MIEGAINĪBA: DZĪVNIEKIEM UN AUGIEM (AR PIEMĒRIEM) - BIOLOĢIJA - 2025

Termins miegainība attiecas uz virkni fizioloģisku procesu, kas parasti beidzas ar metabolisma, augšanas un attīstības apstāšanos dažādiem laika periodiem. Šo parādību raksturo daudzas baktēriju, sēnīšu, protistu, augu un dzīvnieku sugas - gan mugurkaulnieki, gan bezmugurkaulnieki, lai gan par dažām grupām par to nekad nav ziņots.

Miegainība ir pielāgošanās un izdzīvošanas mehānisms, kas parasti rodas, reaģējot uz ekstremāliem vides apstākļiem, piemēram, sezonālām izmaiņām, kurās indivīdi, cita starpā, var saskarties ar ārkārtēju temperatūru, dehidratāciju, plūdiem, barības vielu trūkumu.

Murkšķi (avots pixabay.com)

Visi organismi, gan sēdoši, gan tie, kas spēj brīvi pārvietoties, kādā savas dzīves vēsturē saskaras ar dažiem ierobežojošiem nosacījumiem to pavairošanai, augšanai vai izdzīvošanai. Daži reaģē uz tādām iedzīvotāju parādībām kā migrācija, bet citi nonāk neaktīvā stāvoklī.

Faktori, kas izraisa šī procesa sākšanos, gan ārējie, gan iekšējie, dažādās sugās ir atšķirīgi, un var būt pat būtiskas atšķirības starp vienas sugas indivīdiem, kas atrodas ģeogrāfiski dažādos apgabalos.

Šeit ir daži raksturlielumi un piemēri starp dzīvnieku un augu procesu.

Dzīvniekiem

Miegainība bezmugurkaulniekiem

Šajā dzīvnieku grupā miegainības veidi variē no mazas olšūnas līdz pieauguša cilvēka modificētai formai. To klasificē kā miera stāvokli un diapazonu atkarībā no faktoriem, kas saistīti ar tā uzsākšanu un uzturēšanu.

Miega režīms attiecas uz visām formām, ko izraisa nelabvēlīgi vides apstākļi. Miega formas ir hibernācija, estivācija, anhidrobioze (dzīve bez ūdens) un kriptobioze (slēpta vai slēpta dzīve).

Diapazona diapazonu vairāk nekā ārējie apstākļi uztur iekšējās fizioloģiskās reakcijas, kas raksturīgas katrai sugai un indivīdam.

Daudzām porifēru, cnidarianu, plakano tārpu, rotifēru, nematodu, tardigradu, posmkāju, mīkstmiešu, annelīdu, pusvadītāju un horostu sugām ir mierīgas vai diapause formas.

Daži sūkļi rada pretestības dārgakmeņus, kas palīdz viņiem atjaunot pilnu populāciju, tiklīdz tiek atjaunoti labvēlīgi apstākļi. Dažas cnidariantu sugas ražo bazālos dzeltenumus vai "pasīvās" dzimuma olas, kas var ilgt no nedēļām līdz mēnešiem.

Kukaiņi var iekļūt diapausā jebkurā no to stadijām (olām, kāpuriem, kūniņām vai pieaugušajiem) atkarībā no sugas un dzīvotnes, ko tie apdzīvo. Myriapods var satīt mazās siltumnīcās uz zemes un pretoties plūdiem kā pieauguši organismi.

Starp gliemjiem ir arī novērots, ka gliemenes un prosobrāļi nonāk miega stāvoklī, aizverot vārstus vai atverot to čaulas. Gliemenes šādā veidā var būt aprakti nogulumos vairākus mēnešus.

Ir svarīgi pieminēt, ka miegainība ir daudz biežāka sauszemes, pussauszemes vai saldūdens bezmugurkaulnieku sugās, nevis jūras sugās, iespējams, šīs vides relatīvās stabilitātes dēļ attiecībā pret sauszemes.

Miegainība mugurkaulniekiem

Mugurkaulniekiem zināmākie miegainības gadījumi ir pārziemošanas gadījumi zīdītājiem, piemēram, ursīdiem un grauzējiem, un putniem.

Tomēr pēdējā laikā daudz pētījumu ir vērsti uz vēža slimnieku audzēju šūnu populāciju miegainību, kas ir cieši saistīta ar metastāžu attīstību.

Tāpat kā pārējos dzīvniekos un augos, zīdītājiem miegainība rodas kā adaptīvs mehānisms, lai tiktu galā ar periodiem ar lielu enerģijas pieprasījumu, bet vidē enerģijas ir maz.

Tam ir sakars ar fizioloģiskām, morfoloģiskām un uzvedības izmaiņām, kas ļauj dzīvniekam izdzīvot nelabvēlīgos apstākļos.

Hibernācija

Hibernācijas sezonas sākumam raksturīgas ilgas torpora "maiņas", kuru laikā vielmaiņas ātrums pakāpeniski pazeminās un kur ķermeņa temperatūra saglabājas tikai dažus grādus virs istabas temperatūras.

Šīs "letarģijas" mijas ar intensīvas metabolisma aktivitātes mirkļiem, kuriem pirms atgriešanās letarģijā izdodas paaugstināt ķermeņa temperatūru. Šajā periodā tiek samazinātas visas ķermeņa funkcijas: sirdsdarbība, elpošana, nieru darbība utt.

Sezonas izmaiņas sagatavo dzīvnieku pārziemošanai. Preparāts fizioloģiskā līmenī, iespējams, tiek panākts, mainot daudzu olbaltumvielu līdzsvara stāvokli, kas pilda specifiskas funkcijas, palielinot vai samazinot dažu mRNS un to atbilstošo olbaltumvielu daudzumu.

Torpora ienākšana un iziešana ir drīzāk saistīta ar atgriezeniskiem un ātriem metabolisma pārslēgumiem, kas darbojas momentālāk nekā izmaiņas gēnu ekspresijas, transkripcijas, translācijas vai produktu stabilitātes kontrolē.

Augos

Pazīstamākie miegainības gadījumi augos atbilst sēklu, bumbuļu un pumpuru miegainībai, kas raksturīga augiem, kuriem pakļauta sezonalitāte.

Atšķirībā no miegainības dzīvniekiem, augi nonāk miega režīmā, pamatojoties uz temperatūru, fotoperioda ilgumu, gaismas kvalitāti, temperatūru gaišajā un tumšajā laikā, uztura apstākļiem un ūdens pieejamību. To uzskata par "iedzimtu" īpašumu, jo tas ir arī ģenētiski noteikts.

Miegainība pumpuros

Šī parādība notiek daudzos kokos un ietver ikgadēju lapu zaudēšanu un atjaunošanos. Tiek teikts, ka koki ziemā bez lapām ir pasīvi vai neaktīvi.

Terminālie pumpuri, kurus aizsargā katafili, ir tie, kas vēlāk rada jaunas lapas un lapotnes primordijas.

Koku pumpuri ziemā (Avots: pixabay.com)

Šie pumpuri veidojas apmēram divus mēnešus pirms aktīvās augšanas pārtraukšanas un lapu zaudēšanas. Atšķirībā no dzīvniekiem, augos fotosintēze, elpošana, transpirācija un citas fizioloģiskas aktivitātes turpinās visu gadu, vienīgais, kas patiesībā apstājas, ir augšana.

Gaismas (sarkanā un tālu sarkanā) viļņu garumam, šķiet, ir ļoti liela nozīme pumpuru miegainības veidošanā un sadalīšanā, kā arī hormona abscisīnskābes (ABA) uzkrāšanā.

Miegainība sēklās

Sēklu miegainība ir ļoti izplatīta savvaļas augos, jo tā dod tām iespēju pārdzīvot dabas katastrofas, samazina konkurenci starp vienas sugas indivīdiem vai novērš dīgtspēju nepareizā sezonā.

Sēklās šo procesu kontrolē ģenētiskās ekspresijas regulēšana, fermentatīvā aktivitāte un augšanas regulatoru uzkrāšanās, un tai ir galvenā loma ABA. Šis hormons uzkrājas sēklās un tiek uzskatīts, ka to sintezē endosperma un embrijs, nevis augs, kas rada sēklas.

Miega stāvoklī sēklas ir izturīgas pret ilgstošu žāvēšanu. Ir konstatēts, ka novēlota embriogenezes ABUNDANT (LEA) olbaltumvielas izžūšanas periodos darbojas kā citu nepieciešamo olbaltumvielu aizsargi.

Nelielas ķimenes, Cumin cyminum sēklas (Avots: pixabay.com/)

Bumbuļos ir arī miegainība. Pirms DNS sintēzes šo struktūru meristems tiek arestēts šūnu cikla G1 fāzē. Šī aresta atbrīvošana ir atkarīga no daudzām no ciklīniem atkarīgām kināzēm un to pakārtotajiem mērķiem.

Lai sāktu miegainību bumbuļos, nepieciešami ABA un etilēns, bet miega stāvokļa uzturēšanai ir nepieciešams tikai AVA. Šajā stāvoklī bumbuļos ir zems auksīna un citokinīna līmenis, kas, domājams, piedalās tā sadalīšanā un sekojošā dīgšanā.

Atsauces

1. Alsabti, EAK (1979). Miega stāvokļa audzējs. J. Vēža rez. Klīn. Onkols. , 95, 209–220.
2. Azcón-Bieto, J., & Talón, M. (2008). Augu fizioloģijas pamati (2. izdevums). Madride: McGraw-Hill Interamericana no Spānijas.
3. Cáceres, C. (1997). Miegainība bezmugurkaulniekiem. Bezmugurkaulnieku bioloģija, 116 (4), 371. – 383.
4. Carey, H., Andrews, M., and Martin, S. (2003). Zīdītāju hibernācija: šūnu un molekulu reakcija uz nomāktu metabolismu un zemu temperatūru. Fizioloģiskie pārskati, 83 (4), 1153-1181.
5. Finkelstein, R., Reeves, W., Ariizumi, T., & Steber, C. (2008). Sēklu gulēšanas molekulārie aspekti. Gada pārskats par augu bioloģiju, 59 (1), 387–415.
6. Koornneefs, M., Bentsinks, L., un Hilhorsts, H. (2002). Sēklu miegainība un dīgtspēja. Pašreizējais atzinums augu bioloģijā, 5., 33. – 36.
7. Perijs, TO (1971). Koku mierīgums ziemā. Zinātne, 171 (3966), 29.-36. https://doi.org/10.1126/science.171.3966.29
8. Romero, I., Garrido, F., un Garsija-Lora, AM (2014). Metastāzes imūnsistēmas miega stāvoklī: jauna iespēja vēža apkarošanai. Vēža izpēte, 74 (23), 6750–6757. https://doi.org/10.1158/0008-5472.CAN-14-2406
9. Suttle, J. (2004). Kartupeļu bumbuļu miegainības fizioloģiskais regulējums. Amer. J. no Potato Res, 81, 253-262.
10. Vegis, A. (1964). Miegainība augstākajos augos. Annu. Sv. Augs. Fiziols. , 15, 185–224.