У медуз обнаружили способность ко сну

Caltech

Необходимость во сне могла появиться до развития центральной нервной системы. К такому выводу пришли американские ученые, изучавшие поведение медуз. Исследователи обнаружили, что в ночное время медузы входят в состояние покоя, или попросту спят. Статья опубликована в журнале Current Biology.

Сон — одна из фундаментальных физиологических потребностей развитых организмов, необходимая для поддержания их внутреннего состояния. Нейроны, отвечающие за сон, имеются не только у млекопитающих, но также у рыб, насекомых и круглых червей, из чего многие ученые сделали вывод, что необходимость во сне возникла в процессе эволюции как результат развития центральной нервной системы (даже самой простой). Теперь, однако, появились доводы в пользу того, что способность ко сну есть и у особей, не имеющих ЦНС.

Авторы нового исследования изучили необходимость во сне на примере кассиопеи (лат. Cassiopea spp.) — небольшой медузы, которая известна тем, что живет в «перевернутом» состоянии (щупальцами кверху) на океанском дне. Медуз (всего их было 23) держали в аквариумах, которые освещались в соответствии с 24-часовым дневным циклом (12 часов света и 12 часов темноты). Наблюдения происходили в течение шести дней.

Так как данный вид медуз характеризуется практически полным отсутствием физической активности (они почти не плавают), в качестве основного показателя активности учитывались сокращения тела, которые необходимы этим особям для жизнеобеспечения. С помощью этих сокращений медуза получает питательные вещества извне, а также выпускает отходы. Ученые предположили, что уменьшение количества сокращений будет указывать на то, что медуза находится в состоянии покоя. Состояние покоя в определенное время суток (а именно ночью при отсутствии освещения) будет указывать на то, что медуза находится в состоянии сна.

Ученые обнаружили, что количество сокращений уменьшается на 32 процента в ночное время по сравнению с дневным. Активность медуз уменьшалась в течение первых трех-шести часов после наступления темноты.


Кассиопеи в своей привычной среде обитания предпочитают твердые поверхности и живут на дне. Поэтому при попадании в аквариум они спешат занять привычное для них место. Исследователи предположили, что реакция «спящих» медуз будет замедлена, из-за чего им понадобится больше времени для того, чтобы достигнуть дна в ночное время. Для того чтобы проверить это, ученые поднимали медуз к поверхности аквариума, а затем отпускали их и следили за временем первого сокращения и временем, которое понадобится животным, чтобы достигнуть дна.

Результаты эксперимента показали, что реакция животных в ночное время была замедлена: они тратили в среднем на пять секунд больше времени, чтобы достигнуть дна, а первое сокращение происходило на три секунды позже, чем в дневное время.


После этого ученые проследили за медузами, которые были лишены «сна» в ночное время. Для этого они в течение шести часов ночного времени каждые 20 минут пускали в направлении животных струи воды. Тела медуз в ответ на раздражитель начинали интенсивно сокращаться. В течение следующего дня, однако, количество сокращений было меньше на 12 процентов по сравнению с показателями обычного дневного времени. Это позволило ученым сделать вывод о том, что лишенные ночного отдыха медузы проявляют «усталость» во время последующего дня.

Чтобы убедиться в том, что такая «усталость» была вызвана именно отсутствием отдыха в ночное время, а не интенсивными физическими нагрузками, ученые повторили эксперимент в дневное время и не обнаружили различий в активности до и после. Таким образом, ученые выяснили, что ночной отдых необходим медузам для гомеостаза — саморегуляции внутреннего состояния (в данном случае — регуляцию активности, необходимой для жизнеобеспечения).

Наконец, для того чтобы выяснить, зависит ли сон медуз от их циркадных ритмов (внутренней смены дня и ночи), ученые повторили наблюдение в течение 36 часов при постоянном освещении или его отсутствии. Исследователи не обнаружили циркадной регуляции сна при постоянном освещении, но нашли ее при полной темноте — это означает, что сон медуз отчасти регулируется «внутренними» часами.

Полученные результаты позволили ученым сделать вывод о том, что необходимость во сне появилась на этапе эволюции, который предшествовал развитию центральной нервной системы. Однако несмотря на то, что реакция медуз на внешние раздражители и другие факторы указывала на то, что они находились в состоянии покоя, сделать точные выводы о том, что эти животные действительно спят, можно только проследив за их активностью на клеточном уровне. Этим ученые и планируют заняться в своих будущих исследованиях.

Недавно ученые обнаружили группу ингибирующих нейронов, отвечающих за сон, в мозге мышей. Об изучении фундаментальных аспектов сна на примере круглых червей вы также можете прочитать в нашем блоге.

Елизавета Ивтушок

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl+Enter.