DORMANCY: U ZVÍŘAT A ROSTLIN (S PŘÍKLADY) - BIOLOGIE - 2025

Termín dormancie se vztahuje k řadě fyziologických procesů, které obecně končí zastavením metabolismu, růstu a vývoje po různě dlouhou dobu. Tento jev představuje řada druhů bakterií, hub, protistů, rostlin a zvířat, obratlovců i bezobratlých, ačkoli u některých skupin to nebylo nikdy hlášeno.

Dormancie je mechanismus adaptace a přežití, který se normálně vyskytuje v reakci na extrémní podmínky prostředí, jako jsou například sezónní změny, kdy mohou jednotlivci čelit extrémním teplotám, dehydrataci, povodním, nedostatku živin a dalším.

Marmot (Zdroj pixabay.com)

Všechny organismy, jak přisedlé, tak i ty, které se mohou volně pohybovat, čelí v určitém okamžiku své životní historie omezujícím podmínkám pro jejich reprodukci, růst nebo přežití. Někteří reagují na populační jevy, jako jsou migrace, zatímco jiní vstupují do spícího stavu.

Faktory, které zahajují zahájení tohoto procesu, vnějšího i vnitřního, se liší od jednoho druhu k druhému a mohou existovat dokonce významné rozdíly mezi jedinci stejného druhu, kteří se nacházejí v geograficky odlišných oblastech.

Zde je několik charakteristik a příkladů mezi procesem zvířat a rostlin.

U zvířat

Dormancie v bezobratlých

U této skupiny zvířat se typy dormance liší od malého vajíčka po modifikovanou formu dospělého. Je klasifikován jako klid a diapause, v závislosti na faktorech, které se podílejí na jeho zahájení a udržování.

Klid se vztahuje na všechny formy vyvolané nepříznivými podmínkami prostředí. Formy klidu jsou hibernace, odcizení, anhydrobióza (život bez vody) a kryptobióza (skrytý nebo skrytý život).

Diapause, více než vnějšími podmínkami, je udržována vnitřními fyziologickými odpověďmi, které jsou vlastní každému druhu a jednotlivci.

Mnoho druhů poriferů, cnidarianů, ploštěnců, rotiferů, hlíst, tardigradů, členovců, měkkýšů, annelidů, hemicordátů a strunatců představuje buď klidnou, nebo diapauzální formu.

Některé houby produkují odporové drahokamy, které jim pomáhají obnovit plné populace, jakmile se obnoví příznivé podmínky. Některé druhy cnidariánů produkují bazální žloutky nebo „spící“ sexuální vajíčka, která mohou trvat týdny až měsíce.

Hmyz může vstoupit do diapauzy v kterémkoli ze svých stádií (vejce, larvy, kukly nebo dospělí), v závislosti na druhu a lokalitě, v níž žijí. Myriapodové se mohou stočit do malých skleníků na zemi a odolávat povodním jako dospělé organismy.

U měkkýšů bylo také pozorováno, že mlhy a prosobranchy přecházejí do klidu tím, že uzavírají ventily nebo otevírají své skořápky. Bivalvy mohou tímto způsobem v sedimentu trvat několik měsíců.

Je důležité zmínit, že dormanství je mnohem běžnější u druhů suchozemských, polo suchozemských nebo sladkovodních bezobratlých než u mořských druhů, pravděpodobně kvůli relativní stabilitě těchto prostředí vůči suchozemským.

Dormancie u obratlovců

Na obratlovcích jsou nejznámějšími případy dormancie případy hibernace u savců, jako jsou ursidy, hlodavci a ptáci.

Mnoho výzkumů se však v poslední době zaměřilo na populaci nádorových buněčných populací pacientů s rakovinou, což úzce souvisí s vývojem metastáz.

Stejně jako u jiných živočichů a rostlin se u savců vyskytuje spánek jako adaptivní mechanismus pro zvládnutí období vysoké energetické náročnosti, ale nízké dostupnosti energie v životním prostředí.

Souvisí to s fyziologickými, morfologickými a behaviorálními změnami, které umožňují zvířeti dosáhnout přežití za nepříznivých podmínek.

Hibernace

Začátek sezóny hibernace je charakterizován dlouhými „posuny“ torporu, během nichž metabolické rychlosti progresivně klesají a kde tělesná teplota zůstává jen několik stupňů nad pokojovou teplotou.

Tyto „letargie“ se prolínají s momenty intenzivní metabolické aktivity, které dokážou zvýšit tělesnou teplotu před návratem k letargii. Během této doby jsou sníženy všechny tělesné funkce: srdeční frekvence, dýchání, funkce ledvin atd.

Sezónní změny připravují zvíře k hibernaci. Příprava na fyziologické úrovni se pravděpodobně dosáhne změnou hladin mnoha proteinů v ustáleném stavu, které slouží specifickým funkcím zvyšování nebo snižování hojnosti některých mRNA a jejich odpovídajících proteinů.

Vstup a výstup torporu souvisí spíše s reverzibilními a rychlými metabolickými přepínači, které fungují více okamžitě než změny v kontrole genové exprese, transkripce, translace nebo stability produktů.

V rostlinách

Nejznámější případy klidu v rostlinách odpovídají klidu semen, hlíz a pupenů, které jsou charakteristické pro sezónní rostliny.

Na rozdíl od dormancie u zvířat, rostliny přecházejí do dormancy na základě teploty, délky fotoperiody, kvality světla, teploty během období světla a tmy, nutričních podmínek a dostupnosti vody. To je považováno za "dědičné" vlastnictví, protože je také geneticky určeno.

Dormancy v pupenech

Tento jev se vyskytuje u mnoha stromů a zahrnuje roční ztrátu a obnovu listů. Stromy bez listů během zimy jsou údajně spící nebo spící.

Koncové pupeny chráněné katafily jsou ty, které následně vedou ke vzniku nových listů a listových primordií.

Stromové pupeny v zimě (Zdroj: pixabay.com)

Tyto pupeny se tvoří asi dva měsíce před aktivním růstem a listy se ztratí. Na rozdíl od zvířat, v rostlinách fotosyntetické, respirační, transpirační a jiné fyziologické aktivity pokračují po celý rok, jediná věc, která se opravdu zastaví, je růst.

Zdá se, že vlnové délky světla (červené a příliš červené) hrají velmi důležitou roli při stanovování a rozkladu dormancie v pupenech, jakož i při akumulaci kyseliny hormonální abscisové (ABA).

Dormancy v semenech

Spánek osiva je u divokých rostlin velmi běžný, protože jim dává schopnost přežít přírodní katastrofy, snížit konkurenci mezi jedinci stejného druhu nebo zabránit klíčení v nesprávném období.

V semenech je tento proces řízen regulací genetické exprese, enzymatické aktivity a akumulací růstových regulátorů, se základní úlohou ABA. Tento hormon se hromadí v semenech a věří se, že je syntetizován endospermem a embryem, spíše než rostlinou, která dává semenu vznik.

Během klidu jsou semena odolná vůči dlouhodobému vysychání. Bylo zjištěno, že proteiny s pozdní EMBRYOGENESOU (LEA) působí během období vysychání jako ochránci jiných nezbytných proteinů.

Dorly semena kmínu, Cumin cyminum (Zdroj: pixabay.com/)

V hlízách je také spánek. Meristemy těchto struktur jsou před syntézou DNA ve fázi G1 buněčného cyklu zastaveny. Uvolnění této zástavy závisí na mnoha cyklin-dependentních kinázách a jejich cílových cílech.

ABA a ethylen jsou potřebné pro začátek dormancie v hlízách, ale pouze AVA je nezbytná pro udržení dormancy. V tomto stavu hlízy vykazují nízké hladiny auxinu a cytokininu, o kterých se předpokládá, že se podílejí na jeho rozkladu a následném klíčení.

Reference

1. Alsabti, EAK (1979). Dormancy tumor. J. Cancer Res. Clin. Oncol. 95, 209–220.
2. Azcón-Bieto, J., & Talón, M. (2008). Základy fyziologie rostlin (2. vydání). Madrid: McGraw-Hill Interamericana Španělska.
3. Cáceres, C. (1997). Dormancy v bezobratlých. Biologie bezobratlých, 116 (4), 371–383.
4. Carey, H., Andrews, M., & Martin, S. (2003). Savčí hibernace: Buněčné a molekulární reakce na depresivní metabolismus a nízkou teplotu. Physiological Reviews, 83 (4), 1153-1181.
5. Finkelstein, R., Reeves, W., Ariizumi, T., & Steber, C. (2008). Molekulární aspekty dormance osiva. Roční přehled rostlinné biologie, 59 (1), 387–415.
6. Koornneef, M., Bentsink, L., & Hilhorst, H. (2002). Dormancie a klíčení semen. Aktuální stanovisko v Plant Biology, 5, 33–36.
7. Perry, TO (1971). Klid stromů v zimě. Science, 171 (3966), 29-36.
8. Romero, I., Garrido, F., & Garcia-Lora, AM (2014). Metastázy v imunitě zprostředkované dormanci: Nová příležitost pro cílení na rakovinu. Cancer Research, 74 (23), 6750–6757.
9. Suttle, J. (2004). Fyziologická regulace Dormancy bramborových hlíz. Amer. J. of Potato Res, 81, 253-262.
10. Vegis, A. (1964). Dormancy ve vyšších rostlinách. Annu. Plant. Physiol. 15, 185–224.