Tegn på søvn ses hos vandmænd

Vandmænd snooze ligesom resten af ​​os. Ligesom mennesker, mus, fisk og fluer, vandmændene på hovedet Cassiopea udviser de tegn på søvn, videnskabsmænd rapporterer 21. september, 2017 i bladet Aktuel biologi . Men i modsætning til andre dyr, der sover, vandmænd har ikke et centralnervesystem.

"Det er det første eksempel på søvn hos dyr uden hjerne, " siger studiemedforfatter Paul Sternberg, en Howard Hughes Medical Institute (HHMI) efterforsker ved California Institute of Technology. Fundene skubber søvnens oprindelse længere ned i livets evolutionære træ – til før fremkomsten af ​​et centraliseret nervesystem.

Forskere har længe diskuteret, hvorfor dyr sover. Teorier involverer alt fra hukommelse til læring til cellulær genopretning. Men Sternberg ønskede at svare på noget, der tilsyneladende var meget mere grundlæggende. Det store spørgsmål, han siger, er "Sover alle dyr?"

Det er et kontroversielt emne. Alle hvirveldyr, som videnskabsmænd har undersøgt søvn, men om det samme gælder for hvirvelløse dyr forbliver et mysterium. Forskere har vist, at frugtfluer sover, og Sternberg og andre har hævdet, at en rundorm kaldte Caenorhabditis elegans gør også. Men ikke alle er overbeviste. Og søvn i mere primitive dyr - som svampe og vandmænd - er endnu mere tåget. "Vi ville finde ud af dette en gang for alle, " siger Sternberg.

Hans kandidatstuderende, Ravi Nath, gik sammen med venner på Caltech, der studerede Cassiopea , en for det meste stationær vandmand hjemmehørende i vadehavet, mangrove sumpe, og andet varmt, lavt vand. Caltech-biolog Lea Goentoro opbevarede tanke med geléer, der lever i kunstigt havvand, i sit laboratorium. Cassiopea ligner ikke typiske vandmænd - de er på størrelse med sølv-dollar, plettet med sort pigment, og hvile på hovedet på havbunden. Med tentakler krøllet over klokkeformede kroppe, geléerne ligner miniaturehoveder af blomkål. Men de pulserer som andre vandmænd, trække sig sammen og slappe af i en stabil rytme, og Nath og hans kolleger spekulerede på, om adfærden var vedvarende.

"Vi gik ind om natten og filmede dem med en iPhone, " siger han. Efter at have optaget geléerne i et minut om natten og om dagen og manuelt talt individuelle pulser, holdet fik deres første anelse om det Cassiopea kan sove:De pulserede sjældnere om natten. Forskerne oprettede derefter et billedbehandlingsprogram til at tælle pulser på 23 geléer over seks på hinanden følgende dage og nætter. Pulserende aktivitet ebbede ud om natten, som forskerne havde observeret tidligere, men lidt mad tabt i tankene kunne hurtigt vække geléerne igen.

"Det er som lugten af ​​kaffe, der gennemsyrer din bevidsthed om morgenen, " siger Sternberg. Sådan en nem opvågning er et tegn på Cassiopea 's træge adfærd om natten skyldes søvn, ikke lammelse eller koma.

Forskere opdagede et andet tegn på søvn efter at have tabt gulvet fra døsende geléer. Holdet placerede Cassiopea inde i et PVC -rør med en maskebund og dyppede derefter røret i tanken - så nedsænket gelé hvilede på net i stedet for tankgulvet. Så sænkede forskerne røret dybere ned i tanken, tvinger geléerne til at løfte sig af nettet og flyde i åbent vand. Det kan de ikke lide, Sternberg forklarer. I løbet af dagen, Cassiopea vil hurtigt pulsere deres klokker og svømme ned for at hvile på nettet igen. Men om natten, det tager dem omkring tre gange længere tid at begynde at pulsere. Det er som om vandmændene er lidt groggy, han siger. Denne forsinkede reaktion på stimulering er typisk for sovende dyr.

Og ligesom andre sovende dyr, hvis geléerne trækker en all-nighter, de betaler for det næste morgen. Nath og kollegerne pulserede små vandstråler kl Cassiopea i seks eller 12 timer om natten, og talte derefter pulser næste dag. De er mindre aktive efter at have mistet søvn, Nath siger, men "efter at de har indhentet deres søvn, de vender tilbage til det normale."

Resultaterne tyder på det Cassiopea sov virkelig, men for Sternberg, arbejdet rejser også flere spørgsmål. "Har du brug for neuroner for at sove?" han spørger. "Har du brug for mere end én celle for at sove?" Han vil gerne studere svampe, eller endda enkeltcellede protozoer, næste og måske skubbe søvnens oprindelse endnu længere tilbage.