ПОКОЙ: У ЖИВОТНЫХ И РАСТЕНИЙ (С ПРИМЕРАМИ) - БИОЛОГИЯ - 2025

Термин « покой» относится к ряду физиологических процессов, которые обычно заканчиваются остановкой метаболизма, роста и развития на различные периоды времени. Это явление представлено многочисленными видами бактерий, грибов, простейших, растений и животных, как позвоночных, так и беспозвоночных, хотя для некоторых групп о нем никогда не сообщалось.

Покой - это механизм адаптации и выживания, который обычно возникает в ответ на экстремальные условия окружающей среды, такие как, например, сезонные изменения, когда люди могут столкнуться с экстремальными температурами, обезвоживанием, наводнениями, нехваткой питательных веществ, среди прочего.

Сурок (Источник pixabay.com)

Все организмы, как сидячие, так и способные свободно передвигаться, в какой-то момент своей жизни сталкиваются с некоторыми ограничивающими условиями для своего воспроизводства, роста или выживания. Некоторые реагируют такими популяционными явлениями, как миграция, в то время как другие переходят в состояние покоя.

Факторы, запускающие этот процесс, как внешние, так и внутренние, варьируются от одного вида к другому, и даже могут быть важные различия между особями одного и того же вида, которые расположены в географически разных областях.

Вот некоторые характеристики и примеры между процессами животных и растений.

У животных

Покой беспозвоночных

У этой группы животных типы покоя варьируются от маленького яйца до видоизмененной формы взрослого человека. Он классифицируется как состояние покоя и диапаузы в зависимости от факторов, участвующих в его возникновении и поддержании.

Под покоем понимаются все формы, вызванные неблагоприятными условиями окружающей среды. Гибернация, активация, ангидробиоз (жизнь без воды) и криптобиоз (скрытая или скрытая жизнь) - это формы покоя.

Диапауза, в большей степени, чем внешние условия, поддерживается внутренними физиологическими реакциями, присущими каждому виду и индивиду.

Многие виды порифер, книдарий, плоских червей, коловраток, нематод, тихоходок, членистоногих, моллюсков, кольчатых червей, гемикордовых и хордовых представляют собой либо покоящиеся, либо диапаузовые формы.

Некоторые губки производят геммулы устойчивости, которые помогают им восстановить полноценные популяции после восстановления благоприятных условий. Некоторые виды книдарий производят базальные желтки или «спящие» половые яйца, которые могут сохраняться от нескольких недель до месяцев.

Насекомые могут войти в диапаузу на любой стадии (яйца, личинки, куколки или взрослые особи), в зависимости от вида и среды обитания, которую они занимают. Многоножки могут свертываться в небольших теплицах на земле и сопротивляться наводнениям, как взрослые организмы.

Среди моллюсков также было замечено, что двустворчатые и передние жаберные моллюски переходят в состояние покоя, закрывая свои створки или открывая раковины. Таким образом, двустворчатые моллюски могут просуществовать в отложениях несколько месяцев.

Важно отметить, что состояние покоя гораздо чаще встречается у видов наземных, полуземных или пресноводных беспозвоночных, чем у морских видов, возможно, из-за относительной стабильности этих сред по отношению к наземным.

Покой у позвоночных

У позвоночных наиболее известны случаи спячки у млекопитающих, таких как медвежьи и грызуны, а также у птиц.

Однако в последнее время большое количество исследований было сосредоточено на покое популяций опухолевых клеток у онкологических больных, что тесно связано с развитием метастазов.

Как и у других животных и растений, у млекопитающих период покоя является адаптивным механизмом, позволяющим справляться с периодами высокой потребности в энергии, но с низкой доступностью энергии в окружающей среде.

Это связано с физиологическими, морфологическими и поведенческими изменениями, которые позволяют животному выжить в неблагоприятных условиях.

зимняя спячка

Начало сезона гибернации характеризуется длительными «сдвигами» оцепенения, во время которых скорость метаболизма постепенно снижается, а температура тела остается лишь на несколько градусов выше комнатной.

Эта «летаргия» перемежается с моментами интенсивной метаболической активности, в результате которой температура тела повышается перед возвращением в состояние летаргии. В этот период снижены все функции организма: частота сердечных сокращений, дыхание, функция почек и т. Д.

Сезонность подготавливает животное к зимней спячке. Приготовление на физиологическом уровне, вероятно, достигается путем изменения уровней устойчивого состояния многих белков, которые выполняют определенные функции по увеличению или уменьшению количества некоторых мРНК и соответствующих им белков.

Вход и выход оцепенения скорее связаны с обратимыми и быстрыми метаболическими переключениями, которые работают более мгновенно, чем изменения в контроле экспрессии генов, транскрипции, трансляции или стабильности продуктов.

В растениях

Наиболее известные случаи покоя растений соответствуют покою семян, клубней и почек, которые характерны для растений, подверженных сезонности.

В отличие от периода покоя у животных, растения переходят в состояние покоя в зависимости от температуры, продолжительности фотопериода, качества света, температуры в светлое и темное время, условий питания и наличия воды. Это свойство считается «наследственным», так как оно также генетически обусловлено.

Покой в ​​бутонах

Это явление встречается у многих деревьев и включает ежегодную потерю и обновление листьев. Деревья без листьев зимой считаются спящими или спящими.

Последние почки, защищенные катафилами, - это те почки, которые впоследствии дают начало новым листьям и зачаткам листвы.

Почки деревьев зимой (Источник: pixabay.com)

Эти бутоны образуются примерно за два месяца до прекращения активного роста и потери листьев. В отличие от животных, у растений фотосинтез, дыхание, транспирация и другие физиологические процессы продолжаются в течение года, единственное, что действительно останавливает, - это рост.

Длины волн света (красный и дальний красный), кажется, играют очень важную роль в установлении и нарушении покоя в почках, а также в накоплении гормона абсцизовой кислоты (ABA).

Покой семян

Покой семян очень распространен у диких растений, так как он дает им возможность пережить стихийные бедствия, снижает конкуренцию между особями одного и того же вида или предотвращает прорастание в неподходящий сезон.

В семенах этот процесс контролируется регуляцией генетической экспрессии, ферментативной активности и накопления регуляторов роста, при этом фундаментальная роль принадлежит АБК. Этот гормон накапливается в семенах и, как полагают, синтезируется эндоспермом и зародышем, а не растением, которое дает начало семени.

В период покоя семена устойчивы к длительному высыханию. Было обнаружено, что белки изобилия поздних эмбриогенеза (LEA) действуют как протекторы других необходимых белков в периоды высыхания.

Дорли семена тмина Cuminium cyminum (Источник: pixabay.com/)

В клубнях также наблюдается покой. Меристемы этих структур заблокированы в фазе G1 клеточного цикла до синтеза ДНК. Выпуск этого ареста зависит от многих циклин-зависимых киназ и их последующих мишеней.

АБК и этилен необходимы для начала покоя клубней, но только АВА необходима для поддержания покоя. В этом состоянии клубни имеют низкий уровень ауксина и цитокинина, которые, как считается, участвуют в его расщеплении и последующем прорастании.

Ссылки

1. Альсабти, EAK (1979). Опухоль в состоянии покоя. J. Cancer Res. Clin. Онкол. , 95, 209–220.
2. Азкон-Бьето, Дж. И Талон, М. (2008). Основы физиологии растений (2-е изд.). Мадрид: McGraw-Hill Interamericana Испании.
3. Касерес, К. (1997). Покой беспозвоночных. Биология беспозвоночных, 116 (4), 371–383.
4. Кэри, Х., Эндрюс, М., и Мартин, С. (2003). Гибернация млекопитающих: клеточные и молекулярные ответы на подавленный метаболизм и низкую температуру. Physiological Reviews, 83 (4), 1153-1181.
5. Финкельштейн, Р., Ривз, В., Ариидзуми, Т., и Стебер, К. (2008). Молекулярные аспекты покоя семян. Ежегодный обзор биологии растений, 59 (1), 387–415.
6. Коорнниф М., Бенцинк Л. и Хилхорст Х. (2002). Покой семян и прорастание. Текущее мнение в биологии растений, 5, 33–36.
7. Перри, Т.О. (1971). Покой деревьев зимой. Наука, 171 (3966), 29-36. https://doi.org/10.1126/science.171.3966.29
8. Ромеро, И., Гарридо, Ф., и Гарсия-Лора, А.М. (2014). Метастазы при иммуноопосредованном покое: новая возможность для борьбы с раком. Исследования рака, 74 (23), 6750–6757. https://doi.org/10.1158/0008-5472.CAN-14-2406
9. Саттл, Дж. (2004). Физиологическая регуляция покоя клубней картофеля. Amer. J. of Potato Res, 81, 253-262.
10. Вегис, А. (1964). Покой высших растений. Annu. Rev. Plant. Physiol. , 15, 185–224.