Ученые из Caltech выяснили, что, вопреки расхожему мнению, сон — вовсе не привилегия существ, обладающих мозгом и сложной нервной системой. Оказалось, что и медузы с их крайне примитивным строением спят практически так же, как человек.

Мы привыкли думать о сне как о способе восстановить мозговую активность: обработать накопленную за день информацию, очистить ткани от токсинов и подготовить организм к новому дню. Но оказалось, что сон необходим даже животным, у которых мозга попросту… нет. Биологи выяснили, что, подобно людям, даже медузы порой засыпают, а если их разбудить раньше срока, то они испытывают тот же ряд проблем, что и мы. Поскольку на генеалогическом древе животных эти существа находятся почти в самом низу, новая работа демонстрирует, что и способность спать у живых существ появилась весьма рано.

Чем сон отличается от простого отдыха

Дэвид Райзен, специалист по нейробиологии и сна в Университете Пенсильвании, не участвовавший в новом исследовании, уверен, что сон был доступен уже самым первым животным на нашей планете. Другой специалист, Уильям Стонер, невролог Калифорнийского университета в Сан-Диего, отмечает, что новое исследование бросает вызов некоторым общепринятым убеждениям — к примеру тому, что сон требует централизованной нервной системы и связанных нейронных кластеров.

Самой большой проблемой в подобных исследованиях является, как ни странно, определение самого понятия «сон». Автор исследования, Пол Штернберг, биолог Калифорнийского технологического института (Caltech) в Пасадене, утверждает, что спать могут рыбы, мухи и даже черви. Да, люди и другие животные часто просто отдыхают, но сон качественно отличается от передышки по нескольким ключевым факторам.

Представители рода Cassiopea в отличие от своих сородичей большую часть времени плавают щупальцами вверх

Во-первых, во время дремы организм не реагирует на легкие прикосновения и тихие звуки, но стоит превысить определенный предел — и спящий сразу проснется. Кроме того, если один сеанс сна будет недостаточно длинным, то в следующий раз живое существо будет вынуждено спать дольше, чтобы полностью восстановиться. Рыбы, мухи и даже черви, которые соответствуют этим критериям, имеют своего рода «мозг», где нервные клетки группируются в ганглии и могут координировать процесс сна. Но три аспиранта из Caltech решили выяснить, способна ли спать простая медуза, у которой вместо головного мозга лишь примитивная кольцевая нервная система. Рави Нат, Клэр Бедбрук и Майкл Абрамс изучили несколько видов медуз из рода Cassiopea, которые, как правило, ведут малоподвижный образ жизни в мелководных тропических водоемах. В отличие от большинства медуз, Cassiopea подобно кораллам питаются микроскопическими водорослями, раз в секунду производя мантией пульсирующие движения — так медузы фильтруют воду и избавляются от несъедобных отходов.

Спят ли медузы?

Чтобы узнать, могут ли эти в высшей степени пассивные организмы спать, студенты построили специальные аквариумы, где камеры в течение недели отслеживали пульсацию 23 медуз. Оказалось, что ее ритм меняется в зависимости от времени суток: ночью медузы замедлялись до 39 импульсов в минуту, в сравнении с 60 импульсами днем. Результат исследования опубликованы на портале Current Biology. Чтобы убедиться, что это именно сон, ученые извлекали животных на поверхность и наблюдали за тем, с какой скоростью они снова вернутся на прежний уровень. Днем медузы реагировали быстро, однако ночью им требовалось примерно 30 секунд на то, чтобы сориентироваться и восстановить положение в пространстве.

Но необходим ли медузам сон в той же степени, что и людям? Чтобы выяснить это, студенты не давали животным спать, каждые 20 минут ночь перемешивая воду. После 6 часов подобных испытаний на утро медузы были вялыми и малоактивными, а после 12 часов и вовсе почти не двигались, пока на следующий день им не дали поспать вволю. В качестве контрольного испытания исследователи ввели медузе мелатонин — вещество, вызывающее состояние сна, которое моментально «вырубило» животное. Это стало окончательным доказательством того, что сон медузы мало чем отличается от сна человека.

Значение исследования и мнение экспертов

Впрочем, с результатами исследования согласны далеко не все. Андерс Гарм, невролог из Копенгагенского университета, считает, что без детального исследования процессов, происходящих в нервной системе, говорит о том, что медузы спят полноценным сном пока рано. Он полагает, что могут существовать и другие физиологические процессы, объясняющие подобное поведение: к примеру, активность пульсации может быть эволюционно завязана на уровне освещения.

Другие специалисты поддерживают работу ученых из Caltech. Их работа показала, что не только мозговые ткани, но и отдельные нервные клетки нуждаются в отдыхе. Следующим шагом станет аналогичное исследование, проведенное на губках — существах еще более древних, чем медузы.