Что было первым: сон или мозг?

В исследовании, которое могло бы помочь понять эволюционное происхождение сна у животных, международная группа исследователей показала, что крошечные водяные гидры, обитающие в воде, не только имеют признаки состояния, похожего на сон, но и несмотря на отсутствие центральной нервной системы, также реагируют на молекулы, связанные со сном у более развитых животных.

«Сейчас мы имеем веские доказательства того, что животные, наверное, нуждались заснуть еще до того, как развили мозг», — говорит Тайчи К. Ито, доцент факультета искусств и наук университета Кюсю (Kyushu) в Японии и руководитель исследования, о котором сообщается в Science Advances.

Хотя подобный сна состояние также обнаружили у медуз, новое исследование исследователей из Университета Кюсю в Японии и Ульсанського национального института науки и техники в Корее выявило, что несколько химических веществ, которые вызывают сонливость и сон даже у людей, подобны, как должно вид Hydra vulgaris.

«Принимая во внимание наши выводы и предварительные данные по медуз, мы можем сказать, что эволюция сна не зависит от эволюции мозга»— утверждает Ито.

«Остается много вопросов относительно того, как у животных появился сон, но гидры является простой существом для дальнейшего изучения детальных механизмов, производящих сон у животных без мозга, чтобы помочь, возможно, когда дать ответы на эти вопросы».

Длиной всего несколько сантиметров гидры имеют диффузную сеть нервов, но им не хватает централизации, ассоциированной с мозгом.

Хотя сон часто контролируется на основе измерения мозговых волн, это невозможно для крошечных животных без мозга.

В качестве альтернативы, исследователи использовали видеосистему для отслеживания движения, чтобы определить, когда гидры находятся в состоянии сна, характеризующееся уменьшенным движением, который может быть нарушен вспышкой света.

Вместо того, чтобы повторяться каждые 24 часа, как циркадный ритм, исследователи обнаружили, что гидры демонстрируют четырехчасовой цикл активных состояний, подобных сна.

Что еще важнее, исследователи обнаружили много сходств, связанных с регуляцией сна на молекулярном и генетическом уровне, независимо от наличия мозга.

Кроме того, исследователи могли использовать вибрации и перепады температур, чтобы нарушить сон ги и вызвать признаки недосыпа, что привело к тому, что гидры спали дольше в течение следующего дня и даже было подавлено их пролиферацию клеток.

Исследуя более пристально, исследователи обнаружили, что депривация сна привела к изменениям в экспрессии 212 генов, в том числе связанного с PRKG — белком, который участвует в регуляции сна у широкого круга животных, включая мышей, плодовых мушек и нематод.

Нарушение генов плодовых мух, похоже, имеют общее эволюционное происхождение из связанными со сном у ги, и дальнейшее исследование таких генов может помочь выявить неизвестные в настоящее время гены, связанные со сном, у животных с мозгом.

«В совокупности эти эксперименты дают веские доказательства того, что животные получили механизмов, связанных со сном, к эволюционному развитию центральной нервной системы и многие из этих механизмов были сохранены по мере эволюции мозга»— говорит Ито.