Медузы тоже хотят спать

Учёные выяснили, что развитие центральной  нервной системы не является основной причиной появления сна. В новой работе исследователи пронаблюдали за медузами и обнаружили цикличную смену времени бодрствования и отдыха. Подробности эксперимента опубликованы в журнале Current Biology.

Cassiopea sp.


Известно, что сон необходим организму для восстановления сил после долгих часов работы, а также для поддержания нормального внутреннего состояния — гомеостаза. Ответственность за регулирование процесса сна несут специальные нейроны, которые были обнаружены не только у млекопитающих, но и у рыб, насекомых, круглых червей. До недавнего времени для учёных такое обстоятельство означало, что сон возник вместе с развитием центральной нервной системой (ЦНС) как защитная реакция при утомлении. Недавняя работа исследователей позволила по-новому взглянуть на эту ситуацию: потребность в отдыхе обнаружили у животных без ЦНС.

Эксперимент учёные проводили на медузе вида Cassiopea sp. Это небольшая по размерам медуза, которая живет на дне океана в перевернутом состоянии – щупальцами кверху. Кроме этой интересной особенности, кассиопея отличается почти полным отсутствием активности, то есть не плавает и не перемещается всю жизнь.

В работе исследователи задействовали 23 кассиопеи. Их поместили в аквариум на 6 дней и имитировали смену времени суток с помощью освещения – 12 часов светили и 12 часов оставляли без света. Показателем бодрствования служили сокращения тел медуз для получения питательных веществ и выведения отходов жизнедеятельности. По мнению учёных, во время «ночи» медузы должны совершать меньше движений, что свидетельствует о наступлении у них «сна». В итоге животные действительно снижали активное сокращение тел с наступлением темноты. Это проявлялось в течение первых трёх-шести часов и составило разницу в 32% по сравнению с часами при освещении.

Далее, основываясь на том, что кассиопеи стремятся занять в аквариуме своё привычное положение на дне, исследователи решили проверить скорость их оседания в темное и светлое время эксперимента. Авторы сначала поднимали животных к поверхности воды, а затем отпускали и следили за временем первого сокращения и временем касания дна. И действительно, как и предположили учёные, «спящие» медузы справлялись с таким заданием медленнее, чем бодрствующие. Кассиопеи тратили на пути ко дну примерно на пять секунд больше в ночное время, а первое сокращение увеличивалось на три секунды.

В третьей части эксперимента исследователи решили проверить поведение медуз днём при изменении качества их отдыха. Так, учёные в течение шести часов при ночном режиме пускали в кассиопей струи воды каждые 20 минут, в ответ на что тела медуз начинали сокращаться. Далее авторы следили за количеством сокращений животных днём и выявили снижение активности на 12%. Чтобы подтвердить, что причиной этого стало отсутствие нормального отдыха, а не физическая нагрузка, учёные проделали тот же эксперимент в дневное время и не обнаружили разницы в показателях. Это подтвердило довод о том, что плохо отдохнувшие кассиопеи проявляют вялость на следующий день, и что ночной «сон» необходим животным для восстановления всех жизненно важных функций.

Последнюю часть эксперимента авторы посвятили поиску зависимости сна кассиопей от циркадных ритмов или внутренней смены времени суток. Для этого учёные изменили цикл с 24 часового на 36 часовой. В итоге кассиопеи никак на изменили своё поведение во время постоянного освещения – дня, в отличие от темноты, в которой и проявилась циркадная регуляция. Это значит, что смена активности медуз отчасти подвержена регуляции «внутренних ритмов».

Все данные эксперимента позволили авторам сделать вывод о том, что потребность в отдыхе появилась ещё до развития нервной системы. Но несмотря на то, что в некоторое время суток медузам необходимо оставаться в состоянии покоя, а внешние раздражители в это время утомляли их днём, сказать точно, что животные спали, учёные не могут. Чтобы подтвердить или опровергнуть эту гипотезу, авторы планируют исследовать процесс более детально – на клеточном уровне.

Текст: Екатерина Заикина

The Jellyfish Cassiopea Exhibits a Sleep-like State

Ravi D. Nath, Claire N. Bedbrook, Michael J. Abrams, Ty Basinger, Justin S. Bois, David A. Prober,Paul W. Sternberg, Viviana Gradinaru, Lea Goentoro
DOI: http://dx.doi.org/10.1016/j.cub.2017.08.014

Читайте материалы нашего сайта в FacebookВКонтакте и канале в Telegram, а также следите за новыми картинками дня в Instagram.

 

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *