DORMIENZA: IN ANIMALI E PIANTE (CON ESEMPI) - BIOLOGIA - 2025

Il termine dormienza si riferisce a una serie di processi fisiologici che generalmente terminano con l'arresto del metabolismo, della crescita e dello sviluppo per periodi di tempo variabili. Questo fenomeno è presentato da numerose specie di batteri, funghi, protisti, piante e animali, sia vertebrati che invertebrati, sebbene per alcuni gruppi non sia mai stato segnalato.

La dormienza è un meccanismo di adattamento e sopravvivenza che normalmente si verifica in risposta a condizioni ambientali estreme come, ad esempio, i cambiamenti stagionali in cui gli individui possono affrontare temperature estreme, disidratazione, inondazioni, mancanza di nutrienti, tra gli altri.

Marmotta (Fonte pixabay.com)

Tutti gli organismi, sia sessili che quelli con la capacità di muoversi liberamente, affrontano ad un certo punto della loro storia di vita alcune condizioni limitanti per la loro riproduzione, crescita o sopravvivenza. Alcuni rispondono con fenomeni demografici come le migrazioni, mentre altri entrano in uno stato dormiente.

I fattori che innescano l'inizio di questo processo, sia esterno che interno, variano da una specie all'altra e possono esserci anche differenze importanti tra individui della stessa specie che si trovano in aree geograficamente diverse.

Ecco alcune caratteristiche ed esempi tra il processo di animali e piante.

Negli animali

Dormienza negli invertebrati

In questo gruppo di animali i tipi di dormienza variano da un piccolo uovo alla forma modificata di un adulto. È classificato come quiescenza e diapausa, a seconda dei fattori coinvolti nel suo inizio e mantenimento.

La quiescenza si riferisce a tutte le forme che sono indotte da condizioni ambientali avverse. Le forme di quiescenza sono ibernazione, estivazione, anidrobiosi (vita senza acqua) e criptobiosi (vita nascosta o nascosta).

La diapausa, più che da condizioni esterne, è mantenuta da risposte fisiologiche interne, inerenti a ciascuna specie e individuo.

Molte specie di poriferi, cnidari, vermi piatti, rotiferi, nematodi, tardigradi, artropodi, molluschi, anellidi, emicordati e cordati presentano forme quiescenti o diapausa.

Alcune spugne producono gemmule di resistenza che le aiutano a ristabilire popolazioni complete una volta ripristinate le condizioni favorevoli. Alcune specie di cnidari producono tuorli basali o uova sessuali "dormienti" che possono durare da settimane a mesi.

Gli insetti possono entrare in diapausa in uno qualsiasi dei loro stadi (uova, larve, pupe o adulti), a seconda delle specie e dell'habitat che occupano. I miriapodi possono avvolgersi all'interno di piccole serre sul terreno e resistere alle inondazioni come organismi adulti.

Tra i molluschi è stato anche osservato che bivalvi e prosobranchi entrano in letargo chiudendo le loro valve o aprendo i loro gusci. I bivalvi possono durare diversi mesi seppelliti in questo modo nel sedimento.

È importante ricordare che la dormienza è molto più comune nelle specie di invertebrati terrestri, semiterrestri o d'acqua dolce che nelle specie marine, forse a causa della relativa stabilità di questi ambienti rispetto a quelli terrestri.

Dormienza nei vertebrati

Nei vertebrati i casi più noti di dormienza sono quelli di ibernazione nei mammiferi come ursidi e roditori e negli uccelli.

Tuttavia, molte ricerche si sono recentemente concentrate sulla dormienza delle popolazioni di cellule tumorali di pazienti affetti da cancro, che è strettamente correlata allo sviluppo di metastasi.

Come in altri animali e piante, nei mammiferi la dormienza si presenta come un meccanismo adattativo per far fronte a periodi di elevata domanda di energia ma scarsa disponibilità di energia nell'ambiente.

Ha a che fare con cambiamenti fisiologici, morfologici e comportamentali che consentono all'animale di sopravvivere in condizioni sfavorevoli.

ibernazione

L'inizio di una stagione di ibernazione è caratterizzato da lunghi "turni" di torpore durante i quali i tassi metabolici diminuiscono progressivamente e dove la temperatura corporea rimane solo di pochi gradi sopra la temperatura ambiente.

Queste "letargie" sono intervallate da momenti di intensa attività metabolica, che riescono ad aumentare la temperatura corporea prima di tornare in letargia. Durante questo periodo tutte le funzioni corporee sono ridotte: frequenza cardiaca, respirazione, funzionalità renale, ecc.

I cambiamenti stagionali preparano l'animale per l'ibernazione. La preparazione, a livello fisiologico, è probabilmente ottenuta alterando i livelli allo stato stazionario di molte proteine ​​che svolgono funzioni specifiche di aumentare o diminuire l'abbondanza di alcuni mRNA e delle proteine ​​corrispondenti.

L'entrata e l'uscita del torpore è piuttosto correlata a interruttori metabolici reversibili e rapidi, che agiscono in modo più istantaneo rispetto ai cambiamenti nel controllo dell'espressione genica, trascrizione, traduzione o stabilità dei prodotti.

Nelle piante

I casi più noti di dormienza nelle piante corrispondono alla dormienza di semi, tuberi e gemme, che sono caratteristici delle piante soggette a stagionalità.

A differenza della dormienza negli animali, le piante entrano in dormienza in base alla temperatura, alla durata del fotoperiodo, alla qualità della luce, alla temperatura durante i periodi di luce e buio, alle condizioni nutrizionali e alla disponibilità di acqua. È considerata una proprietà "ereditaria" poiché è anche geneticamente determinata.

Dormienza nelle gemme

Questo fenomeno si verifica in molti alberi e include la perdita annuale e il rinnovo delle foglie. Si dice che gli alberi senza foglie durante l'inverno siano dormienti o dormienti.

Le gemme terminali, protette dai catafili, sono quelle che successivamente danno origine alle nuove foglie e alle primordie fogliari.

Germogli degli alberi in inverno (Fonte: pixabay.com)

Questi germogli si formano circa due mesi prima che la crescita attiva cessi e le foglie siano perse. A differenza degli animali, nelle piante la fotosintesi, la respirazione, la traspirazione e altre attività fisiologiche continuano durante tutto l'anno, l'unica cosa che si ferma veramente è la crescita.

Le lunghezze d'onda della luce (rossa e rossa lontana) sembrano giocare un ruolo molto importante nella creazione e nella ripartizione della dormienza delle gemme, così come nell'accumulo dell'ormone acido abscissico (ABA).

Dormienza nei semi

La dormienza nei semi è molto comune nelle piante selvatiche, in quanto dà loro la capacità di sopravvivere a disastri naturali, diminuire la competizione tra individui della stessa specie o prevenire la germinazione nella stagione sbagliata.

Nei semi questo processo è controllato dalla regolazione dell'espressione genetica, dell'attività enzimatica e dell'accumulo di regolatori della crescita, con un ruolo fondamentale dell'ABA. Questo ormone si accumula nei semi e si ritiene che sia sintetizzato dall'endosperma e dall'embrione, piuttosto che dalla pianta che dà origine al seme.

Durante la dormienza i semi resistono a lunghi periodi di essiccazione. È stato scoperto che le proteine ​​LATE-EMBRYOGENESIS ABUNDANT (LEA) sembrano agire come protettori di altre proteine ​​necessarie durante i periodi di essiccazione.

Semi dorati di cumino, C Aluminum Cyminum (Fonte: pixabay.com/)

Nei tuberi c'è anche dormienza. I meristemi di queste strutture sono in arresto nella fase G1 del ciclo cellulare, prima della sintesi del DNA. Il rilascio di questo arresto dipende da molte chinasi dipendenti dalla ciclina e dai loro bersagli a valle.

ABA ed etilene sono necessari per l'inizio della dormienza nei tuberi, ma solo AVA è necessario per mantenere la dormienza. In questo stato, i tuberi hanno bassi livelli di auxina e citochinina, che si pensa partecipino alla sua scomposizione e alla successiva germinazione.

Riferimenti

1. Alsabti, EAK (1979). Tumore della dormienza. J. Cancer Res. Clin. Oncol. , 95, 209–220.
2. Azcón-Bieto, J. e Talón, M. (2008). Fondamenti di fisiologia vegetale (2a ed.). Madrid: McGraw-Hill Interamericana della Spagna.
3. Cáceres, C. (1997). Dormienza negli invertebrati. Biologia degli invertebrati, 116 (4), 371-383.
4. Carey, H., Andrews, M. e Martin, S. (2003). Ibernazione dei mammiferi: risposte cellulari e molecolari al metabolismo depresso e alla bassa temperatura. Recensioni fisiologiche, 83 (4), 1153-1181.
5. Finkelstein, R., Reeves, W., Ariizumi, T. e Steber, C. (2008). Aspetti molecolari della dormienza dei semi. Revisione annuale di biologia vegetale, 59 (1), 387–415.
6. Koornneef, M., Bentsink, L. e Hilhorst, H. (2002). Dormienza e germinazione dei semi. Current Opinion in Plant Biology, 5, 33-36.
7. Perry, TO (1971). Dormienza degli alberi in inverno. Science, 171 (3966), 29-36. https://doi.org/10.1126/science.171.3966.29
8. Romero, I., Garrido, F. e Garcia-Lora, AM (2014). Metastasi nella dormienza immuno-mediata: una nuova opportunità per prendere di mira il cancro. Cancer Research, 74 (23), 6750-6757. https://doi.org/10.1158/0008-5472.CAN-14-2406
9. Suttle, J. (2004). Regolazione fisiologica della dormienza dei tuberi di patata. Amer. J. of Potato Res, 81, 253-262.
10. Vegis, A. (1964). Dormienza nelle piante superiori. Annu. Rev. Plant. Physiol. , 15, 185–224.