Для сну не потрібен мозок: медузи гарантують

Вчені з Caltech з'ясували, що, всупереч розхожій думці, сон - зовсім не привілей істот, що володіють мозком і складною нервовою системою. Виявилося, що і медузи з їх вкрай примітивною будовою сплять практично так само, як людина.

Ми звикли думати про сон як про спосіб відновити мозкову активність: обробити накопичену за день інформацію, очистити тканини від токсинів і підготувати організм до нового дня. Але виявилося, що сон необхідний навіть тваринам, у яких мозку просто... ні. Біологи з'ясували, що, подібно до людей, навіть медузи часом засинають, а якщо їх розбудити раніше терміну, то вони відчувають той же ряд проблем, що і ми. Оскільки на генеалогічному древі тварин ці істоти знаходяться майже в самому низу, нова робота демонструє, що і здатність спати у живих істот з'явилася досить рано.

Чим сон відрізняється від простого відпочинку

Девід Райзен, фахівець з нейробіології та сну в Університеті Пенсільванії, який не брав участі в новому дослідженні, впевнений, що сон був доступний вже найпершим тваринам на нашій планеті. Інший фахівець, Вільям Стонер, невролог Каліфорнійського університету в Сан-Дієго, зазначає, що нове дослідження кидає виклик деяким загальноприйнятим переконанням - наприклад тому, що сон вимагає централізованої нервової системи і пов'язаних нейронних кластерів.

Найбільшою проблемою в подібних дослідженнях є, як не дивно, визначення самого поняття «сон». Автор дослідження, Пол Шеолог берг, біолог Каліфорнійського технологічного інституту (Caltech) в Пасадені, стверджує, що спати можуть риби, мухи і навіть хробаки. Так, люди та інші тварини часто просто відпочивають, але сон якісно відрізняється від перепочинку за кількома ключовими факторами.

Представники роду Cassiopea на відміну від своїх сородичів більшу частину часу плавають щупальцями вгору

По-перше, під час дреми організм не реагує на легкі дотики і тихі звуки, але варто перевищити певну межу - і сплячий відразу прокинеться. Крім того, якщо один сеанс сну буде недостатньо довгим, то наступного разу жива істота буде змушена спати довше, щоб повністю відновитися. Риби, мухи і навіть черви, які відповідають цим критеріям, мають свого роду «мозок», де нервові клітини групуються в ганглії і можуть координувати процес сну. Але три аспіранти з Caltech вирішили з'ясувати, чи здатна спати проста медуза, у якої замість головного мозку лише примітивна кільцева нервова система. Раві Нат, Клер Бедбрук і Майкл Абрамс вивчили кілька видів медуз з роду Cassiopea, які, як правило, ведуть малорухливий спосіб життя в мілководних тропічних водоймах. На відміну від більшості медуз, Cassiopea подібно коралам живляться мікроскопічними водоростями, раз на секунду виробляючи мантією пульсуючі рухи - так медузи фільтрують воду і позбавляються від неїстівних відходів.

Чи сплять медузи?

Щоб дізнатися, чи можуть ці вищою мірою пасивні організми спати, студенти побудували спеціальні акваріуми, де камери протягом тижня відстежували пульсацію 23 медуз. Виявилося, що її ритм змінюється залежно від часу доби: вночі медузи сповільнювалися до 39 імпульсів на хвилину, порівняно з 60 імпульсами вдень. Результат дослідження опубліковано на порталі Current Biology. Щоб переконатися, що це саме сон, вчені витягували тварин на поверхню і спостерігали за тим, з якою швидкістю вони знову повернуться на колишній рівень. Вдень медузи реагували швидко, проте вночі їм було потрібно приблизно 30 секунд на те, щоб зорієнтуватися і відновити положення в просторі.

Але чи необхідний медузам сон в тій же мірі, що і людям? Щоб з'ясувати це, студенти не давали тваринам спати, кожні 20 хвилин ніч перемішуючи воду. Після 6 годин подібних випробувань на ранок медузи були млявими і малоактивними, а після 12 годин і зовсім майже не рухалися, поки наступного дня їм не дали поспати досхочу. Як контрольне випробування дослідники ввели медузі мелатонін - речовину, що викликає стан сну, яка моментально «вирубала» тварину. Це стало остаточним доказом того, що сон медузи мало чим відрізняється від сну людини.

Значення дослідження і думка експертів

Втім, з результатами дослідження згодні далеко не всі. Андерс Гарм, невролог з Копенгагенського університету, вважає, що без детального дослідження процесів, що відбуваються в нервовій системі, говорить про те, що медузи сплять повноцінним сном поки рано. Він вважає, що можуть існувати й інші фізіологічні процеси, що пояснюють подібну поведінку: наприклад, активність пульсації може бути еволюційно зав'язана на рівні освітлення.

Інші фахівці підтримують роботу вчених з Caltech. Їхня робота показала, що не тільки мозкові тканини, а й окремі нервові клітини потребують відпочинку. Наступним кроком стане аналогічне дослідження, проведене на губках - істотах ще більш давніх, ніж медузи.