休眠という用語は、さまざまな期間の代謝、成長、発達の停止で一般に終わる一連の生理学的プロセスを指します。この現象は、脊椎動物と無脊椎動物の両方の細菌、真菌、原生生物、植物、動物の多くの種によって提示されますが、一部のグループでは報告されていません。
休眠は、通常、極端な温度、脱水、洪水、栄養素の欠乏などに直面する季節的な変化など、極端な環境条件に対応して通常発生する適応および生存メカニズムです。
Marmot(出典pixabay.com)
固着性および自由に動ける能力をもつすべての生物は、彼らの生活史のある時点で、それらの生殖、成長または生存のためのいくつかの制限条件に直面しています。一部は移住などの人口現象で応答しますが、他は休眠状態に入ります。
このプロセスの開始をトリガーする要因は、外部と内部の両方で種ごとに異なり、地理的に異なる地域にいる同じ種の個体間でも重要な違いがある場合があります。
ここでは、動物と植物のプロセス間のいくつかの特性と例を示します。
動物で
無脊椎動物の休眠
この動物群では、休眠のタイプは小さな卵から成体の改変された形態までさまざまです。それは、その開始と維持に関与する要因に応じて、静止と休眠に分類されます。
静止とは、悪環境条件によって引き起こされるすべての形態を指します。ハイバネーション、エスティベーション、アンヒドロビオシス(水のない生活)、クリプトビオシス(隠された、または隠された生命)は、休止の形態です。
休眠は、外部条件よりも、各種および個体に固有の内部生理学的応答によって維持されます。
ポリファー、刺胞動物、扁形動物、ワムシ、線虫、クマムシ、節足動物、軟体動物、環形動物、半鱗状動物、および脊索動物の多くの種は、静止状態または休眠状態のいずれかを示します。
一部のスポンジは、抵抗性の宝石を生成します。これは、好ましい状態が回復すると、完全な個体数を再確立するのに役立ちます。刺胞動物の特定の種は、数週間から数か月続くことができる基礎卵黄または「休眠」性卵を産みます。
昆虫は、それらが占める種と生息地に応じて、その段階(卵、幼虫、蛹、成虫)のいずれかで休眠状態に入ることができます。多脚類は、地上の小さな温室の内部に巻き付き、成体の生物としての洪水に抵抗できます。
軟体動物の中で、二枚貝と前枝は、それらの弁を密閉するか、またはそれらの殻を開くことによって休眠状態になることも観察されました。二枚貝はこのように堆積物に埋められたまま数ヶ月続くことがあります。
おそらく陸生生物に対するこれらの環境の相対的な安定性のため、休眠は海洋生物よりも陸生、半陸生または淡水の無脊椎動物の種ではるかに一般的であることを言及することが重要です。
脊椎動物の休眠
脊椎動物で最もよく知られている休眠のケースは、ウルシやげっ歯類などの哺乳類や鳥の冬眠のケースです。
しかし、多くの研究が最近、転移の発生と密接に関連している癌患者の腫瘍細胞集団の休眠に焦点を当てています。
他の動植物のように、哺乳類では休眠は、エネルギー需要が高いが環境でのエネルギー利用可能性がほとんどない期間に対処する適応メカニズムとして発生します。
それは、動物が不利な条件での生存を達成することを可能にする生理学的、形態学的および行動の変化に関係しています。
冬眠
冬眠シーズンの始まりは、代謝率が次第に低下し、体温が室温よりも数度高いままである、休眠状態の長い「シフト」によって特徴付けられます。
これらの「倦怠感」には、激しい代謝活動の瞬間が散在しており、それによって無気力に戻る前に体温が上昇します。この期間中、すべての身体機能が低下します:心拍数、呼吸、腎機能など。
季節の変化により、動物は冬眠に備えます。生理学的レベルでの準備は、いくつかのmRNAとその対応するタンパク質の量を増減する特定の機能を果たす多くのタンパク質の定常状態レベルを変更することによっておそらく達成されます。
torporの開始と終了は、可逆的で迅速な代謝スイッチに関連しています。これは、遺伝子発現、転写、翻訳、または製品の安定性の制御の変化よりも瞬時に機能します。
植物で
植物の休眠の最もよく知られているケースは、季節性の影響を受ける植物の特徴である種子、塊茎および芽の休眠に対応しています。
動物の休眠とは異なり、植物は温度、光周期の長さ、光の質、明暗の温度、栄養状態、水の利用可能性に基づいて休眠に入ります。また、遺伝的に決定されるため、「遺伝」特性と見なされます。
つぼみの休眠
この現象は多くの木で発生し、年間の損失と葉の更新が含まれます。冬に葉のない木は、休眠または休眠と言われています。
好中球によって保護されている終末芽は、その後新しい葉および葉状原基を生じさせるものである。
冬の木のつぼみ(情報源:pixabay.com)
これらの芽は、活発な成長が止まり、葉が失われる約2か月前に形成されます。動物とは異なり、植物では光合成、呼吸、蒸散、その他の生理学的活動が1年中続きますが、本当に止まるのは成長だけです。
光の波長(赤と遠赤)は、芽の休眠の確立と崩壊、およびホルモンのアブシジン酸(ABA)の蓄積に非常に重要な役割を果たすようです。
種子の休眠
野生植物では、種子の休眠は非常に一般的です。野生植物は、自然災害に耐え、同じ種の個体間の競争を減らし、間違った季節に発芽を防ぐことができます。
種子では、このプロセスは、ABAの基本的な役割とともに、遺伝子発現、酵素活性、成長調節因子の蓄積の制御によって制御されます。このホルモンは種子に蓄積し、種子を生み出す植物によってではなく、胚乳と胚によって合成されると考えられています。
休眠中、種子は長期間の乾燥に耐性があります。後胚発生量(LEA)タンパク質は、乾燥の期間中、他の必要なタンパク質の保護剤として作用するように見えることがわかっています。
クミンのドリー種子、Cuminum cyminum(出典:pixabay.com/)
塊茎には休眠もあります。これらの構造の分裂組織は、DNA合成前の細胞周期のG1期で逮捕されています。この逮捕の解放は、多くのサイクリン依存性キナーゼとその下流の標的に依存しています。
塊茎の休眠の開始にはABAとエチレンが必要ですが、休眠を維持するにはAVAのみが必要です。この状態では、塊茎はオーキシンとサイトカイニンのレベルが低く、それらはその分解とその後の発芽に関与すると考えられています。
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