Как спят медузите като нямат мозък? Какво всъщност прави сънят

Обърната с главата надолу медуза се носи в плитка лагуна, ритмично свивайки полупрозрачната си камбана. През нощта този ритъм спада от приблизително 36 пулса в минута до близо 30 и животното изпада в състояние, което, въпреки липсата на мозък, наподобява сън.

Теренните камери показват, че дори е необходима кратка сиеста около обяд, за да се "навакса" след напрегната нощ.

Ново проучване, публикувано в Nature Communications е проследило тези затишия при медузите касиопея, които принадлежат към род на поне 500 милиона години, както и при морската звездна анемона или актиния (Nematostella vectensis). Резултатите от проучването могат да помогнат за разрешаване на дългогодишен дебат сред биолозите за това за какво е сънят.

Какво прави сънят? Събира енергия, консолидира спомените или прави нещо по-фундаментално биологично? Доскоро повечето доказателства за ролята на съня идваха само от гръбначни животни.

Когато мишките спят, мозъчната и гръбначномозъчната течност преминава през мозъка и отмива метаболитните отпадъци. А проучване върху мишки от 2016 г. установява, че някои видове ДНК разкъсвания се поправят по-бързо по време на сън. Заснемането с ускорен кадър в проучване на риба зебра от 2019 г. показа, че сънят позволява на невроните (нервните клетки) да поправят ДНК разкъсванията, които се натрупват по време на часовете бодърстване.

Новото проучване показва за първи път, че същият процес протича и при някои безгръбначни. Че докато медузите и актиниите са будни, в нервните им клетки се натрупват увреждания на ДНК и когато те заспят, тези увреждания се поправят.

Работата отмества произхода на съня повече от 600 милиона години назад, допреди клонът на Мешестите (Cnidaria),  типът, обединяващ медузи, анемони (актинии), корали, да се отдели от линията, довела до червеи, насекоми и гръбначни животни, приблизително преди 600–700 милиона години. Тя също така подкрепя идеята, че сънят е възникнал като форма на самозащита на клетките.

Новата работа насочва дискусията към същества, чиито нервни системи са много по-прости от нашата и са малко повече от тънки мрежи. Ако сънят възстановява и техните неврони, тази функция вероятно е фундаментална, защото по-простите нервни системи са еволюирали първи.

Първо, изследователите трябвало да разберат кога една медуза или актиния спи. Това е изненадващо сложно: дори когато почиват, мускулите на камбанката продължават да потрепват или се движи в забавен каданс. За да направят това, те заснемат животните под инфрачервена светлина, насочвайки към тях бяла светлина или импулс храна (малка доза течен екстракт от саламура и скариди).

Медузите, които са пулсирали под 37 удара в минута в продължение на поне три минути, и актиниите, които са останали неподвижни в продължение на осем минути, са реагирали по-бавно. Това отговаря на критерия за "намалена реакция" за сън , който е еднакъв в цялото животинско царство.

След това учените оцветили нервни клетки в тъкан, взета от медузи в лабораторен резервоар, за да отбележат къде са се случили счупванията на ДНК. Броят на счупванията достигнал пик в края на активния период на всеки вид (средата на сутринта за медузите и късния следобед за актиниите) и спадал след дълга почивка.

Когато учените поддържали животните будни, като променяли водните течения в аквариума, както разкъсванията на ДНК, така и времето за сън на следващия ден се увеличили, подобно на класическото "възстановяване със сън" при хората, при което тялото ви наваксва със съня.

За да провери причинно-следствената връзка, екипът облъчва животните с ултравиолетова светлина тип B, която уврежда ДНК. Тази обработка удвоява броя на ДНК разкъсванията в рамките на един час и довежда до допълнителен сън по-късно същия ден. Когато животните задрямвали, разкъсванията намалявали обратно към изходното ниво и медузите възобновявали обичайния си дневен ритъм.

Мелатонинът, нощният хормон, познат на страдащите от часовите разлики, е бил добавен към водата в аквариума и е накарал и двата вида да подремнат по време на това, което би трябвало да е най-натовареният им период (денем за медузите, нощем за актинията), оставяйки обичайния им период на почивка непроменен.

Новото откритие е изненадващо, защото се е смятало, че сънотворната роля на мелатонина се е развила успоредно с гръбначните животни с централизиран мозък и циркадни ритми, които реагират на светлинни сигнали. Наблюдението, че мелатонинът действа при животно без мозък, предполага, че тази еволюция се е случила много по-отдавна.

Като се съберат тези части, изглежда, че бодърстването постепенно натоварва ДНК-то в нервните клетки. Сънят предлага период на сензорна депривация, през който възстановяващите ензими, които свързват или заменят компонентите на ДНК, могат да работят безпрепятствено.

Тази логика се вписва в експерименти с плодови мушици и мишки, които свързват хроничното безсъние с невродегенерацията. Безсънието е свързано и с натрупване на реактивни кислородни молекули (силно реактивни странични продукти от нормалния метаболизъм, които могат да пробият дупки в ДНК, протеини и клетъчни мембрани).

Ако медузите се нуждаят от сън, за да запазят нервните си мрежи непокътнати, нуждата от сън вероятно предшества еволюцията на мозъка, очите и дори билатералността (когато телата са еднакви както от лявата, така и от дясната страна). В еволюционен план, нощният прозорец за възстановяване може да е бил жизненоважен. Древните организми, които са го пропуснали, може да са натрупали мутации в незаменими неврони и бавно да са загубили контрол върху движението, храненето и размножаването.

Новото проучване е проследило два вида в лаборатория и един в лагуна във Флорида, но мешестите живеят при много различни нива на светлина и температури. За да може да се обобщи това откритие, бъдещите изследвания ще трябва да потвърдят, че възстановяването на ДНК по време на сън се случва при подобни животни, които живеят в различни условия, като например студени, дълбоки или мътни води.

Дали това проучване разрешава дебата? Не напълно. Сънят почти сигурно носи повече от една полза. Задачи като консолидиране на паметта биха могли да бъдат наслоени върху древна програма за физиологично поддържане, тъй като нервните системи са ставали по-сложни.

И все пак новите открития засилват мнението, че защитата на ДНК е основна цел на съня.

Тази статия е препубликувана от The Conversation под лиценз Creative Commons. Прочетете оригиналната статия.

Още по темата

20/05/2025

Медицина

Дори са ви се събират 8 часа сън на денонощие, това пак може да е нездравословно

29/08/2024

Медицина

По-интелигентен сън — нови технологии ускоряват диагнозата и лечението на сънната апнея

29/11/2023

Медицина

Безсънна нощ? 20 минути упражнения правят чудеса

12/09/2023

Човекът

Осъзнато сънуване и контрол над алтернативните реалности в нашия спящ ум