דיאפאוזה

דיאפאוזה, Diapause או תרדמה, היא תהליך בו בעל חיים מקפיא את התפתחותו למשך תקופה מסוימת בשנה, בה תנאי המחיה קשים יותר. הדיאפאוזה מתרחשת בכל שלבי הגידול: ביצה, זחל, גולם או בוגר אצל חרקים וזיגוטה אצל יונקים. דיאפאוזה עוברית, היא תופעה המתרחשת ביותר מ-130 מיני יונקים, ייתכן והיא מתרחשת גם בבני- אדם, ובעוברים של רבים ממיני הדגים השייכים לסדרת הגמבוזאים Cyprinodontiformes בתהליך ההטלה. רמות הפעילות של שלבי ההפסקה עשויות להשתנות במידה ניכרת בין המינים השונים. דיאפאוזה עשויה להתרחש בשלב המלווה בחוסר תנועה מוחלט, כגון הגלמים והביצים, או שהיא עשויה להתרחש בשלבים פעילים מאוד בהם בעלי החיים עוברים נדידות נרחבות, כגון פרפר הדנאית המלכותית-Danaus plexippus. במקרים בהם החרק נשאר פעיל, ההאכלה מופחתת והתפתחות הרבייה מואטת או נעצרת כליל. דרכים נוספות בהן בעלי חיים מתמודדים עם העונות הקשות של השנה הן: נדידה ותרדמת חורף. תהליך הדיאפאוזה קיים אצל קרוב ל-100 מיני יונקים השייכים לשבע סדרות. במהלך הדיאפאוזה, הזיגוטה לא משתרשת ברחם מידית, אלא נשארת במצב תרדמתי. העובר אינו מתפתח כל עוד הוא מנותק מרירית הרחם. התוצאה היא שתקופת ההריון מתארכת, לפעמים עד כדי שנה. היום ידוע די הרבה על המנגנונים הכימיים הקשורים בהפעלת הזיגוטה הרדומה, אך התנאים שגורמים לזיגוטה להיכנס לתקופת הדיאפאוזה, ואלה המשאירים אותה בתקופה זו במצב של תרדמת, אינם ידועים. בין היונקים שקיימת בהם תופעת הדיאפאוזה נמנים מכרסמים, סמוריים, וחיות כיס. דיאפאוזה אצל חרקים היא תהליך דינמי המורכב מכמה שלבים נפרדים. בעוד שהדיאפאוזה משתנה במידה ניכרת מקבוצה טקסונומית אחת של חרקים למשנה. ניתן לאפיין שלבים אלה על ידי קבוצות מסוימות של תהליכים מטבוליים והיענות של החרק לגירויים סביבתיים מסוימים. לדוגמה, זבובי Sepsis cynipsea (אנ') המשתמשים בעיקר בטמפרטורה לקביעת זמני הפסקה. דיאפאוזה יכולה להתרחש בכל שלב התפתחותי אצל פרוקי רגליים, אך כל מין מפגין דיאפאוזה בשלבי התפתחות ספציפיים. בשלב זה אופינית צריכת חמצן מופחתת כמו גם תנועה והאכלה. בצרעה (Polistes exclamans) שהיא צרעה חברתית, רק המלכה מסוגלת לעבור דיאפאוזה. בעוד שבתנאים נוחים פרפרים מסוגלים להעמיד מספר דורות בשנה, בתנאים קשים (חום קיצוני או קור קיצוני שמשפיעים על הצומח ויוצרים בכך מחסור במזון) הפרפרים נאלצים אפילו להקפיא את התפתחותם (בביצה, בזחל או בגולם) על מנת לעבור את העונה הקשה. הזחלים במהלך תקופת הדיאפאוזה יכולים להימצא באופן חופשי על ענפים, בין עלים שהודבקו על ידי קורים או בתוך קנים משותפים, גם הם נבנים על ידי עלים דבוקים בקורים (כמו במקרה של לבנין העוזרר). רוב הזחלים בתקופת הדיאפאוזה נמצאים מתחת לאבנים, טחבים או עלים. הגלמים בתקופת הדיאפאוזה יכולים להימצא על פני האדמה, בתוכה או על ענפים ועלים. בזמן הדיאפאוזה, גוף החרק עובר שינויים פנימיים נרחבים. בעוד שהוא ממשיך לצרוך חמצן ולפלוט פחמן דו-חמצני והלב ממשיך לפעום, גוף החרק מפסיק לגדול וקצב חילוף החומרים מואט מאוד. גם משק המים של הגוף מותאם לתנאי הסביבה. בד בבד עם התהליכים הפיזיולוגיים שתוארו כאן, חל שינוי ניכר בשיווי המשקל ההורמונלי. אחד הגורמים המשפיעים על הדיאפאוזה הוא משך הזמן בו שרוי בעל החיים באור יום. גורמים חיצוניים נוספים המשפיעים על הדיאפאוזה הם טמפרטורה, יובש מתגבר ושינויים איכותיים במזון. על ידי שינוי מלאכותי של התנאים האלה, אפשר לקצר במקרים מסוימים את הדיאפאוזה או אף להפסיקה. דוגמאות לפרפרים שמתקיימת אצלם דיאפאוזה בשלב הביצה: טוואי המשי טוואי האלון השעיר דוגמאות לפרפרים שמתקיימת אצלם דיאפאוזה בשלב הזחל: לבנין העוזרר סס אדום מבריק נמפית הבוצין (באזורים גבוהים) נימפית הדרדר נימפית היערה סס הגפן ישנם זחלים אחרים שבסוף התפתחותם, בחודשים אפריל-מאי, נכנסים לתקופת דיאפאוזה למשך חודשי הקיץ, בתוך פקעת רכה וספוגית של קורים בתוך האדמה, ואז מתגלמים בסוף הקיץ. בין מינים אלה נכללים: דובון מנומר דוגמאות לפרפרים שמתקיימת אצלם דיאפאוזה קיצית (אלה מגיחים בסתיו) בשלב הגולם: טוואי התלתן טוואי גדול דוגמאות לפרפרים שמתקיימת אצלם דיאפאוזה חורפית (אלה מגיחים באביב) בשלב הגולם: זנב סנונית לבנין הכרוב הגדול (באזורים גבוהים) לבנין הכרוב הקטן (באזורים גבוהים) דוגמאות לפרפרים שמתקיימת אצלם דיאפאוזה במהלך החורף והקיץ (אלה מגיחים באביב) בשלב הגולם: צבעוני שקוף צבעוני צהוב לבנין מזרחי כתום כנף לבנין מדברי לבנין ירוק הפסים שבתאי השקד השלב הרגיש הוא התקופה שבה חייב להתרחש גירוי כדי להפעיל דיאפאוזה באורגניזם. דוגמאות לתקופות שלבים/הפסקות רגישות אצל חרקים שונים: שלב ההשארה-האינדוקציה נקבע מראש מבחינה גנטית ומתרחש הרבה לפני הלחץ הסביבתי. שלב רגיש זה עשוי להתרחש במהלך חייו של הפרט החולה, או בדורות קודמים, במיוחד בשלב יצירת הביציות. במהלך שלב זה, חרקים מגיבים לרמזים חיצוניים הנקראים גירויים סמליים, אשר מפעילים את המעבר מנתיבי התפתחות ישירים למסלולי הפסקה. גירויים סמליים יכולים להיות מורכבים משינויי רמת האור, שינויים תרמיים סביבתיים או אללוכימיקלים מצמחי מזון. גירויים אלו כשלעצמם מיטיבים או מזיקים להתפתחות, אך הם מבשרים על שינוי מתקרב בתנאי הסביבה. שלב ההכנה בדרך כלל מופיע אחר שלב האינדוקציה, אם כי חרקים עשויים לעבור ישירות משלב הזירוז להתחלת שלב הדיאפאוזה ללא שלב הכנה. במהלך שלב זה, חרקים צוברים ואוגרים מולקולות של חומרים שונים, כגון, שומנים, חלבונים ופחמימות המשמשות להגנה על החרק לאורך כל ההפסקה וגם לשלב העתידי של ההתפתחות לאחר הפסקת שלב ההפסקה. ניתן לשנות את הרכב הקוטיקולה של החרק על ידי שינוי הרכב הפחמימנים ועל ידי הוספת שומנים שמטרתה להפחית את איבוד המים, תהליך שהופך את האורגניזם עמיד בפני יובש וייבוש. גולם של זבוב הבשר, Sarcophaga crassipalpis, מעלה את ריכוז הפחמימנים המשמשים להרכבת הקוטיקלה של הגולם, ועל ידי כך מפחיתים את התאיידות המים מגוף הגולם. זמן התאורה Photoperiod הוא הגירוי החשוב ביותר שמחולל דיאפאוזה. שלב הייזום מתחיל כאשר ההתפתחות המורפולוגית נפסקת. במקרים מסוימים, שינוי זה עשוי להיות מאוד בולט ומלווה בשינויי צבע. שינויים אנזימטיים עשויים להתרחש כהכנה להתקשות. לדוגמה, רק למבוגרים של פשפש האש, Pyrrhocoris apterus, יש את היכולת האנזימטית המאפשר להם לצבור כוהלים רב-מימניים, מולקולות שעוזרות להוריד את נקודות הקיפאון שלהם ובכך למנוע תהליך של הקפאה. חרקים עשויים גם לעבור שינויים התנהגותיים, ליצור צברים, לנדוד, או לחפש אתרי חורף מתאימים. במהלך שלב התחזוקה, חרקים חווים חילוף חומרים איטי תוך כדי עצירה התפתחותית. קיימת רגישות לגירויים מסוימים הפועלים למניעת הפסקת דיאפאוזה, כגון חשיפה לאור השמש וחשיפה לטמפרטורות גבוהות. בשלב התחזוקה, חרקים אינם מגיבים בתחילה לשינויים סביבתיים, אך שינויים אלה בסופו של דבר יגרמו לסיום הדיאפאוזה, אך הם הופכים רגישים יותר לגירויים אלו ככל שהזמן מתקדם. דיאפאוזה, באתר אנציקלופדיה בריטניקה (באנגלית) Fenelon, Jane C.; Renfree, Marilyn B. (2017-09-15). "The enigma of embryonic diapause". Development. 144 (18): 3199–3210. doi:10.1242/dev.148213. ISSN 1477-9129. PMID 28928280. Glen E. Collier; William J. Murphy (באוגוסט 1997). "A molecular phylogeny for aplocheiloid fishes (Atherinomorpha, Cyprinodontiformes): the role of vicariance and the origins of annualism". Mol. Biol. Evol. 14 (8): 790–9. doi:10.1093/oxfordjournals.molbev.a025819. PMID 9254916. Annual aplocheiloid killifish embryos possess a rare ability among vertebrates to enter stages of developmental arrest (diapause) when subjected to adverse environmental conditions. {{cite journal}}: (עזרה) Kostal, V (2006). "Eco-physiological phases of insect diapause". Journal of Insect Physiology. 52 (2): 113–127. doi:10.1016/j.jinsphys.2005.09.008. PMID 16332347. Blanckenhorn, W. U. (1998). Altitudinal differentiation in the diapause response of two species of dung flies. Ecological Entomology 23, 1-8. The Insects; Structure and Function, 4th Edition. R.F. Chapman, Cambridge University Press, 1998. מסת"ב 0-521-57048-4, pp. 403–404 Bohm (1972). "Effects of environment and juvenile hormone on ovaries of the wasp, Polistes metricus". Insect Physiology. 18 (1): 1875–1883. doi:10.1016/0022-1910(72)90158-8. The Insects; Structure and Function, 4th Edition. R.F. Chapman, Cambridge University Press, 1998. מסת"ב 0-521-57048-4, p 404. Bulletin of Entomological Research (1976), 66:75–79 Cambridge University Press, Copyright © Cambridge University Press 1976, Diapause of the southwestern corn borer, Diatraea grandiosella Dyar (Lepidoptera, Pyralidae): effects of a juvenile hormone mimic: G. M. Chippendalea1 and C.-M. Yina1a1, Department of Entomology, University of Missouri, Columbia, Missouri 65201, U.S.A. Tadic, M. (1957). The Biology of the Codling Moth as the Basis for Its Control. Univerzitet U Beogradu. Makarova, O. L.; Sviridov, A. V.; Klepikov, M. A. (2013-04-01). "Lepidoptera (Insecta) of polar deserts". Entomological Review. 93 (2): 225–239.doi:10.1134/S0013873813020115. ISSN 0013-8738. Scholl PJ (1991). "Gonotrophic Development in the Rodent Bot Fly Cuterebra fontinella (Diptera: Oestridae)". Journal of Medical Entomology. 28 (3): 474–476. doi:10.1093/jmedent/28.3.474. PMID 1875379. Huffaker, C.B. and Gutierrez, A.P., Eds. 1999. Ecological Entomology. John Wiley & Sons, Inc. Tauber, M.J., Tauber, C.A., Masaki, S. (1986) Seasonal Adaptations of Insects. Oxford University Press HEGDEKAR, B. M. (1979). "Epicuticular Wax Secretion in Diapause and Non-diapause Pupae of the Bertha Army worm". Annals of the Entomological Society of America. 72 (1): 13–15. doi:10.1093/aesa/72.1.13. Kostal, V.; Tollarova, M.; Sula, J. (2004). "Adjustments of the enzymatic complement for polyol biosynthesis and accumulation in diapausing cold-acclimated adults of Pyrrhocoris apterus". Journal of Insect Physiology. 50 (4): 303–313. doi:10.1016/j.jinsphys.2004.01.006. PMID 15081823.