Дрозофилы покрутились на вращающемся диске

Зоологи обнаружили, что антарктические пингвины, которые подолгу насиживают яйца или охраняют птенцов, пока их партнер охотится, погружаются в медленный сон всего на несколько секунд за раз. При этом в течение часа таких эпизодов микросна в среднем бывает более 600, что позволяет птицам за сутки набрать почти 15 часов медленного сна. Как отмечается в статье для журнала Science, возможно, прерывистый сон помогает пингвинам следить за поморниками, однако основная его причина — беспокойство со стороны соседей по колонии. Диким животным часто приходится идти на компромисс между необходимостью выспаться и риском стать жертвой хищников. Например, садовые славки (Sylvia borin) в ходе весенних перелетов быстрее восстанавливают силы, если отдыхают, спрятав голову под крыло, однако в такой позе им труднее услышать приближение врагов. А кряквы (Anas platyrhynchos) могут погрузиться в двухполушарный медленный сон, только когда находятся в центре стаи. В противном случае они вынуждены спать одним полушарием мозга, оставляя второе активным и держа один глаз открытым. Команда зоологов под руководством Поля-Антуана Либуреля (P.-A. Libourel) из Центра нейробиологических исследований в Лионе решила разобраться, как спят антарктические пингвины (Pygoscelis antarcticus), которые гнездятся большими колониями. В период размножения родители-пингвины сменяют друг друга в гнезде: пока один согревает и охраняет яйца или маленьких птенцов, второй отправляется за пищей в море на несколько часов или суток. Оставшемуся партнеру непросто отдохнуть. В центре колонии антарктическим пингвинам не дают поспать соседи, которые постоянно перемещаются, вступают друг с другом в агрессивные стычки и пытаются занять чужие гнезда. А на ее окраинах нужно постоянно быть настороже, чтобы защитить потомство от нападений антарктических поморников (Stercorarius antarcticus). В декабре 2019 года Либурель и его соавторы отправились на остров Кинг-Джордж в архипелаге Южные Шетландские острова. Здесь они снабдили 14 антарктических пингвинов устройствами, считывающими электрическую активность мозга и мышц шеи, а также GPS-навигаторами, акселерометрами и датчиками давления. Кроме того, поведение некоторых насиживающих яйца особей записали на видео. На полученных кадрах можно было заметить признаки того, что пингвины время от времени погружаются в быстрый сон: в частности, у них опускалась голова и двигались глаза. Однако авторы сосредоточили внимание на фазе медленного сна, которая является у птиц самой продолжительной. Исследователи обнаружили, что одна смена антарктического пингвина, который остался в гнезде, продолжается в среднем 22,06 часа. Большую часть этого времени птицы лежат, насиживая яйца. При этом в медленный сон они погружаются всего на несколько секунд за раз. Сопоставив данные с энцефалограмм с прямыми наблюдениями за поведением пингвинов и видеозаписями, авторы пришли к выводу, что эпизоды медленного сна обоими полушариями мозга длятся у них в среднем по 2,26 секунды, только правым — по 1,13 секунды и только левым — по 1,09 секунды. Даже если сложить следующие друг за другом эпизоды дву- и однополушарного медленного сна, их средняя совместная продолжительность составит 3,91 секунды (а максимальная — всего 34,2 секунды). Впрочем, в течение часа пингвины ненадолго засыпают в среднем 621,32 раза. Благодаря этому за сутки им удается накопить 14,92 часа медленного сна: 8,55 часа они спят обоими полушариями, 2,98 часа — только правым и 3,38 часа — только левым (каждое полушарие проводит в медленном сне 11,5-12 часов). При этом крепче всего пингвины спят с восьми часов утра до четырех часов вечера. Вопреки ожиданиям авторов, особи, чьи гнезда располагаются на окраинах колонии и более уязвимы для поморников, погружаются в медленный сон реже и за один раз отдыхают дольше, чем их сородичи из центра колонии. Кроме того, в отличие от крякв, у них не повышена доля однополушарного сна. Таким образом, главной причиной прерывистого сна антарктических пингвинов, вероятно, следует считать не необходимость сохранять бдительность в отношении хищников, а агрессию и шум со стороны соседей — а также связанный с ними стресс. Пока один пингвин из пары оставался в гнезде, второй успевал совершить от одной до девяти вылазок за пищей общей продолжительностью 9,43 часа. После этого он еще 11,43 часа отдыхал на берегу или стоял около гнезда перед тем, как сменить на нем партнера. Находясь в море, антарктические пингвины время от времени погружались в двуполушарный медленный сон, дрейфуя на поверхности воды. Эти эпизоды, как у их сородичей на гнездах, продолжались всего по несколько секунд. Тем не менее большую часть времени в море пингвины тратили на поиск пищи, а силы восстанавливали в течение первых часов на берегу. Либурель и его соавторы отмечают, что, хотя многие птицы могут много раз в течение суток погружаться в микросон, у антарктических пингвинов эта способность доведена до предела. При этом остается неясным, удается ли этим птицам восстанавливать силы с подобным режимом сна. Судя по тому, что в сумме пингвины тратят на микросон много времени, скорее всего, он по крайней мере в некоторой степени дает нейронам головного мозга отдохнуть и восстановиться. Ранее зоологи выяснили, что северные морские слоны (Mirounga angustirostris) во время кормовых миграций в океане спят в среднем по два часа в сутки. Чтобы отдохнуть, они погружаются на несколько сотен метров в фазе медленного сна, после чего дрейфуют вниз по спирали в фазе быстрого сна. За одно такое погружение морской слон может поспать меньше двадцати минут.