Выяснилось, зачем спят медузы, хотя у них нет мозга
Медузы спят по восемь часов в сутки, устраивают тихий час в середине дня и отсыпаются после беспокойной ночи — совсем как мы. Считается, что сон впервые возник у морских существ, подобных этим, и лучшее понимание конкретных его моделей поможет наконец объяснить, зачем он вообще появился.
«Забавно: прямо как люди, они проводят во сне примерно треть своей жизни», — отмечает профессор Лиор Аппельбаум из Университета имени Бар-Илана в Израиле.
У животных с мозгом, таких как млекопитающие, сон критически важен для процессов вроде консолидации памяти и очистки мозга от метаболических отходов. Но было неясно, зачем сон развился у медуз, которые принадлежат к группе лишенных мозга животных — стрекающих (кишечнополостных). Считается, что именно у них впервые появились нейроны, организованные в относительно простую сеть по всему телу.
С помощью камер Аппельбаум и его коллеги на протяжении 24 часов наблюдали за медузами перевернутыми Cassiopea andromeda в аквариумах. Половину времени их освещали, имитируя день. Результаты исследования ученые обнародовали на страницах Nature Communications.
Они обнаружили, что в «дневное» время особи C. andromeda в среднем сокращали свой колокол чаще 37 раз в минуту и быстро реагировали на внезапный яркий свет или пищу, что указывало на состояние бодрствования. Ночью же они пульсировали реже и медленнее реагировали на свет или еду, что свидетельствовало о сне. По словам Аппельбаума, такие пульсации, предположительно, помогают животным питаться и распределять кислород по телу.
В целом медузы спали около 8 часов, в основном ночью, с коротким послеобеденным сном продолжительностью примерно 1–2 часа. Предыдущие исследования уже показывали, что C. andromeda спит ночью, но точный режим ее сна оставался неясным, говорит ученый.
В другом эксперименте, где исследователи мешали медузам спать, направляя на них потоки воды, на следующий день животные спали больше. «Как у нас: если мы не выспались ночью, то спим днем, потому что устали», — поясняет Аппельбаум.
Ученые выяснили, зачем медузам сон — и это стало самым важным открытием. Оказалось, пока C. andromeda бодрствует, в ее нейронах накапливаются повреждения ДНК, а сон, судя по всему, уменьшает этот ущерб. В противном случае повреждения могли бы приводить к деградации и нарушению функций нейронов, объясняет профессор. Гипотезу проверили, усилив повреждения ДНК с помощью ультрафиолета — и медузы действительно стали спать больше.
Требуются дальнейшие исследования, чтобы выяснить, происходит ли то же самое у других видов медуз или даже у млекопитающих, но похожие результаты ученые получили, повторив эксперименты на морской актинии Nematostella vectensis — это стало первым доказательством того, что они тоже спят, заключил Аппельбаум.
