Meduzele nu au sistem nervos central, însă şi ele dorm

Meduzele nu au sistem nervos central, însă şi ele dorm
Sursa: www.agerpres.ro Foto: livescience.com 26.09.2017 22:43
Meduzele, animale marine nevertebrate, nu au creier, iar sistemul lor nervos este foarte rudimentar, dar cu toate acestea şi ele dorm, conform unui studiu publicat în ultimul număr al revistei Current Biology, transmite Live Science.

Dacă concluziile acestui studiu vor fi confirmate de cercetări ulterioare, meduzele devin primele animale observate de ştiinţă care, deşi nu au sistem nervos central, totuşi dorm. Această descoperire susţine teoria că somnul este o proprietate emergentă a neuronilor — cu alte cuvinte, somnul este ceva caracteristic reţelelor 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 distanţă evolutivă foarte mare faţă 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 supravieţuire, însă deocamdată nu sunt cunoscute în întregime efectele sale şi nici modul în care a apărut şi s-a transmis de-a lungul evoluţiei. Un studiu publicat în 1995 în revista Behavioural Brain Research descoperea că şoarecii care sunt privaţi de somn mor în cel mult trei săptămâni. Animale foarte simple, aşa cum este viermele Caenorhabditis elegans, care dispune de un sistem nervos rudimentar, format din doar 302 neuroni, duce o viaţă în care ciclurile de activitate se succed cu cele de repaus care sunt foarte similare stării de somn.

Ravi Nath, cercetător la Caltech şi 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 şi la animale mai simple decât aceste nematode. Aşa au ajuns la meduze. Un alt cercetător de la Caltech, Michael Abrams, creştea meduze în laborator în cadrul unui proiect ştiinţific diferit. El a observat că meduzele din genul Cassiopea par să fie mai puţin active pe timpul nopţii. Meduzele Cassiopea îşi petrec marea majoritate a vieţii stând răsturnate pe fundul oceanului sau (în acest caz) al acvariului, producând pulsaţii o dată pe secundă, conform lui Abrams. Acest mod de viaţă sedentar face ca meduzele din această specie să fie foarte uşor de urmărit din punct de vedere comportamental.

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

Pentru a evalua activitatea acestor meduze, cercetătorii au observat frecvenţa pulsaţiilor emise de 23 de meduze timp de şase zile şi nopţi consecutive. Ei au observat că această frecvenţă a scăzut cu 32% pe timpul nopţii, de la aproximativ 1.155 pulsaţii în 20 de minute, până la 781 de pulsaţii în acelaşi interval de timp, noaptea. Atunci când cercetătorii au hrănit meduzele pe timpul nopţii, acestea au trecut rapid la ritmul diurn de pulsaţii, ceea ce demonstrează că această stare de repaus din timpul nopţii este foarte uşor reversibilă.

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

În ultimă instanţă 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 nopţii au pulsat într-un ritm cu 12% mai scăzut în primele 4 ore ale următoarei zile, ca şi când le-ar fi fost greu să se menţină în starea de veghe. Atunci când cercetătorii au continuat să nu lase meduzele să "doarmă" şi pentru a doua noapte consecutiv, acestea au devenit cu 17% mai puţin 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 şi al omului. Oamenii de ştiinţă cunosc faptul că aceleaşi gene şi molecule care controlează somnul la viermi şi musculiţe sunt active cu aceeaşi funcţie şi la peşti şi oameni, conform lui Ravi Nath. În cazul experimentului desfăşurat pe meduze, cercetătorii au introdus în apa acestora melatonină şi pirilamină antihistaminică, două substanţe care dau stări de somnolenţă în cazul oamenilor şi al animalelor superioare. Ei au observat că şi meduzele devin mai puţin active în prezenţa acestor substanţe, ceea ce sugerează că starea de somn a oamenilor şi acestor animale foarte simple ar putea avea origini biologice şi evolutive comune.

"Dacă această stare de repaus este întâlnită deopotrivă la nevertebrate, vertebrate şi oameni, atunci care este numitorul comun? Ce au toate aceste vieţuitoare în comun şi 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 şi alte specii de meduze pentru a observa dacă şi acestea dorm. "Am dori să mai verificăm dacă şi bureţii marini, vieţuitoare plasate imediat sub meduze pe scara evolutivă, au un comportament similar somnului" a adăugat Claire Bedrook. Bureţii nu au deloc sistem nervos, dar dispun de o parte dintre genele rudimentare şi proteinele care se găsesc în sistemele nervoase ale altor animale mai evoluate.

Ştiri similare

ULTIMELE ŞTIRI