Bez mózgu też da się spać

Tegoroczna Nagroda Nobla z zakresu medycyny i fizjologii trafiła do badaczy zegara biologicznego. Przypomniała nam, profesjonalnym pracoholikom, nocnym markom, że jest czas na wszystko pod słońcem. Na aktywność i jej brak. Na dzień i noc. Na pracę i sen. I jeśli sobie tego czasu nie damy, każda nasza komórka to odczuje. Każda będzie z tego powodu chora, bo każda ma w sobie precyzyjny mechanizm molekularny zapewniający doskonałe, zsynchronizowane i samoregulujące się następowanie po sobie czasu. Wypoczynku wymaga nie tylko nasz mózg.

Zalety meduzy

Nie śpimy jedynie po to, by nam się „poukładało w głowie”, by na spokojnie zanalizować i zapamiętać przeżyte chwile. Aby się o tym przekonać, trzeba było sięgnąć w badaniach nad aktywnością dobową po zwierzęta bezmózgie, a już tkankowe. Najprostszym dostępnym stworzeniem tego typu są jamochłony. Tu zaś – by badać stworzenie aktywnie zdobywające pokarm i poruszające się – uwaga musi skupić się na meduzach. Innymi formami tego prymitywnego i bardzo starego ewolucyjnie typu zwierząt są na stałe umocowane w podłożu i mnożące się na ogół bezpłciowo polipy.

To ważne, bo sen – najprościej definiując – jest czasem niższej aktywności. Z takiej przesłanki wyszli doktoranci z CalTech w Pasadenie (USA), kierowani przez prof. Leę Goentoro. Badane przez nich zwierzęta z rodzaju Cassiopea zwane są też parzydełkowcami. Tę nazwę zawdzięczają zdolności do paraliżowania czy uśmiercania ofiary za pomocą komórek produkujących specjalny jad i wyposażonych w strukturę umożliwiającą jego „wstrzyknięcie”.

U meduz, najprymitywniejszych na Ziemi posiadaczy tkanek, da się wyróżnić nie tylko komórki nabłonka, nerwowe, ale i mięśniowe czy skórno-mięśniowe, zmysłowe i wiele innych. Działają one poprzez identyczne jak u nas mechanizmy molekularne i biochemiczne. Meduza zatem odpowie na bodziec, np. ucieknie przed ukłuciem, rażącym światłem, zmieni pozycję ciała dzięki organom działającym tak jak ludzkie ucho wewnętrzne, zapewniające równowagę. Jako zwierzę wolno żyjące i aktywnie poszukujące pokarmu potrafi również w sposób skoordynowany poruszać swoimi galaretowatymi ramionkami otaczającymi otwór gębowy i parasolem swego ciała. Komórki nerwowe meduzy nie tworzą żadnych istotnych skupień (węzłów) zdolnych do koordynacji odbieranych zmysłowo (dotykowo i zapachowo) bodźców z odpowiedzią typu ruchowego. Nie zapamiętują i nie można ich „trenować”.

Skutki zarwanej nocy

Wybrane przez doktorantów z CalTech Cassiopea są meduzami „odwróconymi”. Tkwią zawieszone w wodach tropikalnych, zwrócone otworem gębowym i ramionkami do góry. Gościnnie przyjmują w swym ciele glony, z którymi żyją w trwałej symbiozie. W dzień meduzy te pulsują raz na sekundę. Pozwala to im na pochłanianie pożywienia oraz pozbywanie się niestrawionych resztek.

Naukowcy umieścili 23 meduzy w specjalnie skonstruowanym akwarium, pozwalającym monitorować pulsowanie każdej z nich z osobna non stop przez tydzień. Okazało się, że w nocy ciała meduz pulsowały niemal dwukrotnie wolniej niż w dzień. By stwierdzić, jak głęboko meduzy potrafią zasnąć, naukowcy o różnych porach ostrożnie podnosili ich ciała z ulubionej pozycji przy dnie akwarium i obserwowali, jak szybko zwierzę zechce tam powrócić. W nocy meduzy potrzebowały czasem minuty albo i więcej, by zacząć płynąć w dół. Raz jednak obudzone, stymulowane podobnie pół minuty później, niemal natychmiast podejmowały powrót do ulubionego siedliska. Zbadano również, co dzieje się z meduzami, jeśli nie pozwoli się im spokojnie spać. W tym celu w nocy wodę w akwarium poruszano, wywołując co 20 minut falę. I tak przez 6 lub 12 godzin. Poranek po takiej nocy charakteryzował się znacznie obniżoną aktywnością dzienną. Efekt był silniejszy, gdy cała meduzia noc była zarwana przez bezlitosnych a dociekliwych doktorantów. Być może – a to wymaga dalszych badań – za wszystkie te zmiany zachowania meduz odpowiadają wyłącznie ich komórki pobudliwe (odbierające bodźce świetlne, a więc to, co odróżnia dzień od nocy) czy wyłącznie komórki nerwowe. Da się wtedy powiedzieć, że choć mózg do snu jest zbędny, to jednak jakieś neurony mieć trzeba.•