Даже существа без мозга нуждаются во сне. Новое исследование показало, что медузы и морские актинии погружаются в состояние, похожее на сон, чтобы «починить» поврежденную ДНК в своих нервных клетках. Это открытие отодвигает возможное происхождение сна на сотни миллионов лет вглубь эволюционной истории.
Книдарии тоже спят
Ученые наблюдали за поведением перевернутой медузы Cassiopea и актинии Nematostella — представителей стрекающих, чья эволюционная линия насчитывает около 500 млн лет. Ночью ритмичные сокращения медузы замедляются, а днем она даже устраивает короткий «отдых», чтобы компенсировать беспокойную ночь. Актиниям также не чужды периоды покоя.
Чтобы подтвердить, что это именно сон, а не просто неподвижность, исследователи проверяли реакцию животных на раздражители (вспышки света, пищу) в периоды сниженной активности. Оба вида реагировали медленнее, что соответствует ключевому критерию сна — сниженной реактивности.
Сон как «ремонтная мастерская» для ДНК
Анализ нервных клеток показал, что во время бодрствования в них накапливаются разрывы ДНК. Во время же периодов покоя эти повреждения активно восстанавливались. Когда животным искусственно мешали спать (например, создавая беспокойство в аквариуме), повреждений ДНК становилось больше, а последующий сон — продолжительнее, что напоминает эффект «компенсаторного сна» у людей.
Эксперименты с ультрафиолетовым облучением, целенаправленно бьющим по ДНК, также подтвердили эту связь: после повреждений животные спали дольше, а после сна организм возвращался к норме, пишет Phys.org.
Неожиданная роль мелатонина
Исследователи обнаружили, что гормон мелатонин, известный как регулятор суточных ритмов у позвоночных, вызывает сонливость и у этих бессознательных существ. Это говорит о том, что молекулярные механизмы, связанные со сном, возникли гораздо раньше, чем считалось, — до появления сложного мозга и четких циркадных ритмов, зависимых от света.
Полученные данные рисуют следующую картину: активное бодрствование создает стресс и повреждения в нервных клетках; сон обеспечивает «тихое окно», когда ферменты могут эффективно восстановить ДНК без помех. Эта фундаментальная потребность в «техобслуживании» нервной системы, вероятно, и была главной причиной возникновения сна в глубокой древности. Более сложные функции сна, такие как консолидация памяти, могли появиться позже, наложившись на эту базовую программу.
Таким образом, одна из первичных целей сна — защита и восстановление клеточной ДНК. Потребность в таком «ремонте» могла быть критически важной для выживания даже самых примитивных многоклеточных животных.
Шлем с полумесяцем: новый вид ядовитых медуз открыли в Тихом океане
Ученые создали киборгов-медуз для изучения океанов
Читайте «Мою Планету» в Telegram