NGỦ ĐÔNG: Ở ĐỘNG VẬT VÀ THỰC VẬT (CÓ VÍ DỤ) - SINH HỌC - 2026

Thuật ngữ ngủ đông đề cập đến một loạt các quá trình sinh lý thường kết thúc bằng việc bắt giữ quá trình trao đổi chất, tăng trưởng và phát triển trong những khoảng thời gian khác nhau. Hiện tượng này được xuất hiện bởi nhiều loài vi khuẩn, nấm, sinh vật nguyên sinh, thực vật và động vật, cả động vật có xương sống và động vật không xương sống, mặc dù đối với một số nhóm, nó chưa bao giờ được báo cáo.

Ngủ đông là một cơ chế thích nghi và tồn tại thường xảy ra để đáp ứng với các điều kiện môi trường khắc nghiệt, chẳng hạn như thay đổi theo mùa, nơi các cá thể có thể đối mặt với nhiệt độ khắc nghiệt, mất nước, lũ lụt, thiếu chất dinh dưỡng, v.v.

Marmot (Nguồn pixabay.com)

Tất cả các sinh vật, cả sinh vật không cuống và những sinh vật có khả năng di chuyển tự do, đều phải đối mặt với một số điều kiện hạn chế trong quá trình sinh sản, tăng trưởng hoặc tồn tại của chúng. Một số phản ứng với các hiện tượng dân số như di cư, trong khi những người khác đi vào trạng thái không hoạt động.

Các yếu tố kích hoạt sự bắt đầu của quá trình này, cả bên ngoài và bên trong, thay đổi từ loài này sang loài khác, và thậm chí có thể có sự khác biệt quan trọng giữa các cá thể của cùng một loài sống ở các khu vực địa lý khác nhau.

Dưới đây là một số đặc điểm và ví dụ giữa quá trình của động vật và thực vật.

Ở động vật

Thời kỳ ngủ đông ở động vật không xương sống

Ở nhóm động vật này, kiểu ngủ đông khác nhau, từ dạng trứng nhỏ đến dạng biến đổi của con trưởng thành. Nó được phân loại là yên lặng và tạm dừng, tùy thuộc vào các yếu tố liên quan đến việc bắt đầu và duy trì nó.

Quiescence đề cập đến tất cả các hình thức gây ra bởi các điều kiện môi trường bất lợi. Các hình thức tĩnh lặng là ngủ đông, không hoạt động, anhydrobiosis (cuộc sống không có nước) và cryptobiosis (cuộc sống ẩn hoặc ẩn).

Không chỉ bởi các điều kiện bên ngoài, đặc điểm này được duy trì bởi các phản ứng sinh lý bên trong, vốn có ở mỗi loài và cá thể.

Nhiều loài porifers, cnidarians, dẹt, luân trùng, giun tròn, tua rua, động vật chân đốt, nhuyễn thể, annelid, hemicordates, và các hợp âm biểu hiện ở dạng tĩnh lặng hoặc diapause.

Một số loài bọt biển tạo ra các viên đá quý giúp chúng tái lập quần thể đầy đủ sau khi các điều kiện thuận lợi được phục hồi. Một số loài cnidarian sản xuất lòng đỏ đáy hoặc trứng sinh dục "ngủ đông" có thể tồn tại trong vài tuần đến vài tháng.

Côn trùng có thể xâm nhập vào bất kỳ giai đoạn nào của chúng (trứng, ấu trùng, nhộng hoặc trưởng thành), tùy thuộc vào loài và môi trường sống mà chúng chiếm giữ. Myriapod có thể cuộn bên trong nhà kính nhỏ trên mặt đất và chống lại lũ lụt khi sinh vật trưởng thành.

Trong số các loài động vật thân mềm, người ta cũng quan sát thấy các động vật hai mảnh vỏ và động vật giáp xác đi vào trạng thái ngủ bằng cách đóng van hoặc mở vỏ của chúng. Hai mảnh vỏ có thể tồn tại vài tháng bị chôn vùi theo cách này trong lớp trầm tích.

Điều quan trọng cần đề cập là trạng thái ngủ đông phổ biến hơn nhiều ở các loài động vật không xương sống trên cạn, bán cạn hoặc nước ngọt hơn so với các loài sinh vật biển, có lẽ do tính ổn định tương đối của các môi trường này so với các loài trên cạn.

Sự ngủ gật ở động vật có xương sống

Ở động vật có xương sống, những trường hợp ngủ đông được biết đến nhiều nhất là những trường hợp ngủ đông ở động vật có vú như ursids và động vật gặm nhấm, và ở chim.

Tuy nhiên, nhiều nghiên cứu gần đây đã tập trung vào trạng thái ngủ yên của các quần thể tế bào khối u của bệnh nhân ung thư, có liên quan chặt chẽ đến sự phát triển của di căn.

Cũng như ở các loài động vật và thực vật khác, ở động vật có vú, quá trình ngủ đông diễn ra như một cơ chế thích nghi để đối phó với các giai đoạn nhu cầu năng lượng cao nhưng lại có ít năng lượng trong môi trường.

Nó liên quan đến những thay đổi về sinh lý, hình thái và hành vi cho phép động vật đạt được khả năng sống sót trong điều kiện không thuận lợi.

Ngủ đông

Sự bắt đầu của một mùa ngủ đông được đặc trưng bởi những "sự thay đổi" dài của tiếng kêu trong đó tỷ lệ trao đổi chất giảm dần và nhiệt độ cơ thể chỉ cao hơn nhiệt độ phòng vài độ.

Những "trạng thái hôn mê" này xen kẽ với những khoảnh khắc của hoạt động trao đổi chất cường độ cao, giúp tăng nhiệt độ cơ thể trước khi trở lại trạng thái hôn mê. Trong thời kỳ này, tất cả các chức năng của cơ thể đều giảm: nhịp tim, hô hấp, chức năng thận, v.v.

Những thay đổi theo mùa chuẩn bị cho động vật ngủ đông. Việc chuẩn bị, ở cấp độ sinh lý, có thể đạt được bằng cách thay đổi mức độ trạng thái ổn định của nhiều protein phục vụ các chức năng cụ thể là tăng hoặc giảm sự phong phú của một số mRNA và các protein tương ứng của chúng.

Sự vào và ra của torpor tương đối liên quan đến các công tắc chuyển hóa nhanh và thuận nghịch, hoạt động tức thời hơn là những thay đổi trong việc kiểm soát biểu hiện gen, phiên mã, dịch mã hoặc tính ổn định của sản phẩm.

Trong thực vật

Các trường hợp ngủ đông được biết đến nhiều nhất ở thực vật tương ứng với trạng thái ngủ của hạt, củ và chồi, đây là đặc điểm của thực vật phụ thuộc vào thời vụ.

Không giống như trạng thái ngủ đông ở động vật, thực vật đi vào trạng thái ngủ đông dựa trên nhiệt độ, độ dài của quang chu kỳ, chất lượng ánh sáng, nhiệt độ trong thời kỳ sáng và tối, điều kiện dinh dưỡng và lượng nước sẵn có. Nó được coi là một tài sản "cha truyền con nối" vì nó cũng được xác định về mặt di truyền.

Ngủ gật trong chồi non

Hiện tượng này xảy ra ở nhiều cây và bao gồm cả sự rụng và thay mới của lá hàng năm. Những cây không có lá trong mùa đông được cho là không hoạt động hoặc không hoạt động.

Các chồi cuối cùng, được bảo vệ bởi các cataphils, là những chồi sau đó sẽ phát sinh ra các lá mới và các lá sơ khai.

Cây chồi vào mùa đông (Nguồn: pixie.com)

Những chồi này hình thành khoảng hai tháng trước khi sự phát triển tích cực chấm dứt và lá bị rụng. Không giống như động vật, ở thực vật, các hoạt động quang hợp, hô hấp, thoát hơi nước và các hoạt động sinh lý khác tiếp tục diễn ra quanh năm, điều duy nhất thực sự dừng lại là sự tăng trưởng.

Các bước sóng ánh sáng (đỏ và đỏ xa) dường như đóng một vai trò rất quan trọng trong việc hình thành và phá vỡ trạng thái ngủ trong chồi, cũng như sự tích tụ của hormone axit abscisic (ABA).

Sự buồn ngủ trong hạt

Sự ngủ đông của hạt rất phổ biến ở thực vật hoang dã, vì nó mang lại cho chúng khả năng sống sót sau thảm họa thiên nhiên, giảm sự cạnh tranh giữa các cá thể cùng loài hoặc ngăn chặn sự nảy mầm trong mùa sai.

Ở hạt, quá trình này được kiểm soát bởi sự điều hòa biểu hiện di truyền, hoạt động của enzym và sự tích lũy các chất điều hòa sinh trưởng, với vai trò cơ bản của ABA. Hormone này tích tụ trong hạt và được cho là được tổng hợp bởi nội nhũ và phôi, chứ không phải bởi cây sinh ra hạt.

Trong thời gian ngủ đông, hạt có khả năng chống lại thời gian dài bị hút ẩm. Protein LATE-EMBRYOGENESIS ABUNDANT (LEA) đã được phát hiện có vẻ hoạt động như những người bảo vệ các protein cần thiết khác trong thời gian sấy khô.

Hạt giống xấu xí của thì là, nhôm cyminum (Nguồn: pixabay.com/)

Trong củ còn có hiện tượng ngủ đông. Các mô phân sinh của những cấu trúc này bị bắt giữ trong giai đoạn G1 của chu kỳ tế bào, trước khi tổng hợp DNA. Việc giải phóng sự bắt giữ này phụ thuộc vào nhiều kinase phụ thuộc cyclin và các mục tiêu hạ nguồn của chúng.

ABA và ethylene cần thiết để bắt đầu ngủ đông trong củ, nhưng chỉ AVA là cần thiết để duy trì trạng thái ngủ đông. Ở trạng thái này, củ có hàm lượng auxin và cytokinin thấp, được cho là tham gia vào quá trình phân hủy và nảy mầm sau đó.

Người giới thiệu

1. Alsabti, EAK (1979). Khối u ngủ đông. J. Hạt ung thư Clin. Oncol. , 95, 209–220.
2. Azcón-Bieto, J., & Talón, M. (2008). Các nguyên tắc cơ bản của sinh lý thực vật (xuất bản lần thứ 2). Madrid: McGraw-Hill Interamericana của Tây Ban Nha.
3. Cáceres, C. (1997). Thời kỳ ngủ đông ở Động vật không xương sống. Sinh học không xương sống, 116 (4), 371–383.
4. Carey, H., Andrews, M., & Martin, S. (2003). Ngủ đông ở động vật có vú: Phản ứng của tế bào và phân tử đối với quá trình trao đổi chất trầm cảm và nhiệt độ thấp. Nhận xét Sinh lý, 83 (4), 1153-1181.
5. Finkelstein, R., Reeves, W., Ariizumi, T., & Steber, C. (2008). Các khía cạnh phân tử của sự lười biếng của hạt giống. Đánh giá Thường niên về Sinh học Thực vật, 59 (1), 387–415.
6. Koornneef, M., Bentsink, L., & Hilhorst, H. (2002). Hạt ngủ đông và nảy mầm. Ý kiến ​​hiện tại trong sinh học thực vật, 5, 33–36.
7. Perry, TO (1971). Sự chết ngủ của cây vào mùa đông. Khoa học, 171 (3966), 29-36. https://doi.org/10.1126/science.171.3966.29
8. Romero, I., Garrido, F., & Garcia-Lora, AM (2014). Di căn trong trạng thái ngủ đông qua trung gian miễn dịch: Cơ hội mới để nhắm mục tiêu vào ung thư. Nghiên cứu Ung thư, 74 (23), 6750–6757. https://doi.org/10.1158/0008-5472.CAN-14-2406
9. Suttle, J. (2004). Quy định sinh lý của việc ngủ đông củ khoai tây. Amer. J. của Potato Res, 81, 253-262.
10. Vegis, A. (1964). Sự ngủ đông ở Thực vật bậc cao. Annu. Nhà máy Rev. Physiol. , 15, 185–224.