DORMANCIA: U ZVIERAT A RASTLÍN (S PRÍKLADMI) - BIOLÓGIE - 2026

Termín dormancia sa vzťahuje na celý rad fyziologických procesov, ktoré sa vo všeobecnosti končia zastavením metabolizmu, rastu a vývoja na rôzne časové úseky. Tento jav predstavuje množstvo druhov baktérií, húb, protistov, rastlín a zvierat, stavovcov aj bezstavovcov, hoci u niektorých skupín to nebolo nikdy hlásené.

Dormancia je mechanizmus adaptácie a prežitia, ktorý sa bežne vyskytuje v reakcii na extrémne podmienky prostredia, ako sú napríklad sezónne zmeny, v ktorých môžu jednotlivci okrem iného čeliť extrémnym teplotám, dehydratácii, povodniam, nedostatku živín.

Marmot (Zdroj pixabay.com)

Všetky organizmy, sediace a také, ktoré sú schopné sa voľne pohybovať, čelia v určitom okamihu svojej životnej histórie určitým obmedzujúcim podmienkam pre ich rozmnožovanie, rast alebo prežitie. Niektorí reagujú na populačné javy, ako sú migrácie, zatiaľ čo iní vstupujú do spiaceho stavu.

Faktory, ktoré spúšťajú začatie tohto procesu, vonkajšieho aj vnútorného, ​​sa medzi jednotlivými druhmi líšia a medzi jedincami toho istého druhu môžu byť dokonca významné rozdiely, ktoré sa nachádzajú v geograficky odlišných oblastiach.

Tu je niekoľko charakteristík a príkladov medzi procesom zvierat a rastlín.

U zvierat

Dormancia bezstavovcov

V tejto skupine zvierat sa druhy dormancie líšia od malého vajíčka po modifikovanú formu dospelého. Je klasifikovaný ako kľud a diapause v závislosti od faktorov, ktoré sa podieľajú na jeho začatí a udržiavaní.

Ticho sa vzťahuje na všetky formy vyvolané nepriaznivými podmienkami prostredia. Hibernácia, odcudzenie, anhydrobióza (život bez vody) a kryptobióza (skrytý alebo skrytý život) sú formy pokoja.

Diapause, viac ako podľa vonkajších podmienok, je udržiavaná vnútornými fyziologickými odpoveďami, ktoré sú vlastné každému druhu a jednotlivcovi.

Veľa druhov porfýrov, cnidariánov, ploštičiek, rotiférov, nematód, tardigradov, článkonožcov, mäkkýšov, annelidov, hemicordátov a strunatcov má formu pokoja alebo diapause.

Niektoré špongie produkujú rezistenčné drahokamy, ktoré im pomáhajú obnoviť celú populáciu po obnovení priaznivých podmienok. Niektoré druhy cnidariánov produkujú bazálne žĺtky alebo „spiace“ sexuálne vajíčka, ktoré môžu trvať týždne až mesiace.

Hmyz môže vstúpiť do diapauzy v ktoromkoľvek zo svojich štádií (vajcia, larvy, kukly alebo dospelí), v závislosti od druhu a miesta výskytu. Myriapody sa môžu zvíjať vnútri malých skleníkov na zemi a odolávať povodniam ako dospelé organizmy.

Medzi mäkkýšmi sa tiež zistilo, že lastúrniky a prosobranche idú do spiaceho stavu tým, že utesnia ventily alebo otvoria škrupiny. Takto môžu lastúrniky v sedimente trvať niekoľko mesiacov.

Je dôležité spomenúť, že dormancia je oveľa bežnejšia u druhov suchozemských, polo suchozemských alebo sladkovodných bezstavovcov ako u morských druhov, pravdepodobne kvôli relatívnej stabilite týchto prostredí vzhľadom na suchozemské.

Dormancia na stavovcoch

Na stavovcoch sú najznámejšími prípadmi dormancie prípady hibernácie u cicavcov, ako sú ursidy, hlodavce a vtáky.

Veľa výskumov sa však nedávno zameralo na spánok populácií nádorových buniek pacientov s rakovinou, čo úzko súvisí s vývojom metastáz.

Rovnako ako u iných zvierat a rastlín sa spánok u cicavcov vyskytuje ako adaptívny mechanizmus na zvládnutie období vysokej energetickej náročnosti, ale nízkej dostupnosti energie v životnom prostredí.

Týka sa to fyziologických, morfologických a behaviorálnych zmien, ktoré umožňujú zvieraťu dosiahnuť prežitie v nepriaznivých podmienkach.

hibernácie

Začiatok sezóny hibernácie je charakterizovaný dlhými „posunmi“ torpory, počas ktorých rýchlosť metabolizmu progresívne klesá a kde telesná teplota zostáva iba niekoľko stupňov nad izbovou teplotou.

Tieto „letargia“ sa prelínajú s momentmi intenzívnej metabolickej aktivity, ktoré dokážu zvýšiť telesnú teplotu pred návratom k letargii. Počas tohto obdobia sa znížia všetky telesné funkcie: srdcový rytmus, dýchanie, funkcia obličiek atď.

Sezónne zmeny pripravujú zviera na hibernáciu. Prípravok sa na fyziologickej úrovni pravdepodobne dosiahne zmenou hladín mnohých proteínov v rovnovážnom stave, ktoré slúžia špecifickým funkciám zvyšovania alebo znižovania množstva niektorých mRNA a ich zodpovedajúcich proteínov.

Vstup a výstup torporu súvisí skôr s reverzibilnými a rýchlymi metabolickými zmenami, ktoré fungujú rýchlejšie ako zmeny v kontrole génovej expresie, transkripcie, translácie alebo stability produktov.

V rastlinách

Najznámejšie prípady dormancie v rastlinách zodpovedajú dormancii semien, hľúz a pukov, ktoré sú charakteristické pre sezónne rastliny.

Na rozdiel od dormancie u zvierat rastliny vstupujú do dormancie na základe teploty, dĺžky fotoperiódy, kvality svetla, teploty v období svetla a tmy, výživových podmienok a dostupnosti vody. Považuje sa za „dedičnú“ vlastnosť, pretože je tiež geneticky určená.

Dormancia v púčikoch

Tento jav sa vyskytuje na mnohých stromoch a zahŕňa ročnú stratu a obnovu listov. Stromy bez lístia počas zimy sa považujú za spiace alebo spiace.

Koncové púčiky chránené katafilmi sú tie, ktoré následne vedú k vzniku nových listov a listnatých primordií.

Púčiky stromov v zime (Zdroj: pixabay.com)

Tieto puky sa tvoria asi dva mesiace pred tým, ako sa aktívny rast zastaví a listy sa stratia. Na rozdiel od zvierat, v rastlinách pokračujú fotosyntetické, respiračné, transpiračné a iné fyziologické činnosti po celý rok, jediná vec, ktorá sa skutočne zastaví, je rast.

Zdá sa, že vlnové dĺžky svetla (červené a príliš červené) hrajú veľmi dôležitú úlohu pri stanovovaní a rozklade dormancie v púčikoch, ako aj pri akumulácii kyseliny hormónovej abscisovej (ABA).

Dormancia v semenách

Dormancia osiva je veľmi častá u voľne rastúcich rastlín, pretože im umožňuje prežiť prírodné katastrofy, znížiť konkurenciu medzi jedincami toho istého druhu alebo zabrániť klíčeniu v nesprávnom období.

V semenách je tento proces riadený reguláciou genetickej expresie, enzymatickej aktivity a akumuláciou regulátorov rastu so základnou úlohou ABA. Tento hormón sa hromadí v semenách a predpokladá sa, že je syntetizovaný endospermom a embryom, a nie rastlinou, ktorá semeno produkuje.

Počas dormancie sú semená odolné voči dlhodobému vysychaniu. Zistilo sa, že proteíny s oneskorenou EMBRYOGÉNOU (LEA) pôsobia počas období vysychania ako ochrancovia iných potrebných proteínov.

Dorly semená kmínu, cyminum hliníka (Zdroj: pixabay.com/)

V hľúzach je tiež spánok. Meristémy týchto štruktúr sú pred syntézou DNA zatknuté vo fáze G1 bunkového cyklu. Uvoľnenie tejto zástavy závisí od mnohých cyklín-dependentných kináz a ich cieľových cieľov.

ABA a etylén sú potrebné na začiatok dormancie v hľúzach, na udržanie dormancie je však potrebná iba AVA. V tomto stave hľuzy vykazujú nízke hladiny auxínu a cytokinínu, o ktorých sa predpokladá, že sa podieľajú na jeho rozklade a následnom klíčení.

Referencie

1. Alsabti, EAK (1979). Nádor dormancie. J. Cancer Res. Clin. Oncol. 95, 209 - 220.
2. Azcón-Bieto, J. a Talón, M. (2008). Základy fyziologie rastlín (2. vydanie). Madrid: Španielska spoločnosť McGraw-Hill Interamericana.
3. Cáceres, C. (1997). Dormancia v bezstavovcoch. Biológia bezstavovcov, 116 (4), 371 - 383.
4. Carey, H., Andrews, M. a Martin, S. (2003). Cicavčie hibernácie: Bunkové a molekulárne reakcie na depresívny metabolizmus a nízku teplotu. Physiological Reviews, 83 (4), 1153-1181.
5. Finkelstein, R., Reeves, W., Ariizumi, T. a Steber, C. (2008). Molekulárne aspekty dormancie semien. Ročný prehľad o rastlinnej biológii, 59 (1), 387–415.
6. Koornneef, M., Bentsink, L., & Hilhorst, H. (2002). Spiace osivo a klíčenie. Aktuálne stanovisko v Plant Biology, 5, 33–36.
7. Perry, TO (1971). Klíma stromov v zime. Science, 171 (3966), 29-36. https://doi.org/10.1126/science.171.3966.29
8. Romero, I., Garrido, F. a Garcia-Lora, AM (2014). Metastázy v imunitne sprostredkovanej dormancii: Nová príležitosť na zacielenie na rakovinu. Cancer Research, 74 (23), 6750 - 6775. https://doi.org/10.1158/0008-5472.CAN-14-2406
9. Suttle, J. (2004). Fyziologická regulácia dormancie zemiakových hľúz. Amer. J. of Potato Res., 81, 253 - 262.
10. Vegis, A. (1964). Dormancia vo vyšších rastlinách. Annu. Plant. Physiol. , 15, 185 - 224.