Meduze roda Cassiopea pokazale su ritam aktivnosti sličan spavanju čak i bez prisustva mozga.
Istraživanja su identifikovala smanjenu reakciju i usporene otkucaje kao pokazatelje sna kod ovih životinja.
Obrnuta naglavačke, meduza se lagano njiše u plitkoj laguni, ritmično stežući svoju prozirnu "kapu". Ipak, tokom noći, taj ritam opada sa oko 36 pulsa u minutu na približno 30, a životinja ulazi u stanje koje, uprkos nedostatku mozga, podseća na san.
Novo istraživanje objavljeno u časopisu Nature Communications pratilo je ove uspone i padove kod meduza iz roda Cassiopea, koje postoje najmanje 500 miliona godina, kao i kod morske zvezdane anemone ili aktinije (Nematostella vectensis). Rezultati istraživanja mogu pomoći u rešavanju dugogodišnje debate među biologima o funkciji sna.
Dokazi iz ranijih istraživanja kod kičmenjaka već pokazuju da san ima ulogu u čišćenju metaboličkih otpada i popravci DNK u nervnim ćelijama.
San popravlja DNK oštećenja
Istraživanja na miševima i ribama zebrastim pokazala su da san omogućava neuronima da poprave oštećenja nastala tokom budnog perioda.
Novo istraživanje sada pokazuje da sličan proces postoji i kod meduza i aktinija. Dok su budne, u njihovim nervnim ćelijama se nakupljaju DNK oštećenja, a san omogućava njihovu popravku.
Ovaj nalaz pomera poreklo sna više od 600 miliona godina unazad, pre nego što su se meduze i srodne vrste odvojile od linije koja je dovela do crva, insekata i kičmenjaka.
Istraživanje sugeriše da je san nastao kao način zaštite ćelija, pre nego što su se razvili mozak, oči ili bilateralna simetrija tela.
Istraživači su prvo morali da odrede kada meduze i aktinije spavaju. Čak i dok odmaraju, mišići im i dalje podrhtavaju, pa su životinje snimali infracrvenom kamerom i stimulisali belom svetlošću ili malom dozom hrane.
Meduze koje su pulsirale ispod 37 otkucaja u minutu najmanje tri minuta, i aktinije koje su ostale nepomične osam minuta, reagovale su sporije, što odgovara univerzalnom kriterijumu "smanjene reakcije" za san.
Da bi proverili vezu između sna i popravke DNK, istraživači su obojili nervne ćelije i pratili oštećenja. Broj DNK razaranja dostizao je vrhunac na kraju aktivnog perioda i opadao nakon odmora.
Kada su životinje držali budnima, oštećenja su se povećala, a san narednog dana bio je duži - slično ljudskoj potrebi da "nadoknadimo" propušteni san.
Izlaganje UV-B zračenju udvostručilo je DNK oštećenja, što je takođe izazvalo dodatni san.
Dodavanje melatonina u vodu izazvalo je dremku
Dodavanje melatonina u vodu, hormona poznatog ljudima koji pomaže kod problema sa spavanjem, izazvalo je dremku i kod meduza i aktinija, dok je njihov uobičajeni period odmora ostao nepromenjen. Ovaj nalaz je iznenađujući jer pokazuje da sanotvorna uloga melatonina postoji i kod životinja bez mozga, sugerišući da je evoluirala mnogo ranije nego što se mislilo.
Ukratko, dok je životinja budna, nervne ćelije se oštećuju, a san pruža period "senzorne pauze" tokom kojeg enzimi popravljaju DNK. Ovo objašnjava zašto hronični nedostatak sna kod ljudi i drugih životinja može da vodi ka neurodegeneraciji i akumulaciji oštećenja u ćelijama.
Osnovna funkcija sna - zaštita DNK
Ako meduzama treba san da očuvaju svoje nervne mreže, to znači da potreba za spavanjem verovatno prethodi evoluciji mozga i složenih telesnih funkcija. Drevni noćni periodi za obnavljanje mogli su biti ključni za preživljavanje, dok su organizmi koji su ih preskočili možda nagomilavali mutacije i gubili kontrolu nad osnovnim životnim funkcijama.
Iako je istraživanje sprovedeno u laboratorijskim uslovima i jednoj laguni na Floridi, sledeći korak bi bio da se potvrdi da se popravka DNK tokom sna odvija i kod drugih životinja, u različitim okruženjima - od hladnih i dubokih voda do mutnih staništa.
Nova otkrića potvrđuju da je zaštita DNK verovatno osnovna, najstarija funkcija sna, dok druge uloge, poput konsolidacije sećanja, dolaze tek kasnije u evoluciji složenih nervnih sistema.
