Для того чтобы спать, мозг не нужен — к такому выводу пришли учёные из Калифорнийского технологического института (California Institute of Technology). На примере медуз рода Cassiopea они показали, что впадать в состояние, подобное сну, могут даже существа, у которых нет центральной нервной системы. Результаты исследования опубликованы в журнале Current Biology.
Происхождение и назначение сна — одна из самых больших тайн. Сон знаком людям, мышам и даже мухам, однако учёные до сих пор не поняли, зачем животным проводить значительную часть дня в неподвижности, оставаясь уязвимыми для хищников. Одни предполагают, что сон помогает организму восстановиться, другие — что без него был бы невозможен процесс обучения и запоминания. Но специалисты Калтеха не стали касаться этих вопросов. Их интересовало другое: все ли животные спят?
Даже по этому поводу среди учёных нет согласия. Позвоночные могут спать, но как с этим обстоят дела у беспозвоночных, неясно. Предыдущие исследования показали, что фруктовые мушки и круглые черви Caenorhabditis elegans периодически дремлют, но эти результаты убеждают не всех. А сон у более примитивных существ — например, губок или медуз — и вовсе кажется чем-то фантастическим. «Мы хотели выяснить это раз и навсегда», — говорит один из авторов работы, доктор Пол Стернберг (Paul Sternberg).
В качестве подопытного организма учёные выбрали медуз рода Cassiopea, поскольку у них есть нервная сеть, но нет мозга. Cassiopea по-английски называют «перевёрнутой медузой», потому что она не любит плавать, а предпочитает «сидеть», опираясь брюшком на дно. Как и у остальных медуз, мышцы кассиопеи сокращаются, и учёные решили проверить, продолжается ли этот процесс непрерывно или всё-таки иногда останавливается.
«Однажды ночью мы сняли их на айфон», — рассказывает член научной группы Рави Нат (Ravi Nath). Исследователи записали пару коротких роликов — один днём, другой ночью — посчитали количество сокращений и заподозрили, что медузы спят: ночью они «пульсировали» реже. Тогда учёные установили камеры и снимали 23 медузы на протяжении 6 суток. Животные по-прежнему затихали по ночам, но брошенная в аквариум еда быстро их будила. «Как аромат кофе, проникающий в сознание поутру», — комментирует Стернберг. Члены научной группы заключили: такое лёгкое пробуждение означает, что медузы действительно спят, а не впадают в подобие комы.
В ходе другого эксперимента учёные помещали медуз в полихлорвиниловые трубки, закрытые сеткой и держали на 2 сантиметра ниже поверхности воды. Через некоторое время, когда животные привыкали, трубки резко опускали вниз, и кассиопеи оставались плавать наверху. Им это не нравилось. Днём животные сразу начинали «пульсировать» и быстро опускались обратно на сетку, но по ночам до того момента, когда мышцы начинали сокращаться, проходило втрое больше времени — как будто медузы ещё не до конца пришли в себя. Такая замедленная реакция типична для спящих животных.
Как и остальные любители подремать, медузы с трудом переносят бессонные ночи. Учёные не давали животным спать по шесть или двенадцать часов, направляя на них струю воды раз в 20 минут. На следующий день кассиопеи были менее активными, но если им удавалось выспаться, они возвращались в норму и начинали «пульсировать» с прежней частотой. Исследователи заключили, что медузы действительно спят, но, получив ответ на один вопрос, они тут же придумали множество новых. Могут ли дремать одноклеточные организмы? А многоклеточные животные, у которых нет нейронов? Теперь Стернберг и его коллеги намерены провести опыты на губках и простейших — это позволит пролить свет на эволюционное происхождение сна.
