Nie trzeba mieć mózgu, żeby spać. I potrzebować snu. Opublikowane na łamach czasopisma "Nature Communications" przełomowie doniesienia naukowców z Izraela pokazują, że sen wymyślono bardzo dawno temu. Najnowsze wyniki pracy badaczy z Uniwersytetu Bar-Ilan wskazują, że podstawowa rola snu, polegająca na ochronie neuronów przed uszkodzeniami DNA i stresem komórkowym, pojawiła się setki milionów lat temu u najprostszych zwierząt posiadających układ nerwowy – meduz i ukwiałów. Okazuje się więc, że sen jest nie tylko uniwersalnym, ale również pierwotnym mechanizmem przetrwania, który wykształcił się znacznie wcześniej niż złożone mózgi kręgowców.
- Sen to nie tylko odpoczynek - to kluczowa strategia ewolucyjna chroniąca neurony przed uszkodzeniami DNA.
- Najnowsze badania na meduzach i ukwiałach pokazują, że sen pomaga naprawiać uszkodzenia neuronów, które gromadzą się podczas czuwania.
- Brak snu zwiększa uszkodzenia DNA, co powoduje konieczność dłuższego snu regeneracyjnego - nawet u tych prymitywnych zwierząt.
- Bądź na bieżąco! Wejdź na stronę główną RMF24.pl
Sen, choć powszechny w świecie zwierząt, od zawsze stanowił dla biologów zagadkę. Podczas snu zwierzęta tracą czujność, stając się łatwiejszym łupem dla drapieżników, a także przerywają inne kluczowe czynności, jak zdobywanie pożywienia czy rozmnażanie. Skoro sen niesie ze sobą tak poważne zagrożenia, dlaczego przetrwał w toku ewolucji? Najnowsze badania wskazują, że jego fundamentalna rola w ochronie neuronów była na tyle istotna, że przewyższyła ewolucyjne koszty związane z utratą czujności.
Wcześniejsze prace zespołu prof. Liora Appelbauma wykazały, że u ryb danio pręgowanego neurony podczas czuwania gromadzą uszkodzenia DNA, które są naprawiane dopiero w trakcie snu. Uszkodzenia te mogą być wynikiem aktywności neuronów, stresu oksydacyjnego, metabolizmu czy promieniowania. Szczególnie narażone są neurony, ponieważ – w przeciwieństwie do większości komórek – nie dzielą się i nie mogą być łatwo zastąpione. Nowe badania poszły o krok dalej, analizując sen u dwóch prymitywnych grup zwierząt: meduz oraz ukwiałów.
W badaniu opublikowanym w prestiżowym czasopiśmie naukowym "Nature Communications" naukowcy zidentyfikowali i szczegółowo opisali wzorce snu u dwóch starożytnych linii zwierząt. Meduzy, prowadzące dzienny tryb życia śpią głównie nocą oraz odbywają krótką drzemkę w południe. Z kolei ukwiały są aktywne o zmierzchu, a śpią od świtu przez pierwszą połowę dnia.
Analiza zachowań i monitorowanie aktywności za pomocą kamer na podczerwień wykazały, że oba gatunki przesypiają około ośmiu godzin na dobę – podobnie jak ludzie.
Podczas czuwania w neuronach tych zwierząt narastały uszkodzenia DNA. Sen redukował te uszkodzenia, a gdy zwierzęta były sztucznie pozbawiane snu, poziom uszkodzeń wzrastał, co prowadziło do potrzeby wydłużonego snu regeneracyjnego po okresie ograniczenia. Dodatkowo, narażenie na promieniowanie UV lub substancje uszkadzające DNA wywoływało u meduz i ukwiałów potrzebę dodatkowego snu. Z kolei podanie melatoniny - hormonu snu - obniżało poziom uszkodzeń DNA.
Choć zarówno meduzy, jak i ukwiały korzystają ze snu w celu naprawy neuronów, mechanizmy regulujące sen różnią się między tymi gatunkami. U meduz głównym czynnikiem jest cykl światło-ciemność, natomiast u ukwiałów dominuje wewnętrzny zegar biologiczny. Niezależnie od tych różnic, oba gatunki wykazują zależność: im większe uszkodzenia DNA, tym większa potrzeba snu, a sen skutecznie redukuje poziom uszkodzeń.
Wyniki badań mają istotne konsekwencje dla zrozumienia roli snu u ludzi. Zaburzenia snu są powiązane z pogorszeniem funkcji poznawczych oraz zwiększonym ryzykiem chorób neurodegeneracyjnych, takich jak choroba Alzheimera czy Parkinsona, które mogą być związane z przewlekłym nagromadzeniem uszkodzeń DNA w neuronach.
Odkrycie, że podstawowa funkcja snu polegająca na ochronie neuronów pojawiła się już u najprostszych zwierząt, podkreśla fundamentalne znaczenie snu dla zdrowia mózgu. Naukowcy podkreślają, że sen nie służy wyłącznie konsolidacji pamięci czy uczeniu się, ale przede wszystkim utrzymaniu zdrowia neuronów. Ewolucyjna presja na ochronę komórek nerwowych, widoczna już u meduz i ukwiałów, może być kluczowym powodem, dla którego sen jest niezbędny także dla człowieka.
Odkrycie izraelskich naukowców otwiera nowe perspektywy w badaniach nad snem i jego rolą w zdrowiu oraz chorobach układu nerwowego. Zrozumienie mechanizmów naprawy DNA podczas snu może przyczynić się do opracowania nowych metod leczenia zaburzeń snu i neurodegeneracji. Opublikowane właśnie wyniki pokazują, że sen to nie tylko odpoczynek, ale przede wszystkim kluczowy element strategii przetrwania, obecny w świecie zwierząt od setek milionów lat.
