DORMANCY: ELÄIMISSÄ JA KASVEISSA (ESIMERKEIN) - BIOLOGIA - 2026

Termi lepotila viittaa sarjaan fysiologisia prosesseja, jotka yleensä päättyvät aineenvaihdunnan, kasvun ja kehityksen pysähtymiseen eri ajanjaksoiksi. Tämä ilmiö esiintyy lukuisilla bakteeri-, sieni-, protisti-, kasvi- ja eläinlajeilla, sekä selkärankaisilla että selkärangattomilla, vaikka joillekin ryhmille sitä ei ole koskaan ilmoitettu.

Pysyvyys on sopeutumis- ja selviytymismekanismi, joka tapahtuu normaalisti reagoidessaan ääriolosuhteisiin, kuten esimerkiksi vuodenaikojen muutoksiin, joissa yksilöt voivat kohdata äärimmäisiä lämpötiloja, kuivumista, tulvia, ravinteiden puutetta.

Marmot (lähde pixabay.com)

Kaikki organismit, sekä tuntemattomat että ne, joilla on kyky liikkua vapaasti, kohtaavat jossain vaiheessa elämäänsä joitain rajoittavia ehtoja niiden lisääntymiselle, kasvulle tai selviytymiselle. Jotkut vastaavat väestöilmiöihin, kuten muuttoihin, kun taas toiset siirtyvät lepotilaan.

Tämän prosessin alkamisen laukaisevat tekijät, sekä ulkoiset että sisäiset, vaihtelevat lajeittain, ja samojen lajien yksilöiden välillä, jotka sijaitsevat maantieteellisesti eri alueilla, voi olla jopa merkittäviä eroja.

Tässä on joitain ominaisuuksia ja esimerkkejä eläinten ja kasvien prosessin välillä.

Eläimissä

Dormancy selkärangattomista

Tässä eläinryhmässä lepotilan tyypit vaihtelevat pienestä munasta aikuisen muunnettuun muotoon. Se luokitellaan lepotilaksi ja alueväliksi sen aloittamiseen ja ylläpitoon liittyvistä tekijöistä riippuen.

Lepotila tarkoittaa kaikkia muotoja, jotka haitalliset ympäristöolosuhteet aiheuttavat. Hibernation, estivaatio, anhydrobiosis (elämä ilman vettä) ja cryptobiosis (piilotettu tai piilotettu elämä) ovat lepotilan muotoja.

Erilaisissa olosuhteissa enemmän kuin ulkoisia olosuhteita ylläpidetään kunkin lajin ja yksilön luontaisilla sisäisillä fysiologisilla vasteilla.

Monissa hanu-, cnidarian-, limamato-, rotiferi-, nematodi-, tardigrade-, niveljalkais-, nilviäis-, annelidi-, hemicordate- ja chordate-lajeissa on joko lepotila- tai diapause-muotoja.

Jotkut sienet tuottavat vastuskynnyksiä, jotka auttavat heitä palauttamaan kokonaiset populaatiot heti, kun suotuisat olosuhteet on palautettu. Tietyt cnidarialaislajit tuottavat peruskeltuaisia ​​tai "lepotilassa olevia" sukupuolimuneja, jotka voivat kestää viikkoja tai kuukausia.

Hyönteiset voivat päästä vaihteluväliin missä tahansa vaiheessa (munat, toukat, rapsut tai aikuiset) riippuen lajista ja elinympäristöstä, jota ne käyttävät. Myriapodit voivat kääntyä pienten kasvihuoneiden sisäpuolelle maassa ja vastustaa tulvia aikuisina organismeina.

Nilviäisten joukossa on myös havaittu, että simpukka- ja poikkipinta-ala menee lepotilaan sulkemalla venttiilinsä tai avaamalla niiden kuoret. Simpukoita voi kestää useita kuukausia haudattuna tällä tavalla sedimenttiin.

On tärkeätä mainita, että lepotila on paljon yleisempi maanpäällisissä, puolimaassa tai makean veden selkärangattomissa lajeissa kuin merilajeissa, johtuen ehkä näiden ympäristöjen suhteellisesta stabiilisuudesta suhteessa maalajeihin.

Dormancy selkärankaisilla

Selkärankaisilla tunnetuimpia lepotilan tapauksia ovat hibernaatiot nisäkkäissä, kuten ursideissa ja jyrsijöissä, ja lintuissa.

Viime aikoina paljon tutkimusta on kuitenkin keskittynyt syöpäpotilaiden kasvainsolupopulaatioiden lepotilaan, joka liittyy läheisesti etäpesäkkeiden kehitykseen.

Kuten muissakin eläimissä ja kasveissa, nisäkkäissä nukkuminen tapahtuu mukautuvana mekanismina selviytymään korkean energiantarpeen jaksoista, mutta energian saatavuudesta ympäristössä vain vähän.

Sillä on yhteys fysiologisiin, morfologisiin ja käyttäytymismuutoksiin, joiden avulla eläin voi selviytyä epäsuotuisissa olosuhteissa.

lepotilan

Hibernaatiokauden alulle on ominaista pitkät torporin "muutokset", joiden aikana aineenvaihdunnan nopeus vähenee asteittain ja jossa kehon lämpötila pysyy vain muutaman asteen huoneenlämpötilan yläpuolella.

Nämä "letargia" ovat välissä intensiivisen metabolisen toiminnan hetkiä, jotka onnistuvat nostamaan kehon lämpötilaa ennen palaavansa letargiaan. Tänä aikana kaikki kehon toiminnot ovat heikentyneet: syke, hengitys, munuaisten toiminta jne.

Kausivaihtelut valmistavat eläimen lepotilaan. Valmistus fysiologisella tasolla saavutetaan todennäköisesti muuttamalla monien proteiinien vakiotilatasoja, jotka palvelevat spesifisiä toimintoja lisäämällä tai vähentämällä joidenkin mRNA: ien ja niitä vastaavien proteiinien määrää.

Torporin tulo ja poistuminen liittyy pikemminkin palautuviin ja nopeisiin aineenvaihduntakytkimiin, jotka toimivat hetkellisemmin kuin muutokset tuotteiden geeniekspression, transkription, translaation tai stabiilisuuden ohjauksessa.

Kasveissa

Tunnetuimmat kasvien lepotilan tapaukset vastaavat siementen, mukuloiden ja silmujen lepotilaa, jotka ovat ominaisia ​​kausiluonteisille kasveille.

Toisin kuin eläinten lepotilassa, kasvit siirtyvät lepotilaan lämpötilan, valokuvajakson pituuden, valon laadun, lämpötilan vaalean ja pimeän ajan, ravitsemusolosuhteiden ja veden saatavuuden perusteella. Sitä pidetään "perinnöllisenä" ominaisuutena, koska se on myös geneettisesti määritetty.

Uneliaisuus silmuissa

Tämä ilmiö esiintyy monissa puissa ja sisältää lehtien vuotuisen häviämisen ja uusimisen. Puiden, joilla ei ole lehtiä talvella, sanotaan olevan lepotilassa tai lepotilassa.

Katafiileillä suojatut päätepungot ovat niitä, jotka myöhemmin synnyttävät uusia lehtiä ja lehtien primordioita.

Puun silmut talvella (Lähde: pixabay.com)

Nämä silmut muodostuvat noin kaksi kuukautta ennen kuin aktiivinen kasvu lakkaa ja lehdet häviävät. Toisin kuin eläimet, kasveissa fotosynteettinen, hengitys-, transpiraatio- ja muu fysiologinen toiminta jatkuu ympäri vuoden, ainoa asia, joka todella pysäyttää, on kasvu.

Valon aallonpituuksilla (punaisella ja kaukana punaisella) näyttää olevan erittäin tärkeä merkitys silmien lepotilan muodostumisessa ja hajoamisessa, samoin kuin absissiinihapon (ABA) kertymisessä.

Pysyvyys siemenissä

Siementen lepotila on hyvin yleinen luonnonvaraisissa kasveissa, koska se antaa heille kyvyn selviytyä luonnonkatastrofeista, vähentää kilpailua samojen lajien yksilöiden välillä tai estää itämistä väärän kauden aikana.

Siemenissä tätä prosessia säätelee geneettinen ilmentyminen, entsymaattinen aktiivisuus ja kasvuregulaattorien kertyminen, ja sillä on ABA: n perustava rooli. Tämä hormoni kerääntyy siemeniin, ja sen uskotaan syntetisoivan endospermissä ja alkiossa, eikä kasvussa, joka synnyttää siemenen.

Lepotilan aikana siemenet kestävät pitkää kuivumista. Late-EMBRYOGENESIS ABUNDANT (LEA) -proteiinien on havaittu toimivan muiden tarvittavien proteiinien suojaajina kuivumisen aikana.

Kummion Dorly-siemenet, Cumin cyminum (Lähde: pixabay.com/)

Mukuloissa on myös lepotilaa. Näiden rakenteiden meristeemit ovat pidätettynä solusyklin G1-vaiheessa ennen DNA-synteesiä. Tämän pidätyksen vapauttaminen on riippuvainen monista sykliiniriippuisista kinaaseista ja niiden alavirran kohdista.

Mukulojen lepotilan alkamiseen vaaditaan ABA ja eteeni, mutta vain AVA on välttämätöntä lepotilan ylläpitämiseksi. Tässä tilassa mukuloissa on vähän auksiini- ja sytokiniinitasoja, joiden uskotaan osallistuvan sen hajoamiseen ja myöhempään itämiseen.

Viitteet

1. Alsabti, EAK (1979). Dormancy-kasvain. J. Cancer Res. Clin. Oncoi., 95, 209–220.
2. Azcón-Bieto, J., & Talón, M. (2008). Kasvien fysiologian perusteet (2. painos). Madrid: McGraw-Hill Interamericana, Espanja.
3. Cáceres, C. (1997). Lepotila selkärangattomissa. Selkärangaton biologia, 116 (4), 371–383.
4. Carey, H., Andrews, M., ja Martin, S. (2003). Nisäkkäiden horrostila: Solun ja molekyylin vastaukset masentuneeseen aineenvaihduntaan ja matalaan lämpötilaan. Fysiologiset arvostelut, 83 (4), 1153-1181.
5. Finkelstein, R., Reeves, W., Ariizumi, T., ja Steber, C. (2008). Siementen nukkumisen molekyylinäkökohdat. Kasvibiologian vuosikatsaus, 59 (1), 387–415.
6. Koornneef, M., Bentsink, L., ja Hilhorst, H. (2002). Siementen lepotila ja itävyys. Nykyinen lausunto kasvibiologiasta, 5, 33–36.
7. Perry, TO (1971). Puiden lepotila talvella. Science, 171 (3966), 29 - 36.
8. Romero, I., Garrido, F., ja Garcia-Lora, AM (2014). Metastaasit immuunivälitteisessä lepotilassa: Uusi mahdollisuus kohdistua syöpään. Cancer Research, 74 (23), 6750 - 6775.
9. Suttle, J. (2004). Perunakukkumyrskyn fysiologinen säätely. Amer. J. of Potato Res, 81, 253 - 262.
10. Vegis, A. (1964). Dormancy korkeissa kasveissa. Annu. Rev. Plant. Physiol., 15, 185–224.