(Roos Koole/Moment/Getty Images) Es ist keine Frage, über die Sie vielleicht nachgedacht haben, aber was war zuerst da: Schlaf oder das Gehirn? Anders ausgedrückt: Können Organismen ohne Gehirn einschlafen? Basierend auf einer Studie über primitive, im Wasser lebende Lebensformen namens Hydra vulgaris , Wissenschaftler könnten endlich die Antwort haben.
Neue Forschungsergebnisse zeigen, wie diese winzigen Lebewesen in einen schlafähnlichen Zustand übergehen können, obwohl sie kein Gehirn haben – und das könnte uns viel darüber lehren, wie Tiere das Bedürfnis und die Fähigkeit zum Schlafen entwickelt haben.
Darüber hinaus stellte das Team hinter der Studie fest, dass die Chemikalien, die beim Menschen Schläfrigkeit hervorrufen, die gleichen Auswirkungen auf Menschen haben Hydra vulgaris , was trotz unserer großen Unterschiede auf eine biologische Verbindung zwischen den Arten schließen lässt.
„Wir haben jetzt starke Beweise dafür, dass Tiere das Bedürfnis zu schlafen erworben haben müssen, bevor sie ein Gehirn bekommen“, sagt der Biologe Taichi Itoh , von der Kyushu-Universität in Japan. „Basierend auf unseren Erkenntnissen und früheren Berichten über Quallen können wir sagen, dass die Schlafentwicklung unabhängig von der Gehirnentwicklung ist.“
Hydra vulgaris. (Przemyslaw Malkowski/CC BY-SA 3.0)
Der Forschung zu Quallen erwähnt ist eine von mehreren früheren Studien, die schlafähnliches Verhalten bei Organismen ohne Gehirn festgestellt haben. Allerdings haben Quallen eine fortgeschrittenere Nervenanordnung als Hydra vulgaris , scheinen einem zu folgen circadianer Rhythmus .
Das Team war sich nicht sicher, was es im einfacheren finden würde Hydra vulgaris Exemplare , welche Nerven haben, aber nur in einer primitiven, dezentralen Organisation
Mithilfe eines Videosystems zur Bewegungsverfolgung – und eines Lichtblitzsystems als Wecker – beobachteten die Forscher, wie die kleinen Kreaturen im Durchschnitt etwa alle vier Stunden in einen Schlafzyklus übergingen. Es scheint, dass sie etwas schneller abgenutzt sind als wir.
Die Hydras aussetzen Melatonin und der hemmende Neurotransmitter VORDERSEITE – beides löst bei vielen Tieren, auch beim Menschen, den Schlaf aus – und sorgte dafür, dass sie länger „dösten“. Im Gegensatz dazu ist die Exposition gegenüber Dopamin , was uns normalerweise aufweckt, tatsächlich erhöhte Schlafaktivität in den Hydras.
Diese Reaktionen geben Wissenschaftlern weitere Hinweise darauf, wie sich der Schlaf im Tierreich entwickelt haben könnte, sowohl vor als auch nach der Entwicklung des Gehirns lebender Organismen. Es ist nicht klar, ob das Nervennetz im Inneren desorganisiert ist Hydra vulgaris spielt eine Rolle oder nicht.
„Während einige Schlafmechanismen offenbar erhalten geblieben sind, haben andere möglicherweise während der Evolution des Gehirns ihre Funktion geändert.“ sagt Itoh .
Weitere Experimente mit Vibrationen und Temperaturänderungen störten erwartungsgemäß den Schlaf der Hydras – genauso wie wir, nachdem sie gestört wurden, schliefen sie am nächsten Tag länger, und Schlafstörungen beeinträchtigten sogar die Zellproliferation.
Die Expression von 212 Genen wurde durch diese Schlafstörung verändert, darunter eines namens PRKG: ein Protein, das bei vielen Tieren, darunter Mäusen und Fruchtfliegen, mit dem Schlafmuster verknüpft ist. Es besteht die Möglichkeit, dass weitere Studien bei einer ganzen Reihe von Tieren Gene aufdecken könnten, von denen wir noch nicht wissen, dass sie mit dem Schlafprozess zusammenhängen.
Unser eigenes Gehirn hat weitere Veränderungen durchgemacht als Sie vielleicht denken , und Wissenschaftler sind es immer neue Entdeckungen machen darüber, wie sich das Gehirn entwickelt hat – und welche Rolle es dabei spielt, unserem Körper zu sagen, wann es Zeit zum Schlafen ist.
„Es bleiben noch viele Fragen offen, wie der Schlaf bei Tieren entstanden ist, aber Hydras stellen ein einfach zu handhabendes Lebewesen dar, um die detaillierten Mechanismen, die den Schlaf bei hirnlosen Tieren hervorrufen, weiter zu untersuchen und möglicherweise eines Tages bei der Beantwortung dieser Fragen zu helfen.“ sagt Itoh .
Die Forschung wurde veröffentlicht in Wissenschaftliche Fortschritte .