ZMOGLJIVOST: PRI ŽIVALIH IN RASTLINAH (S PRIMERI) - BIOLOGIJA - 2026

Izraz dormantnost se nanaša na vrsto fizioloških procesov, ki se na splošno končajo z zaustavitvijo metabolizma, rastjo in razvojem v različnih časovnih obdobjih. Ta pojav predstavljajo številne vrste bakterij, gliv, protitistov, rastlin in živali, tako vretenčarji kot nevretenčarji, čeprav za nekatere skupine še niso poročali.

Spavanje je mehanizem za prilagajanje in preživetje, ki se običajno pojavi kot odziv na ekstremne okoljske razmere, kot so na primer sezonske spremembe, kjer se lahko posamezniki soočijo z ekstremnimi temperaturami, dehidracijo, poplavami, pomanjkanjem hranil.

Marmot (Vir pixabay.com)

Vsi organizmi, tako sedeči kot tisti, ki se lahko prosto gibljejo, se v nekem trenutku svoje življenjske zgodovine srečujejo z nekaterimi omejujočimi pogoji za njihovo razmnoževanje, rast ali preživetje. Nekateri se odzovejo s pojavljanjem prebivalstva, kot so selitve, drugi pa v mirujočem stanju.

Dejavniki, ki sprožijo začetek tega procesa, tako zunanji kot notranji, se med posameznimi vrstami razlikujejo in morda obstajajo celo pomembne razlike med posamezniki iste vrste, ki se nahajajo na geografsko različnih območjih.

Tu je nekaj značilnosti in primerov med postopkom živali in rastlin.

Pri živalih

Zmogljivost pri nevretenčarjih

V tej skupini živali se vrste mirovanja razlikujejo od majhnega jajčeca do spremenjene oblike odrasle osebe. Razvrščamo jo v mirovanje in diapavzo, odvisno od dejavnikov, ki sodelujejo pri njenem začetku in vzdrževanju.

Mirovanje se nanaša na vse oblike, ki jih povzročajo neugodni okoljski pogoji. Oblike mirovanja so hibernacija, estivacija, anhidrobioza (življenje brez vode) in kriptobioza (skrito ali skrito življenje).

Diapavzo bolj kot zunanje razmere vzdržujejo notranji fiziološki odzivi, ki so lastni vsaki vrsti in posamezniku.

Številne vrste poriferjev, cnidarjev, ploščatih črvov, rotifikatorjev, ogorčic, tardigradov, členonožcev, mehkužcev, kopriv, hemikordata in hordetov so v mirovanju ali diapavzi.

Nekatere gobice ustvarijo odporne dragulje, ki jim pomagajo ponovno vzpostaviti polno populacijo, ko se ponovno vzpostavijo ugodni pogoji. Nekatere vrste cnidarjev proizvajajo bazalne rumenjake ali "mirujoča" spolna jajca, ki lahko trajajo od tednov do mesecev.

Žuželke lahko vstopijo v diapavzo na kateri koli stopnji (jajčeca, ličinke, mladiči ali odrasli), odvisno od vrste in habitata, ki ga zasedajo. Myriapods se lahko tlejo v majhnih rastlinjakih na tleh in se kot odrasli organizmi upirajo poplavam.

Med mehkužci je bilo tudi opaženo, da gredo školjke in prosoranki v mirujoče stanje, tako da zaprejo svoje zaklopke ali odprejo svoje školjke. Školjke lahko trajajo več mesecev zakopane na ta način v usedlini.

Pomembno je omeniti, da je dormancija veliko pogostejša pri vrstah kopenskih, pol kopenskih ali sladkovodnih nevretenčarjev kot pri morskih vrstah, morda zaradi relativne stabilnosti teh okolij glede na kopenske.

Zmogljivost pri vretenčarjih

Pri vretenčarjih so najbolj znani primeri mirovanja pri mirovanju pri sesalcih, kot so uridi in glodalci, ter pri pticah.

Vendar se v zadnjem času veliko raziskav osredotoča na dormanco populacije tumorskih celic rakavih bolnikov, kar je tesno povezano z razvojem metastaz.

Kot pri drugih živalih in rastlinah se tudi pri sesalcih uspavanje pojavlja kot prilagodljiv mehanizem za obvladovanje obdobij visoke porabe energije, vendar v okolju malo razpoložljivosti energije.

Povezano je s fiziološkimi, morfološkimi in vedenjskimi spremembami, ki živali omogočajo preživetje v neugodnih pogojih.

Hibernacija

Za začetek sezone mirovanja so značilni dolgi "premiki" gnanja, med katerimi se hitrost metabolizma postopoma znižuje in kjer telesna temperatura ostane le nekaj stopinj nad sobno temperaturo.

Te "letargije" se prepletajo s trenutki intenzivne presnovne aktivnosti, ki uspejo zvišati telesno temperaturo, preden se vrnejo v letargijo. V tem obdobju se zmanjšajo vse telesne funkcije: srčni utrip, dihanje, delovanje ledvic itd.

Sezonske spremembe pripravijo žival na prezimovanje. Priprava na fiziološki ravni je verjetno dosežena s spreminjanjem ravni stacionarnih številnih beljakovin, ki služijo specifičnim funkcijam povečevanja ali zmanjšanja številčnosti nekaterih mRNA in njihovih ustreznih proteinov.

Vstop in izstop torpora sta bolj povezana z reverzibilnimi in hitrimi presnovnimi stikali, ki delujejo bolj takoj kot spremembe nadzora nad ekspresijo genov, prepisovanjem, prevodom ali stabilnostjo izdelka.

V rastlinah

Najbolj znani primeri dormancije v rastlinah ustrezajo dormanciji semen, gomoljev in brstov, ki so značilni za rastline, ki so podvržene sezonskosti.

Za razliko od mirujočega stanja pri živalih rastline vstopijo v mirovanje na podlagi temperature, dolžine fotoperioda, kakovosti svetlobe, temperature v svetlih in temnih obdobjih, prehranskih pogojev in razpoložljivosti vode. Velja za "dedno" lastnost, saj je tudi gensko določena.

Zmogljivost v popkih

Ta pojav se pojavlja na številnih drevesih in vključuje letno izgubo in obnovo listov. Drevesa brez listja pozimi pravijo, da so mirujoča ali mirujoča.

Končni popki, zaščiteni s katafili, so tisti, ki naknadno rodijo novo listje in listje.

Drevesni brsti pozimi (vir: pixabay.com)

Ti brsti se oblikujejo približno dva meseca, preden se preneha aktivna rast in se izgubijo listi. Za razliko od živali se pri rastlinah fotosintetične, dihalne, transpiracijske in druge fiziološke aktivnosti nadaljujejo skozi vse leto, edino, kar resnično ustavi, je rast.

Zdi se, da valovne dolžine svetlobe (rdeče in rdeče rdeče) igrajo zelo pomembno vlogo pri vzpostavljanju in razpadu mirujočega stanja v popkih, pa tudi pri kopičenju hormona abscisne kisline (ABA).

Zmogljivost v semenih

Durmancija semena je zelo pogosta pri divjih rastlinah, saj jim omogoča preživetje naravnih nesreč, zmanjšuje konkurenco med posamezniki iste vrste ali preprečuje kalitev v napačnem letnem času.

V semenih ta proces nadzorujemo z uravnavanjem genske ekspresije, encimsko aktivnostjo in kopičenjem regulatorjev rasti s temeljno vlogo ABA. Ta hormon se kopiči v semenih in verjame, da ga sintetizirata endosperm in zarodek, ne pa rastlina, ki daje seme.

V času mirovanja so semena odporna na dolga obdobja izsuševanja. Ugotovljeno je, da proteini v pozni embriogenezi (LEA) delujejo kot zaščitniki drugih potrebnih beljakovin v obdobjih sušenja.

Dorly semena kumine, Cumin cyminum (Vir: pixabay.com/)

V gomoljih je tudi mirovanje. Meristemi teh struktur so pred sintezo DNK v fazi G1 celičnega cikla aretirani. Izpustitev te aretacije je odvisna od mnogih ciklinskih odvisnih kinaz in njihovih ciljev na nižji stopnji.

Za začetek mirovanja v gomoljih sta potrebna ABA in etilen, vendar je za vzdrževanje dormanja potreben le AVA. V tem stanju gomolji predstavljajo nizko raven avksina in citokinina, za katere se domneva, da sodelujeta pri njegovem razpadu in poznejših kalitvah.

Reference

1. Alsabti, EAK (1979). Dormancy tumor. J. Cancer Res. Clin. Oncol. , 95, 209–220.
2. Azcón-Bieto, J., in Talón, M. (2008). Osnove fiziologije rastlin (2. izd.). Madrid: Španska McGraw-Hill Interamericana.
3. Cáceres, C. (1997). Počitek pri nevretenčarjih. Biologija nevretenčarjev, 116 (4), 371–383.
4. Carey, H., Andrews, M., & Martin, S. (2003). Hibernacija sesalcev: celični in molekularni odzivi na depresivno presnovo in nizko temperaturo. Fiziološki pregledi, 83 (4), 1153-1181.
5. Finkelstein, R., Reeves, W., Ariizumi, T., & Steber, C. (2008). Molekularni vidiki seme dormancy. Letni pregled biološke rastline, 59 (1), 387–415.
6. Koornneef, M., Bentsink, L., & Hilhorst, H. (2002). Vztrajnost in kalitev semena. Trenutno mnenje o rastlinski biologiji, 5, 33–36.
7. Perry, TO (1971). Zmogljivost dreves pozimi. Znanost, 171 (3966), 29-36. https://doi.org/10.1126/science.171.3966.29
8. Romero, I., Garrido, F., & Garcia-Lora, AM (2014). Metastaze v imunsko posredovanem mirovanju: nova priložnost za usmerjanje raka. Raziskave raka, 74 (23), 6750–6757. https://doi.org/10.1158/0008-5472.CAN-14-2406
9. Suttle, J. (2004). Fiziološka ureditev drenaže gomoljev krompirja. Amer. J. of Potato Res, 81, 253-262.
10. Vegis, A. (1964). Počitek v višjih rastlinah. Annu Rev. rastlina. Fiziol. , 15, 185–224.