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,^[1] ובעוברים של רבים ממיני הדגים השייכים לסדרת הגמבוזאים Cyprinodontiformes^[2] 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.

דיאפאוזה אצל יונקים

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

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.^[3] לדוגמה, זבובי Sepsis cynipsea (אנ') המשתמשים בעיקר בטמפרטורה לקביעת זמני הפסקה.^[4] 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.^[5] בצרעה Polistes exclamans שהיא צרעה חברתית, רק המלכה מסוגלת לעבור דיאפאוזה.^[6]

דיאפאוזה אצל פרפראים

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.

טוואי המשי

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

השוואה בין תקופות דיאפאוזה

השלב הרגיש הוא התקופה שבה חייב להתרחש גירוי כדי להפעיל דיאפאוזה באורגניזם. דוגמאות לתקופות שלבים/הפסקות רגישות אצל חרקים שונים:^[7]

שם מדעי	שם נפוץ	שלב רגיש	דיפאוזה
Diatraea grandiosella	דוכן תירס דרום מערבי	זחל מוקדם	זחל מאוחר[8]
Sarcophaga crassipalpis	זבוב בשר	זחל מוקדם	גוֹלֶם
Sarcophaga argyrostoma	זבוב בשר	זחל באמצע עד מאוחר	גוֹלֶם
Manduca sexta	תולעת טבק	עוברי מאוחר (ביצה) עד זחל מאוחר	גוֹלֶם
Leptinotarsa decemlineata	חיפושית תפוחי אדמה בקולורדו	מבוגר מוקדם	מבוגר מאוחר
בומביקס מורי	תולעת משי	עוברי מאוחר (ביצה) עד זחל מוקדם	עוּבָּרִי
Lymantria dispar	עש ספוגי	עוברי מאוחר	עוברי מאוחר
דנאוס מקלעת	פרפר מונרך	בגרות מוקדמת	בַּגרוּת
Acronicta rumicis	עש עשב קשר	אמצע הזחל	אמצע הזחל
סידיה פומונלה	עש קודלינג	מוקדם עד אמצע הזחל	אמצע הזחל[9]
Gynaephora groenlandica	עש דוב צמר ארקטי	אמצע הזחל	אמצע הזחל[10]
Cuterebra פונטינלה	זבוב עכבר	אמצע הזחל	גולם[11]

שלב ההשראה

שלב ההשארה-האינדוקציה נקבע מראש מבחינה גנטית ומתרחש הרבה לפני הלחץ הסביבתי.^[3] שלב רגיש זה עשוי להתרחש במהלך חייו של הפרט החולה, או בדורות קודמים, במיוחד בשלב יצירת הביציות.^[12] 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.^[13]

שלב ההכנה

שלב ההכנה בדרך כלל מופיע אחר שלב האינדוקציה, אם כי חרקים עשויים לעבור ישירות משלב הזירוז להתחלת שלב הדיאפאוזה ללא שלב הכנה.^[3] 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.^[14] גולם של זבוב הבשר, Sarcophaga crassipalpis, מעלה את ריכוז הפחמימנים המשמשים להרכבת הקוטיקלה של הגולם, ועל ידי כך מפחיתים את התאיידות המים מגוף הגולם.

התחלת הדיאפאוזה

Angangueo monarchs, צברים של חרקים על עצי Oyamel Fir במקסיקו בעונת החורף

זמן התאורה Photoperiod הוא הגירוי החשוב ביותר שמחולל דיאפאוזה.^[7] שלב הייזום מתחיל כאשר ההתפתחות המורפולוגית נפסקת.^[3] 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.^[15] חרקים עשויים גם לעבור שינויים התנהגותיים, ליצור צברים, לנדוד, או לחפש אתרי חורף מתאימים.

תחזוקת הדיאפאוזה

במהלך שלב התחזוקה, חרקים חווים חילוף חומרים איטי תוך כדי עצירה התפתחותית.^[3] 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.

קישורים חיצוניים

מיזמי קרן ויקימדיה
ערך מילוני בוויקימילון: דיאפאוזה

• דיאפאוזה, באתר אנציקלופדיה בריטניקה (באנגלית)