Jedną z wielkich, nierozwiązanych tajemnic w nauce jest właśnie to, dlaczego ludzie i inne zwierzęta śpią. Istnieje wiele hipotez: uważa się, że sen jest ważny w procesie regeneracji naszych narządów i kluczowy w rozwijaniu wspomnień. Ale nie jest jasne, dlaczego tak bardzo potrzebna konserwacja ma miejsce dopiero po tym, jak wpadniemy w nieprzytomny stan, czyniąc nas podatnymi na drapieżniki. Jednym ze sposobów rozwiązania zagadki snu jest zbadanie jej pochodzenia, a nowe badanie w czasopiśmie Nature obejmujące danio pręgowanego ujawnia, że wzór snu znaleziony u ludzi i wielu innych zwierząt ewoluował co najmniej 450 milionów lat temu.
Naukowcy zbudowali specjalny fluorescencyjny mikroskop świetlny, który może obrazować całą maleńką rybę do pojedynczych komórek. Inżynierowie genetycznie zmodyfikowali także ryby, aby ich mięśnie i neurony zapaliły się w obecności wapnia, który jest uwalniany, gdy komórki te są aktywne. Następnie unieruchomili śpiącego dwutygodniowego danio pręgowanego, które są przezroczyste, w roztworze agarowym. Udało im się także rejestrować tętno, ruchy gałek ocznych, napięcie mięśniowe i inne dane za pomocą opracowanego przez nich aparatu do badania snu opartego na fluorescencji.
Odkryli, że ryby przechodziły cykle snu podobne do ludzi, w tym okresy, które zespół nazwał „snem w zwolnionym tempie” i „snem fal rozchodzących się”. Chociaż nie wykazywały przypadkowego ruchu gałek ocznych (REM), który jest wszechobecny u ssaków, ich oczy wycofały się w swoich gniazdach. Jednak ich podpisy w mózgu i mięśniach oraz hormony regulujące sen były podobne do występujących u ssaków. „Tracą napięcie mięśniowe, spada bicie serca, nie reagują na bodźce - jedyną prawdziwą różnicą jest brak szybkiego ruchu gałek ocznych podczas snu REM”, powiedział starszy autor Philippe Mourrain z Uniwersytetu Stanforda w komunikacie prasowym.
Badanie sugeruje, że podstawy snu pojawiły się, zanim ssaki i ryby odeszły od zamieszkującego ocean wspólnego przodka 450 milionów lat, około 150 milionów lat wcześniej, niż wcześniej sądzono. „Te podpisy [snu] naprawdę pełnią ważne funkcje - choć możemy nie wiedzieć, czym one są - które przetrwały setki milionów lat ewolucji”, mówi pierwsza autorka badania, Louis Leung, badacz snu w Stanford, powiedziała Tinie Hesman Saey w Science News .
„Naprawdę nie spodziewaliśmy się tak wielu podobieństw do snu u ludzi i ssaków”, mówi Mashrain Kashmira Gander w Newsweeku . „Widzieć, na żywym kręgowcu, złożona choreografia aktywności mózgu i mięśni podczas przejścia w stan czuwania i snu była oszałamiająca”.
Odkrycie to oznacza, że naukowcy mogą być w stanie wykorzystać małą rybkę - już niezbędną w laboratoriach naukowych - do badania zaburzeń snu i testowania leków na sen. Obecnie wiele badań opiera się na myszach, które są nocne, w celu zbadania snu. Leung mówi w komunikacie prasowym, że ryba może być lepszym sposobem na zastąpienie człowieka przez ludzi. „Ponieważ sygnatury neuronowe ryb są w zasadzie takie same jak nasze, możemy wykorzystać informacje o nich do wygenerowania nowych potencjalnych klientów na badania nad lekami”, mówi. „Ponieważ danio pręgowany jest dobowy jak ludzie, być może bardziej biologiczne jest porównywanie snu rybnego z ludzkim pod pewnymi względami.”
Podczas gdy nowa technologia wykorzystywana do obrazowania śpiących ryb jest szeroko chwalona, Jenny Howard z National Geographic donosi, że nie wszyscy uważają, że cykle snu u ryb są analogiczne do ssaków. Po pierwsze, naukowiec snu Jerry Siegel z University of California w Los Angeles zwraca uwagę, że badacze przyglądali się bardzo młodym rybom, a wzorce snu u nieletnich i dorosłych są prawie zupełnie inne w królestwie zwierząt.
„Nie można po prostu powiedzieć, że sen jest snem”, mówi, wskazując, że wśród ssaków wzorce snu są niezwykle zróżnicowane: niektóre gatunki dostają trzy godziny przymknięcia oka na dzień, a inne odpływają przez 20 godzin. Niektóre zwierzęta mają cykle REM, a niektóre nie.
Mourrain jest jednak bardziej optymistyczny w kwestii wykorzystania małego pływaka w badaniach snu, nawet jeśli nocne czynności danio pręgowanego nie są dokładnie takie same jak u ludzi. „Ludzie zapominają, że wszystkie kręgowce są bardzo podobne w swojej organizacji ciała i narządach”, mówi Gander z Newsweeka . „Nie tylko dzielimy kręgosłup chroniący nasz rdzeń kręgowy, reszta mózgu, a neurochemia umożliwiająca neuronom komunikację jest wyjątkowo zachowana”.
Wskazuje, że ryby są już wykorzystywane w wielu badaniach medycznych, w tym w badaniach sercowo-naczyniowych i nowotworowych, i uważa, że to badanie pokazuje, że można je również wykorzystać w badaniach snu i neurologii.
