Ультрафиолет и мутагены заставляют медуз спать больше: защитный механизм, общий для всех

Сон оказался необходим не только существам со сложным мозгом, но и организмам, чья анатомия на первый взгляд кажется максимально примитивной. Новые данные показывают: даже медузы, не имеющие ни мозга, ни выделенного анального отверстия, регулярно погружаются в полноценный сон — и делают это не из "лени", а ради защиты своих клеток.

Об этом говорится в исследовании ученых из Университета Бар-Илан в Израиле, опубликованном в журнале Nature Communications. Работа проливает свет на возможное эволюционное происхождение сна и указывает на его фундаментальную биологическую роль.

Сон древнее, чем считалось

Авторы исследования исходят из того, что книдарии — тип животных, к которому относятся медузы и морские анемоны, — отделились от линии, ведущей к человеку, около миллиарда лет назад. При этом у этих организмов отсутствует централизованный мозг: вместо него тело пронизывает распределенная нейронная сеть.

Тем не менее ученые зафиксировали у книдарий состояния, соответствующие сну: снижение активности, замедленную реакцию на стимулы и суточные ритмы покоя. Медузы, как выяснилось, спят преимущественно ночью и дополнительно дремлют около полудня, тогда как их близкие родственники — морские анемоны — отдыхают в иное время суток.

Цена покоя и его польза

Сон, как отмечают исследователи, связан с очевидными рисками: снижением бдительности и уязвимостью перед хищниками.

"Эволюция сна сопровождалась серьезными компромиссами в плане приспособленности, такими как снижение осведомленности об окружающей среде и уязвимость перед хищниками", — объясняют хронобиолог Рафаэль Агильон и его коллеги.

Однако эксперименты показали, что лишение сна у перевернутой медузы Cassiopea andromeda и морской анемоны Nematostella vectensis приводит к росту повреждений ДНК в нейронах. Этот эффект наблюдался как в лабораторных условиях, так и в естественной среде обитания.

Сон как защита генома

Более того, при усилении клеточного стресса — например, под действием ультрафиолетового излучения или мутагенов — книдарии начинали спать больше. Это позволило авторам предположить, что сон выполняет защитную функцию, помогая сохранять стабильность генома.

Эксперименты с мелатонином показали аналогичный эффект: после его введения животные увеличивали продолжительность сна, а уровень повреждений ДНК снижался. По мнению ученых, книдарии используют систему регуляции сна, сходную с человеческой, синхронизируя биологические ритмы со сменой дня и ночи.

Универсальный механизм жизни

Исследователи приходят к выводу, что даже простейшим нервным системам необходим период покоя для восстановления.

"Недостаток сна, ультрафиолетовое излучение и мутагены усиливали повреждение ДНК нейронов и потребность во сне", — пишут авторы.

Полученные данные позволяют рассматривать сон как один из древнейших механизмов защиты клеток, возникший задолго до появления мозга в привычном понимании.