Важливість фаз спокою Сплячі медузи та поїдання слонів ()

Про переваги фаз спокою та про те, як деякі види тварин все ще можуть обійтися без них

Від Френка Уфена
11.11.2017
Час читання: 7 хв.

Кассіопея андромеда, вид парасолькових медуз, є архаїчною і досить химерною живою істотою. Він живе в тропічних водах, де здебільшого залишається на дні і періодично перекачує багату поживними речовинами воду в своє тіло кільцеподібними м’язами парасольки. У неї немає ні очей, ні вух, ні серця, по її тілу не тече ні краплі крові, вона становить від 98 до 99 відсотків води, і їй доводиться обходитися без мозку. І все ж у цього надзвичайно примітивного книдарі є щось спільне з людьми: їм потрібен регулярний сон. До цього висновку нещодавно дійшла група біологів на чолі з Лією Генторо з Каліфорнійського технологічного інституту в Пасадені. Про результати своїх досліджень вчені повідомляють у журналі "Current Biology" (DOI: 10.1016/j.cub.2017.08.014).

Коли дослідники цілодобово спостерігали парасольку-медузу за допомогою відеокамер, вони виявили характерну ознаку ритму неспання і сну: вночі тварини скорочували свої кругові м’язи лише 39 разів на хвилину замість 58. Крім того, вони не так швидко реагували на зовнішні подразники вночі, як вдень. І коли медузи-парасольки неодноразово здивовувались затяжками води протягом ночі, наступного ранку вони спокійно ставали і неодноразово робили перерви. Очевидно, вони намагалися наздогнати пропущений сон.

“Наскільки нам відомо, наше відкриття є першим прикладом сноподібного стану в живій істоті з дифузно мережевими нервовими клітинами. Це говорить про те, що такий стан існував ще до розвитку центральної нервової системи », - пишуть Леа Генторо та її колеги. Чи означає це, що сон вперше виникає з живими істотами, що мають нейрони, чи сплять навіть рослини, залишається дослідити.

Чому живі істоти взагалі сплять і чому одні це роблять майже весь час, а інші майже ніколи, все ще залишається великою загадкою.

Двопалі лінивці потурають розкоші спати близько 20 годин на день. Такі хижаки, як леви, тигри чи ягуари, дозволяють собі більше 12 годин сну на день. З іншого боку, травоїдні тварини, яким доводиться постійно стежити за хижаками, можуть дозволити собі щонайбільше кількох годин сну.

Існує безліч доказів того, що сон повинен відігравати ключову біологічну роль. Але донині загадка не розгадана щодо того, яку функцію призначена для неї еволюція.

Згідно з екологічною теорією, біолог США з якої Джеррі Зігель є одним з найвидатніших прихильників, сон в першу чергу призначений для того, щоб змусити тварин залишатися без діла в той час доби, коли у них найгірший шанс знайти їжу і коли ризик найбільше для них - це зустріти своїх ворогів.

Однак проти цієї гіпотези - лише той факт, що значна кількість видів тварин підтримує цикл неспання і сну протягом року, хоча умови їх життя суттєво змінюються від сезону до сезону. Не менш сміливим є твердження, що сон має завдання підтримувати екологічний баланс. Відповідно до цього, еволюція передбачила б довгий сон для тих хижаків, які могли б загрожувати популяціям своєї здобичі внаслідок надмірного полювання. Фактичні звички сну ряду видів тварин - починаючи з двопалого лінивця - суворо контрастують з цією гіпотезою.

Існує також припущення, що сон може бути механізмом зменшення споживання енергії. Ця дипломна робота може багато чого запропонувати. Однак люди навряд чи виграють від цього ефекту, і кількість калорій, збережених дозуванням, досить мала. "За одну ніч ми економимо стільки калорій, скільки містить шматочок тосту", - говорить Юрген Цюллі з Центру медицини сну в Університеті Регенсбурга. Тим не менше, для теплокровних тварин, яким доводиться витрачати багато енергії, щоб підтримувати температуру тіла вище температури навколишнього середовища, навіть невелике зменшення споживання, очевидно, є перевагою в боротьбі за виживання. Насправді ряд таких ссавців, які населяють холодні кліматичні зони і які швидко охолоджуються через несприятливий взаємозв'язок між поверхнею тіла та об'ємом тіла, сплять надзвичайно довго.

Однак цю теорію важко пояснити, чому холоднокровні плазуни та земноводні і чому навіть такі безхребетні, як краби, бджоли чи плодові мухи, так чи інакше сплять. В іншому випадку застосовується таке: Тварини в основному не зменшують споживання енергії звичайним сном, а завдяки сплячці, сплячці, жорсткому зимовому або літньому сну.

Те, що сон повинен дати організму можливість відновлюватися, є остаточною гіпотезою, яка може базуватися на численних висновках. Очевидно, що ріст клітин прискорюється під час сну, працюють різні механізми відновлення, продукти метаболізму, що накопичилися протягом дня, руйнуються, а імунна система використовує нічні години для зміцнення своїх захисних сил. Але на сьогоднішній день чітко не доведено, що людям, які постійно займаються важкою фізичною роботою, потрібно багато спати.

Молоді зеброві зяблики вчаться співати, широко залучаючись до співочих навичок старшої моделі. Спочатку вони тижнями уважно його слухають і запам’ятовують схеми співу. Тільки тоді вони пробують себе як співаки, відточуючи свої співи, поки майже повністю не погоджуються з шаблонами. Як недавно виявили психолог Сільван Шенк та біолог Девід Марголіаш, молоді зеброві зяблики найбільше прогресують у навчанні співати, коли вони дрімають. Ті самі групи нейронів, що активізуються, коли молоді птахи виконують вправи на спів вдень, також працюють з повною швидкістю вночі. “Ми віримо, що птахи мріють співати. Ви, мабуть, можете врятувати, які нервові клітини активні під час співу вдень, а потім репетирувати вночі », - пояснює Даніель Марголіаш.

Здається, що люди теж дізнаються важливі речі уві сні. Згідно з уявленнями лікаря сну Яна Борна, мозок завжди зайнятий, коли свідомість вимкнена, передаючи інформацію з короткочасної пам’яті в довготривалу пам’ять, пов’язуючи їх між собою, класифікуючи та оцінюючи; це також сприяє набуттю та вдосконаленню навичок шляхом неодноразового перемотування програм дій, на яких вони базуються. Деякі висновки також свідчать про те, що технічні роботи проводяться в мозку під час фаз сну, очищаються та очищаються від марних синаптичних зв’язків. «Щодня, - пояснює нейролог Джуліо Тононі, - ми дізнаємось більше, ніж думаємо. Тонни досвіду залишають свій слід, змінюючи, в основному, зміцнюючи синапси. Чудово, що у вас може бути стільки синаптичних слідів у мозку, але вони мають свою ціну: синапсам потрібні білки та жири, простір та енергія ".

Той факт, що свідомість вимикається уві сні і мозок навряд чи турбує зовнішні сенсорні подразники, імовірно, дає змогу своєрідну офлайн-обробку збереженої інформації. За словами дослідника сновидінь Джонатана Вінсона, людський мозок, таким чином, може отримати таку обчислювальну потужність, якої він не зміг би зробити під час неспання, оскільки для цього потрібні величезні ресурси.

Висновок: Сон - це ще багато загадок. Але з того, що ми зараз знаємо, можна зробити один висновок: Сон не виконує одну функцію, він має кілька завдань - і чим більше розвинена жива істота, тим більше є.

Ця стаття важлива! Збережіть цю журналістику!

Спеціальні часи вимагають спеціальних заходів: Через коронарну кризу та наслідки в основному паралізованого суспільного життя ми вирішили зробити весь вміст нашого веб-сайту безкоштовно доступним для всіх протягом обмеженого часу. Тим не менше, нам потрібні фінансові ресурси, щоб продовжувати звітувати для вас.

Допоможіть нам зробити нашу журналістику можливою і в майбутньому! Підтримайте зараз лише кількома клацаннями миші!