Chociaż sen jest cyklicznym stanem u zwierząt posiadających układ nerwowy, to jego utrwalenie się w procesie ewolucji pozostaje wciąż jedną z zagadek biologii. Stwarza on bowiem wyraźne zagrożenie dla przetrwania. W czasie snu maleje istotnie świadomość tego, co dzieje się w otoczeniu, a to naraża zwierzęta na ataki drapieżników; sen zabiera również czas, który mógłby być przeznaczony na rozmnażanie się (i przetrwanie gatunku) oraz zdobywanie pożywienia.

W swoich wcześniejszych badaniach zespół naukowców z laboratorium prof. Liora Appelbauma oraz prof. Orena Levy’ego z Bar-Ilan University w Ramat Ganie (Izrael) stwierdził, że u rybek z gatunku danio pręgowany (Danio rerio) w trakcie czuwania gromadzą się w neuronach uszkodzenia DNA. Do uszkodzeń tych przyczyniają się różne czynniki, w tym między innymi promieniowanie UV czy nadmiar wolnych rodników (tzw. stres oksydacyjny), które powstają m.in. podczas procesów metabolicznych. Uszkodzenia DNA są groźne dla wszystkich komórek, jednak neurony nie odnawiają się, dlatego organizm potrzebuje sposobu, by szczególnie chronić ich materiał genetyczny.

W najnowszych eksperymentach naukowcy badali wzorce snu u dwóch przedstawicieli parzydełkowców, jednych z najstarszych zwierząt na Ziemi (https://doi.org/10.1038/s41467-025-67400-5). Ich przodkowie pojawili się setki milionów lat temu. Były to: meduza Cassiopea andromeda, aktywna w ciągu dnia, oraz ukwiał Nematostella vectensis, aktywny o zmierzchu. Nie posiadają one mózgu, ale rozproszony układ nerwowy, w postaci sieci neuronów.

Wykorzystując techniki śledzenia obrazu w podczerwieni oraz analizując zachowania tych zwierząt, naukowcy zaobserwowali, że osobniki C. andromeda śpią w nocy i krótko drzemią w południe - zarówno w laboratorium, jak i w środowisku naturalnym, natomiast ukwiały N. vectensis śpią dłużej o świcie i w pierwszej połowie dnia. Niezależnie od pory i mechanizmów regulujących sen organizmy te przesypiają około ośmiu godzin dziennie (czyli jedną trzecią doby), co w przybliżeniu odpowiada długości snu człowieka. U obu gatunków w regulacji snu uczestniczy też melatonina.

Badacze wykazali, że u przedstawicieli obu gatunków uszkodzenia DNA kumulują się w neuronach podczas czuwania, natomiast sen sprzyja stabilizacji materiału genetycznego tych komórek. Gdy zwierzęta były utrzymywane dłużej w stanie czuwania, uszkodzenia DNA nasilały się. Następnie osobniki obu gatunków spały dłużej (odsypiały niedobory snu), co umożliwiło redukcję poziomu uszkodzeń DNA.

Ponadto, kumulowanie się uszkodzeń DNA, zarówno pod wpływem promieniowania UV, jak i ekspozycji na chemikalia, wywoływało sen regeneracyjny u obu gatunków. Z kolei promowanie snu za pomocą melatoniny zmniejszało uszkodzenia DNA.

Zdaniem autorów pracy wskazuje to, że ochrona neuronów przed uszkodzeniami DNA i stresem komórkowym jest podstawową, pradawną funkcją snu, która pojawiła się u zwierząt na długo przed ewolucją złożonych mózgów. Jest ona na tyle istotna, że sen utrwalił się w królestwie zwierząt, mimo związanych z nim zagrożeń.

Naukowcy oceniają, że wyniki ich najnowszych badań mogą mieć też znaczenie dla ludzkiego zdrowia. Zaburzenia snu u ludzi wiążą się z pogorszeniem funkcji poznawczych i zwiększonym ryzykiem chorób neurodegeneracyjnych, takich jak choroba Alzheimera i Parkinsona, które mogą wiązać się z przewlekłym nagromadzeniem uszkodzeń DNA w neuronach. Dowody dostarczone przez badania na parzydełkowcach potwierdzają istnienie związku między jakością snu a długofalową odpornością i sprawnością mózgu.

- Sen jest ważny nie tylko dla uczenia się i zapamiętywania, ale także dla utrzymania zdrowia naszych neuronów. Ewolucyjny trend do zachowania neuronów, który obserwujemy u meduz i ukwiałów, jest prawdopodobnie jednym z powodów, dla których sen jest dziś niezbędny dla ludzi – podsumował prof. Appelbaum. (PAP)

jjj/ bar/