SPAVANJE: KOD ŽIVOTINJA I BILJAKA (S PRIMJERIMA) - BIOLOGIJA - 2025

Izraz uspavanost odnosi se na niz fizioloških procesa koji se obično završavaju zaustavljanjem metabolizma, rastom i razvojem kroz različita razdoblja. Ovu pojavu predstavljaju brojne vrste bakterija, gljivica, proteista, biljaka i životinja, i kralježnjaka i beskralježnjaka, iako za neke skupine nikad nije prijavljeno.

Spavanje je mehanizam prilagodbe i preživljavanja koji se obično javlja kao odgovor na ekstremne uvjete okoliša, kao što su, na primjer, sezonske promjene gdje se pojedinci mogu suočiti s ekstremnim temperaturama, dehidracijom, poplavama, nedostatkom hranjivih sastojaka.

Marmot (Izvor pixabay.com)

Svi organizmi, kako sjede, tako i oni koji se mogu slobodno kretati, suočavaju se u nekom trenutku svoje životne povijesti s nekim ograničavajućim uvjetima za njihovo razmnožavanje, rast ili opstanak. Neki odgovaraju na pojave stanovništva kao što su migracije, dok drugi ulaze u uspavano stanje.

Čimbenici koji pokreću pokretanje ovog procesa, vanjski i unutarnji, razlikuju se od jedne do druge vrste, pa čak mogu biti i važne razlike među jedinkama iste vrste koje se nalaze u geografski različitim područjima.

Evo nekih karakteristika i primjera između procesa životinja i biljaka.

Kod životinja

Spavanje kod beskralješnjaka

U ovoj skupini životinja vrste uspavljivanja variraju od malog jajeta do modificiranog oblika odrasle osobe. Razvrstava se u mirovanje i dijapauzu, ovisno o čimbenicima koji su uključeni u njegovo pokretanje i održavanje.

Mirovanje se odnosi na sve oblike koji su potaknuti nepovoljnim uvjetima okoliša. Hibernacija, estivacija, anhidrobioza (život bez vode) i kriptobioza (skriveni ili skriveni život) su oblici mirovanja.

Dijapauza se, više nego vanjskim uvjetima, održava unutarnjim fiziološkim reakcijama, svojstvenim svakoj vrsti i pojedincu.

Mnoge vrste porifera, cnidarijaca, ravnih glista, rotifers, nematoda, tardigrada, artropods, mekušci, annelids, hemicordates i hordates predstavljaju ili mirne ili diapauzne oblike.

Neke spužve proizvode dragulje otpornosti koji im pomažu u obnovi pune populacije nakon što se vrate povoljni uvjeti. Određene vrste cnidarijaca proizvode bazalne žumance ili "uspavana" spolna jaja koja mogu trajati tjednima do mjesecima.

Insekti mogu ući u dijapauzu u bilo kojem od svojih stadija (jaja, ličinke, štenad ili odrasli), ovisno o vrsti i staništu koje zauzimaju. Myriapods se mogu uviti u male staklenike na tlu i oduprijeti se poplavi kao odrasli organizmi.

Među mekušcima je također primijećeno da školjke i prosoranići ulaze u stanje mirovanja zatvaranjem ventila ili otvaranjem školjki. Bivalve mogu trajati nekoliko mjeseci pokopane na ovaj način u sedimentu.

Važno je napomenuti da je usporavanje mnogo češće kod vrsta kopnenih, poluzemnih ili slatkovodnih beskralješnjaka nego u morskim vrstama, možda zbog relativne stabilnosti tih okoliša u odnosu na kopnene.

Spavanje kod kralježnjaka

Kod kralježnjaka su najpoznatiji slučajevi mirovanja kod hibernacije kod sisavaca poput urida i glodavaca, te kod ptica.

Međutim, nedavno se mnogo istraživanja usredotočilo na nepomičnost populacije tumorskih stanica oboljelih od karcinoma, što je usko povezano s razvojem metastaza.

Kao i kod ostalih životinja i biljaka, kod sisavaca se dormantnost javlja kao prilagodljivi mehanizam za suočavanje s razdobljima velike potražnje energije, ali male dostupnosti energije u okolišu.

To ima veze s fiziološkim, morfološkim i promjenama u ponašanju koje omogućuju životinji da preživi u nepovoljnim uvjetima.

hibernacija

Početak sezone hibernacije karakteriziraju duge "promjene" struje tijekom kojih metabolizam progresivno opada i gdje tjelesna temperatura ostaje samo nekoliko stupnjeva iznad sobne temperature.

Te "letargije" isprepliću se s trenucima intenzivne metaboličke aktivnosti, koji uspijevaju povisiti tjelesnu temperaturu prije nego što se vrate u letargiju. U tom razdoblju smanjuju se sve tjelesne funkcije: otkucaji srca, disanje, rad bubrega itd.

Sezonske promjene pripremaju životinju u stanju hibernacije. Priprema, na fiziološkoj razini, vjerojatno je postignuta mijenjanjem razina stalnih stanja mnogih proteina koje služe specifičnim funkcijama povećanja ili smanjenja obilja nekih mRNA i odgovarajućih proteina.

Ulazak i izlazak torpora prije je povezan s reverzibilnim i brzim metaboličkim prekidačima, koji djeluju trenutačnije od promjena u kontroli ekspresije gena, transkripciji, prevođenju ili stabilnosti proizvoda.

U biljkama

Najpoznatiji slučajevi dormancyja u biljkama odgovaraju dormancyju sjemena, gomolja i pupova, koji su karakteristični za biljke podložne sezonalnosti.

Za razliku od dormancy u životinjama, biljke ulaze u stanje mirovanja na temelju temperature, duljine fotoperioda, kvalitete svjetlosti, temperature tijekom svijetlog i tamnog razdoblja, prehrambenih uvjeta i dostupnosti vode. Smatra se "nasljednim" svojstvom jer je također genetski određeno.

Spavanje u pupoljcima

Ova pojava se javlja kod mnogih stabala i uključuje godišnji gubitak i obnavljanje lišća. Za drveće bez lišća tijekom zime kažu da su uspavana ili uspavana.

Terminalni pupoljci, zaštićeni katafilima, su oni koji naknadno rađaju novo lišće i lisne primorde.

Stabla pupova zimi (Izvor: pixabay.com)

Ti se pupoljci formiraju otprilike dva mjeseca prije nego što prestane aktivni rast i izgube se lišće. Za razliku od životinja, u biljkama se fotosintetske, respiratorne, transpirijske i druge fiziološke aktivnosti nastavljaju tijekom cijele godine, jedino što zaista zaustavlja je rast.

Čini se da valne duljine svjetlosti (crvene i tamno crvene) igraju vrlo važnu ulogu u uspostavljanju i razbijanju uspavanosti u pupoljcima, kao i u nakupljanju hormona apscisinske kiseline (ABA).

Spavanje u sjemenkama

Usporavanje sjemena vrlo je često u divljim biljkama, jer im daje mogućnost da prežive prirodne katastrofe, smanje konkurenciju među jedinkama iste vrste ili spriječe klijanje u pogrešnoj sezoni.

U sjemenkama je taj proces pod kontrolom regulacije genetske ekspresije, enzimske aktivnosti i akumulacije regulatora rasta, s temeljnom ulogom ABA. Ovaj se hormon akumulira u sjemenkama i vjeruje se da ga sintetiziraju endosperm i zametak, a ne biljka koja daje sjeme.

Tijekom uspavanja sjeme je otporno na dugačka razdoblja isušivanja. Otkriveno je da proteini kasno-embriogeneze (LEA) djeluju kao zaštitnici ostalih potrebnih proteina tijekom razdoblja sušenja.

Sjemenke klinčića kumina, Cumin cyminum (Izvor: pixabay.com/)

U gomoljima također postoji dormancy. Meristemi ovih struktura zaustavljeni su u fazi G1 staničnog ciklusa prije sinteze DNK. Oslobađanje ovog hapšenja ovisi o mnogim kinazama koje ovise o ciklini i njihovim ciljevima nizvodno.

ABA i etilen potrebni su za početak mirovanja u gomoljima, ali samo AVA je potreban za održavanje neaktivnosti. U ovom stanju, gomolji imaju nisku razinu auksina i citokinina, za koje se smatra da sudjeluju u njegovom razgradnji i naknadnom klijanju.

Reference

1. Alsabti, EAK (1979). Dormancy tumor. J. Clinic Resor Clin. Oncol., 95, 209-220.
2. Azcón-Bieto, J., i Talón, M. (2008). Osnove fiziologije bilja (2. izd.). Madrid: Španjolska McGraw-Hill Interamericana.
3. Cáceres, C. (1997). Spavanje u beskralježnjacima. Biologija beskralježnjaka, 116 (4), 371–383.
4. Carey, H., Andrews, M., i Martin, S. (2003). Hibernacija sisavaca: stanični i molekularni odgovori na depresivnu metabolizam i nisku temperaturu. Fiziološki pregledi, 83 (4), 1153-1181.
5. Finkelstein, R., Reeves, W., Ariizumi, T., i Steber, C. (2008). Molekularni aspekti sjemena Dormancy. Godišnji pregled biljne biologije, 59 (1), 387–415.
6. Koornneef, M., Bentsink, L., & Hilhorst, H. (2002). Usporavanje sjemena i klijanje. Trenutno mišljenje o biljnoj biologiji, 5, 33–36.
7. Perry, TO (1971). Spavanje stabala zimi. Znanost, 171 (3966), 29-36.
8. Romero, I., Garrido, F., i Garcia-Lora, AM (2014). Metastaze u imuno posredovanom mirovanju: nova prilika za ciljanje raka. Istraživanje raka, 74 (23), 6750–6757.
9. Suttle, J. (2004). Fiziološka regulacija popuštenosti gomolja krumpira. Amer. J. of Potato Res, 81, 253-262.
10. Vegis, A. (1964). Spavanje u višim biljkama. Annu. Rev. Plant. Physiol., 15, 185–224.