Meduzele, animale marine nevertebrate, nu au creier, iar sistemul lor nervos este foarte rudimentar, dar cu toate acestea și ele dorm, conform unui studiu publicat în ultimul număr al revistei Current Biology, scrie Agerpres.ro.

Dacă concluziile acestui studiu vor fi confirmate de cercetări ulterioare, meduzele devin primele animale observate de știință care, deși nu au sistem nervos central, totuși dorm. Această descoperire susține teoria că somnul este o proprietate emergentă a neuronilor — cu alte cuvinte, somnul este ceva caracteristic rețelelor de celule nervoase, oricât de simple ar fi acestea.

"Caracterul de noutate al acestui studiu este legat de faptul că aceste animale, care se află la o distanță evolutivă foarte mare față de oameni, sau de alte animale superioare, dispun de un astfel de mecanism comportamental", conform co-autorului acestui studiu, Claire Bedbrook, cercetătoare în bioinginerie la Institutul Tehnologic din California (Caltech).

Somnul este un mecanism crucial pentru supraviețuire, însă deocamdată nu sunt cunoscute în întregime efectele sale și nici modul în care a apărut și s-a transmis de-a lungul evoluției. Un studiu publicat în 1995 în revista Behavioural Brain Research descoperea că șoarecii care sunt privați de somn mor în cel mult trei săptămâni. Animale foarte simple, așa cum este viermele Caenorhabditis elegans, care dispune de un sistem nervos rudimentar, format din doar 302 neuroni, duce o viață în care ciclurile de activitate se succed cu cele de repaus care sunt foarte similare stării de somn.

Ravi Nath, cercetător la Caltech și co-autor al acestei cercetări, studiază de obicei stările similare somnului la viermii C. elegans. Alături de colegul său Paul Sternberg, Ravi Nath s-a întrebat dacă ar putea exista stări similare somnului chiar și la animale mai simple decât aceste nematode. Așa au ajuns la meduze. Un alt cercetător de la Caltech, Michael Abrams, creștea meduze în laborator în cadrul unui proiect științific diferit. El a observat că meduzele din genul Cassiopea par să fie mai puțin active pe timpul nopții. Meduzele Cassiopea își petrec marea majoritate a vieții stând răsturnate pe fundul oceanului sau (în acest caz) al acvariului, producând pulsații o dată pe secundă, conform lui Abrams. Acest mod de viață sedentar face ca meduzele din această specie să fie foarte ușor de urmărit din punct de vedere comportamental.

Abrams și Nath și-au unit forțele cu Claire Bedbrook pentru a studia comportamentul acestor meduze. Pentru a demonstra că și meduzele dorm, ei trebuiau să verifice dacă starea de repaus a acestor organisme îndeplinește criteriile necesare pentru somn: activitate scăzută care este rapid reversibilă, spre deosebire de comă sau de pierderea cunoștinței; reacții reduse la stimuli externi, prin comparație cu starea de veghe, și reglaj homeostatic, adică existența unei stări premergătoare somnului și care conduce la somn și respectiv faptul că aceste meduze au nevoie de somn pentru a trăi.

Pentru a evalua activitatea acestor meduze, cercetătorii au observat frecvența pulsațiilor emise de 23 de meduze timp de șase zile și nopți consecutive. Ei au observat că această frecvență a scăzut cu 32% pe timpul nopții, de la aproximativ 1.155 pulsații în 20 de minute, până la 781 de pulsații în același interval de timp, noaptea. Atunci când cercetătorii au hrănit meduzele pe timpul nopții, acestea au trecut rapid la ritmul diurn de pulsații, ceea ce demonstrează că această stare de repaus din timpul nopții este foarte ușor reversibilă.

Pentru a testa reacțiile reduse la stimulii externi în perioada de repaus, cercetătorii au introdus meduzele în niște mici containere etanșe pe care le-au răsturnat pe timpul nopții, după ce meduzele intrau în starea de repaus, dar și în timpul zilei, pentru a observa diferențele. Odată răsturnate containerele, meduzele rămâneau suspendate în apă și începeau să înoate spre partea de jos a containerului pentru a-și relua poziția preferată, răsturnată. În timpul zilei, meduzele reacționau în medie la 2 secunde după ce containerul în care se aflau era răsturnat și începeau să înoate spre partea de jos. În timpul nopții însă, ele reacționau după aproximativ 6 secunde, ca și cum ar fi fost trezite din somn și aveau nevoie de mai mult timp pentru a se dezmetici.

În ultimă instanță cercetătorii au dorit să verifice dacă comportamentul de somn la meduze se află sub control homeostatic. Întrebarea pusă era dacă meduzele vor fi "obosite" a doua zi după o noapte în care nu au fost lăsate să intre în starea de repaus. Pentru a răspunde la acest lucru, cercetătorii au trimis mici pulsiuni de apă spre meduze timp de câte 10 secunde, la fiecare 20 de minute. Ei au descoperit că meduzele "deranjate" astfel pe timpul nopții au pulsat într-un ritm cu 12% mai scăzut în primele 4 ore ale următoarei zile, ca și când le-ar fi fost greu să se mențină în starea de veghe. Atunci când cercetătorii au continuat să nu lase meduzele să "doarmă" și pentru a doua noapte consecutiv, acestea au devenit cu 17% mai puțin active în ziua următoare. După o singură noapte în care nu au mai fost tulburate, nivelul lor de activitate de a doua zi a revenit la normal.

O primă întrebare importantă care se desprinde din acest studiu este dacă comportamentul similar somnului observat la aceste meduze nu este cumva genul de comportament din care a evoluat somnul animalelor cu creiere dezvoltate și al omului. Oamenii de știință cunosc faptul că aceleași gene și molecule care controlează somnul la viermi și musculițe sunt active cu aceeași funcție și la pești și oameni, conform lui Ravi Nath. În cazul experimentului desfășurat pe meduze, cercetătorii au introdus în apa acestora melatonină și pirilamină antihistaminică, două substanțe care dau stări de somnolență în cazul oamenilor și al animalelor superioare. Ei au observat că și meduzele devin mai puțin active în prezența acestor substanțe, ceea ce sugerează că starea de somn a oamenilor și acestor animale foarte simple ar putea avea origini biologice și evolutive comune.

"Dacă această stare de repaus este întâlnită deopotrivă la nevertebrate, vertebrate și oameni, atunci care este numitorul comun? Ce au toate aceste viețuitoare în comun și le face să treacă periodic prin starea de somn?", se întreabă Claire Bedbrook.

Într-o etapă viitoare a studiului cercetătorii de la Caltech vor folosi electrozi pentru a monitoriza activitatea neuronală a meduzelor în timpul stării de somn. De asemenea, ei vor studia și alte specii de meduze pentru a observa dacă și acestea dorm. "Am dori să mai verificăm dacă și bureții marini, viețuitoare plasate imediat sub meduze pe scara evolutivă, au un comportament similar somnului" a adăugat Claire Bedrook. Bureții nu au deloc sistem nervos, dar dispun de o parte dintre genele rudimentare și proteinele care se găsesc în sistemele nervoase ale altor animale mai evoluate.