Находка ученых из Имперского колледжа Лондона позволяет покуситься на святое – оспорить утверждение, что сон представляет собой жизненно важную необходимость. В исследовании, результаты которого опубликованы в Science Advances, обнаружены практически неспящие мухи Drosophila melanogaster, а также показано, что хроническое ограничение сна у плодовых мушек оказывает менее выраженное влияние на продолжительность жизни, чем считалось ранее.
Credit: www.yourgenome.org
Сон – это фундаментальная биологическая потребность. Во-первых, он универсально консервативен на протяжении всей эволюции, во-вторых, хроническое ограничение сна почти всегда приводит к гибели, ну и в-третьих, науке пока что просто неизвестны животные, которые не спали бы вовсе.
Во множестве экспериментов по лишению сна показана преждевременная гибель животных. Однако, однозначную трактовку ее причин дать затруднительно: вызвана ли смерть нарушениями, непосредственно связанными с отсутствием сна, или же сами условия и процедуры таких экспериментов подвергают животных критическому стрессу, который приводит к развитию в организме множественных нарушений. Таким образом, вопрос «может ли животное выжить без сна?» пока остается открытым.
Авторы работы с помощью машинного обучения усовершенствовали систему видео-трекинга, позволяющую оценивать отсутствие движений у мушек и делать выводы о времени сна каждой особи. Выяснилось, что большинство самцов в популяции дикого типа спят в среднем 618,5 минут в сутки, а самки в 2 раза меньше – 299,2 минуты. При этом 6 процентов изученных самок спали всего 72 минуты. И наконец, удалось обнаружить трех мушек, которые провели во сне всего 15, 14 и 4 минуты за сутки.
Может ли быть «бессонница» особенностью только этих индивидуумов, или любая мушка может позволить себе спать минимальное количество времени? Чтобы ответить на этот вопрос, исследователи поместили мух в отдельные пробирки, которые поворачивались всякий раз, когда мушка внутри не двигалась 20 секунд. Результат оказался удивительным: мухи потеряли в среднем 95,6 процентов времени сна, но это не сказалось на их выживаемости существенным образом. Статистически значимый эффект обнаружился только у неспящих самок: медиана продолжительности сна уменьшилась на 3,5 дня (37,5 против 41 дня в контрольной группе). Продолжительность сна отдельной мухи также не коррелировала с продолжительностью жизни: путем линейной регрессии было показано, что мало спящие мухи не умирают раньше, а сони не имеют тенденции жить дольше.
Результаты исследования позволяют предположить, что все-таки не всегда сон становится жизненно важной необходимостью. Тем не менее авторы высказывают выводы с осторожностью. Во подавляемом большинстве предыдущих исследованиях на животных лишение сна связано с серьезными физиологическими и когнитивными нарушениями. В диких условиях лишение сна может стать смертельным даже для плодовых мушек (по аналогии бескрылая муха наверняка будет иметь обычную продолжительность жизни в лаборатории, но вряд ли долго проживет в природе).
В итоге авторы делают вывод о том, что механизмы регуляции сна развивались под влиянием различных биологических и эволюционных факторов. Также подчеркивается, что дрозофила – это отличная модель, чтобы попытаться перейти от изучения коррелятов сна к изучению функций сна.
Текст: Диана Галимова
Most sleep does not serve a vital function: Evidence from Drosophila melanogaster by Quentin Geissmann, Esteban J. Beckwith, Giorgio F. Gilestro in Science Advances. Published February 2019.
DOI: 10.1126/sciadv.aau9253