;
Наука 10 января 2021

Животные без мозга тоже спят и имеют гены сна как у человека

Далее

Исследователи обнаружили, что, несмотря на отсутствие мозга, гидра проявляет характеристики на молекулярном и генетическом уровне, связанные со сном у животных с центральной нервной системой. То есть спать могут животные без мозга и центральной нервной системы.

Бодрствовать слишком долго и мыслить правильно может быть чрезвычайно трудным. Часто бывает достаточно нескольких мгновений сна, чтобы мозг снова начал работать. Но когда и почему животные начали нуждаться во сне, и обязательно ли при этом иметь мозг?

Теперь у нас есть веские доказательства того, что животные, должно быть, приобрели потребность во сне до того, как приобрели мозг.

Тайчи К. Ито, доцент факультета искусств и науки Университета Кюсю

В исследовании, которое поможет понять эволюционное происхождение сна у животных, международная группа исследователей показала, что крошечные водные гидры не только проявляют признаки сна, несмотря на отсутствие центральной нервной системы, но также реагируют на молекулы, связанные со сном у более развитых животных.

В то время как поведение во сне было недавно обнаружено у медуз, родственников гидр, новое исследование, проведенное учеными из Университета Кюсю в Японии и Национального института науки и технологий Ульсана в Корее, показало, что некоторые химические вещества, вызывающие сонливость и сон, имели аналогичные эффекты на виды Hydra vulgaris.

Основываясь на наших открытиях и предыдущих отчетах о медузах, мы можем сказать, что эволюция сна не зависит от эволюции мозга. Многие вопросы все еще остаются относительно того, как появился сон у животных. Гидры представляют собой простое в обращении существо для дальнейшего изучения детальных механизмов, вызывающих сон у животных без мозга.

Тайчи К. Ито, доцент факультета искусств и науки Университета Кюсю

Гидры длиной всего пару сантиметров, и они имеют разветвленную сеть нервов, но не имеют централизации, присущей мозгу. Хотя сон часто контролируется на основе измерения мозговых волн, это не вариант для крошечных безмозглых животных.

В качестве альтернативы исследователи использовали видеосистему для отслеживания движения, чтобы определить, когда гидры находились в состоянии сна, характеризующемся уменьшенным движением, которое могло быть нарушено вспышкой света.

Вместо того, чтобы повторяться каждые 24 часа, как циркадный ритм, исследователи обнаружили, что гидры демонстрируют четырехчасовой цикл активного и похожего на сон состояний. Что еще более важно, исследователи обнаружили множественное сходство, связанное с регуляцией сна на молекулярном и генетическом уровне, независимо от наличия мозга.

Воздействие на гидру мелатонина, широко используемого снотворного, умеренно увеличивало количество и частоту сна, в то время как ингибирующий нейротрансмиттер ГАМК, другое химическое вещество, связанное с активностью сна у многих животных, значительно увеличивало активность сна. С другой стороны, дофамин, вызывающий возбуждение у многих животных, у гидр способствовал сну.

В то время как некоторые механизмы сна, по-видимому, были сохранены, другие, возможно, переключили функцию в процессе эволюции мозга.

Тайчи К. Ито, доцент факультета искусств и науки Университета Кюсю

Кроме того, исследователи могли использовать вибрации и изменения температуры, чтобы нарушить сон гидр и вызвать признаки недосыпания, заставляя гидр спать дольше на следующий день и даже подавляя пролиферацию клеток.

При более тщательном исследовании ученые обнаружили, что лишение сна приводит к изменениям экспрессии 212 генов, включая ген, связанный с PRKG, белком, участвующим в регуляции сна у многих животных, включая мышей, плодовых мух и нематод.

Взятые вместе, эти эксперименты предоставляют убедительные доказательства того, что животные приобрели механизмы, связанные со сном, до эволюционного развития центральной нервной системы, и что многие из этих механизмов сохранялись по мере развития мозга.

Тайчи К. Ито, доцент факультета искусств и науки Университета Кюсю

Нарушение других генов плодовых мух, которые, по-видимому, имеют общее эволюционное происхождение с генами, связанными со сном, в гидрах изменило продолжительность сна, и дальнейшее исследование таких генов может помочь идентифицировать неизвестные в настоящее время гены, связанные со сном, у животных с мозгом.

Читайте также

Минздрав Аргентины раскрыл данные о побочных эффектах у получивших «Спутник V».

Утконос оказался генетической смесью млекопитающих, птиц и рептилий.

Стало известно, почему сперматозоиды двигаются по прямой.

Аборты и наука: что будет с детьми, которых родят.

Загрузка...