Зачем спят существа без мозга? Новое исследование раскрывает эволюционную тайну сна
Международная группа исследователей из Университета Бар-Илан в Израиле сделала открытие, проливающее свет на глубокую эволюционную природу сна. Учёные обнаружили, что даже такие примитивные существа, как медузы, которые не обладают ни центральным мозгом, ни многими другими сложными органами, регулярно погружаются в сон, подобный человеческому. Это наблюдение позволяет предположить, что истоки этого фундаментального состояния уходят в прошлое более чем на миллиард лет, когда эволюционные пути человека и типа стрекающих (книдарий), к которому относятся медузы, разошлись.
Несмотря на отсутствие классического мозга и наличие лишь простой нейронной сети, разбросанной по всему телу, медузы проводят около трети дня в состоянии пониженной активности и реактивности, что соответствует ключевым критериям сна. Более того, подобно людям, они предпочитают спать ночью и могут дремать в середине дня, в то время как их близкие родственники — морские анемоны — спят в светлое время суток. Это означает, что, несмотря на очевидные эволюционные риски сна, такие как снижение бдительности и уязвимость для хищников, его польза является настолько существенной, что сохранилась у столь разных форм жизни.
Исследователи выявили одну из возможных фундаментальных причин этой пользы. Оказалось, что лишение сна приводит к увеличению повреждений ДНК в нейронах как у медуз, так и у анемон. И наоборот, если окружающая среда (например, ультрафиолетовое излучение) провоцировала больший ущерб геному, животные спали дольше. Последующий эксперимент показал, что обработка мелатонином — гормоном, регулирующим циклы сна и бодрствования у человека, — увеличивала продолжительность сна у этих существ и снижала уровень повреждений ДНК.
Учёные пришли к выводу, что баланс между повреждением ДНК и его восстановлением не может быть полноценно поддержан в состоянии бодрствования. Таким образом, сон, по всей видимости, эволюционировал как механизм, предоставляющий нервным клеткам консолидированный период для «ремонта» и поддержания стабильности генома. Это открытие предполагает, что даже простейшие нервные системы нуждаются в отдыхе для защиты от клеточного стресса, а потребность в сохранении целостности ДНК могла быть одной из движущих сил возникновения сна в глубокой древности.
Результаты исследования в научном журнале Nature Communications.