowano z nich całe rośliny.

Dążenie cząsteczek wody do osiągnięcia maksymalnej entropii prowadzi do „wymuszenia” samoorganizacji struktur su- permolekularnych z podjednostek białkowych. Wspominaliśmy, że organelle komórkowe powstają prawdopodobnie również na zasadzie samoorganizacji. Jest to jednak samoorganizacja nieco wyższego rzędu, podobna być może do procesu, w którego wyniku powstaje bakteriofag T4. Potrzeba tu już nie tylko informacji o sekwencji aminokwasów w podjednostkach, ale również informacji dotyczącej czasu pojawiania się poszczególnych podjednostek. Dochodzimy w ten sposób do genów regulatorowych. Wyznaczając czas pojawiania się i ilości produktów genów struktury pełnią one rolę dyrygenta w koncercie samoorganizacji komórkowej. Czy podobnie jak o samoorganizacji struktur komórkowych można również mówić o samoorganizacji metabolizmu komórkowego? Gen struktury determinuje tu enzym z jego katalityczną funkcją. Gen regulatorowy może w stosunku do enzymów spełniać rozmaite funkcje. Może działać, jak w opisanym już opero- nie bakteryjnym, może też wyznaczać poziom enzymu w zależności od stopnia zróżnicowania komórki w przypadku np. komórek organizmów tkankowych. Co się tyczy organizacji przestrzennej metabolizmu w komórce, jest ona w dużej mierze związana z samoorganizacją struktur błonowych. Ponieważ struktury błonowe zawierają jako swe składniki również enzymy — samo ich powstawanie z góry determinuje pewną topografię aktywności enzymatycznych w komórce. Metabolizm komórkowy, przynajmniej w pewnym zakresie, reguluje się samorzutnie. Można w nim wyróżnić pewną liczbę podstawowych dla komórki parametrów. Chodzi tu o stężenia kluczowych metabolitów, pH, poziom niektórych jonów.

Wszystkie nowe geny, które nie były letalne, wchodziły na stałe do puli genowej populacji. Pochodzenie pul genowych można w pewnym uproszczeniu zobrazować jako swego rodzaju drzewo rodowe. Raz wyodrębnione zespoły genów, stanowiące pulę genową populacji, mogły dalej rozpadać się na poszczególne linie, natomiast przypadki łączenia się z innymi zespołami genów były w przyrodzie rzadkie. Tylko dzięki powszechnemu zjawisku izolacji pul genowych mogło dojść do powstania tak wielkiej różnorodności form żywych, jaka w postaci różnych gatunków istnieje na Ziemi. Jest zrozumiałe, że dobrze dopasowane do siebie geny działają harmonijnie, nagłe natomiast pojawienie się wśród nich grupy obcych genów może wywoływać zaburzenia. Wystarczy przypomnieć efekty, jakie czasami wywoływać może insercja do chromosomu genów wirusa. Reguła izolacji pul genowych, mimo iż w założeniu konserwatywna, ogranicza jednak możliwość przypadkowych zaburzeń w powstawaniu sprawnych organizmów. Pewne wyjątki od tej reguły znajdujemy u drobnoustrojów i roślin wyższych. U zwierząt, a zwłaszcza u zwierząt wyższych, funkcja ustroju wykazuje tak wysoki stopień integracji, że nie mogą tu mieć miejsca ryzykowne eksperymenty Natury, polegające na wprowadzaniu na większą skalę dodatkowych genów z zewnątrz, to jest spoza puli gatunkowej. U drobnoustrojów (bakterii, glonów i jednokomórkowych grzybów) występują plazmidy,, to jest niewielkie, pozachromosomalne fragmenty DNA, przenoszące niewielki zestaw genów, które mogą przenosić się z komórki do komórki podczas fizycznego kontaktu, do którego dochodzi w procesie płciowym. Geny zawarte w plazmidach nie są na tyle izolowane od genów chromosomowych, aby nie mogła zachodzić ich wymiana. Przenoszone w całości plazmidy wzbogacają pulę genów biorcy i mogą przyczynić się do nadania mu, w sposób skokowy, całego zespołu nowych właściwości..

Na początku lat siedemdziesiątych dwaj biochemicy amerykańscy, Britten i Davidson, ci sami, którzy wprowadzili metodę umożliwiającą badanie powtarzających się sekwencji w DNA, zaproponowali model regulacji transkrypcji eukariotycznej postulujący istnienie, podobnie jak u prokariontów, kilku typów genów. W modelu tym białko, zwane sensorowym, odgrywające rolę induktora, łączy się z genem sensorowym, w wyniku czego ulega transkrypcji sąsiedni gen, zwany genem integratorowym. Produkt transkrypcji tego genu — RNA, ewentualnie produkt translacji RN A — białko, musi się teraz połączyć z sekwencją DNA zwaną receptorem, by mogła nastąpić transkrypcja sąsiadujących z receptorem genów strukturalnych. Posługując się tym modelem można było stosunkowo łatwo wytłumaczyć złożoność efektów regulacji u eukariontów poprzez Zacznijmy od genów struktury, które kodują sekwencję łańcuchów polipeptydowych. Informacja określająca sekwencję aminokwasów w łańcuchu białkowym jest w istocie o wiele bogatsza, określa bowiem w sposób jednoznaczny również strukturę trzeciorzędową powstającej cząsteczki. To jeszcze nie wszystko. Wiemy, że komórka zawiera bardzo wiele struktur makrocząsteczkowych, począwszy od białek podjednostkowych, jak np. zbudowana z czterech łańcuchów polipeptydowych hemoglobina, wiele enzymów regulacyjnych zawierających podjednostki poprzez wielkie polimery komórkowe zbudowane z tysięcy i milionów podjednostek, jak kolagen, mikrotubule czy spolimeryzowana aktyna, aż do zawierających wiele różnorodnych składników kompleksów błonowych.

Represor jest cząsteczką białka zdolną do oddziaływania z dwoma zupełnie różnymi substancjami. Jedno miejsce represora rozpoznaje unikalną sekwencję w DNA, czyli operator, drugie miejsce natomiast rozpoznaje i wiąże się ze związkiem drobnocząsteczkowym. W przypadku tzw. operonu laktozowego tym ostatnim jest pochodna dwucukru laktozy. Jeżeli jeszcze uświadomimy sobie, że represor jest białkiem podjednostkowym — jasna stanie się analogia między mechanizmem represji a sposobem funkcjonowania enzymów allosterycznych. Oddziaływanie między represorem a cząsteczką indukującą jest odwracalne. Zatem przy obniżeniu stężenia induktora represor odzyskuje zdolność wiązania się z operatorem. Inny typ represora działa w przypadku hamowania syntezy enzymów przez produkt szlaku reakcji enzymatycznych. Sam represor nie ma zdolności wiązania się z operatorem, natomiast gdy związany jest z cząsteczką stanowiącą ostateczny produkt reakcji, wiąże się z operatorem i hamuje transkrypcję. Układ trzech rodzajów genów, który tu opisaliśmy, nosi nazwę operonu. W genomie bakterii wiele genów regulowanych jest w systemie operonowym. Dzisiaj znamy już budowę niektórych represorów i sekwencję miejsc operatorowych. Umożliwia to bezpośrednie badanie mechanizmu oddziaływania DNA i białka regulatorowego, co ma znaczenie nie tylko w odniesieniu do bakterii, ale również wszystkich pozostałych organizmów żywych. Poznany u bakterii proces transkrypcji obejmujący transkrypcję konstytutywną i regulowaną w systemie operonów, mimo iż nie wyjaśnia do końca regulacji funkcji genów prokariotycznych, daje nam w sumie dość dobrą orientację w ogólnym charakterze związków między formą morfologiczną i warunkami życia a aktywnością genów tych najprostszych organizmów. O wiele mniej jasno przedstawia się sprawa w przypadku organizmów bardziej złożonych — eukariontów.