Ученые из Университета Бар-Илан проследили одну из базовых функций сна до самых ранних животных с нервной системой — медуз и морских анемонов. Работа, опубликованная в Nature Communications, показала, что сон изначально возник как способ защитить нейроны от повреждений ДНК и клеточного стресса, а не как побочный эффект сложного мозга.
С точки зрения выживания сон выглядит уязвимым состоянием, потому что в это время животные слабее реагируют на угрозы, не питаются и не размножаются. Тем не менее он сохраняется у всех существ с нервной системой. Новые данные объяснили, что во время бодрствования в нейронах постепенно накапливаются повреждения ДНК, связанные с высокой активностью клеток, обменом веществ и окислительным стрессом. Сон дает время на восстановление и снижает этот накопленный ущерб.
Исследователи изучили два эволюционно древних вида с разным образом жизни — дневные симбиотические медузы спят ночью и ненадолго засыпают днем, а сумеречные морские анемоны уходят в сон от рассвета до середины дня. Несмотря на различия, оба вида спят около восьми часов в сутки, что сопоставимо с продолжительностью сна человека.
Наблюдения с помощью инфракрасного видео показали одну и ту же закономерность — во время бодрствования уровень повреждений ДНК в нейронах растет, а во сне заметно снижается. Если животных специально удерживали в состоянии бодрствования, после этого они спали дольше обычного. Этот «отскок сна» помогал восстановить клетки и снизить накопленный ущерб.
Оказалось, что воздействие ультрафиолета или веществ, повреждающих ДНК, усиливало потребность во сне. Стимуляция сна с помощью мелатонина, напротив, уменьшала уровень повреждений. При этом регуляция сна у видов различалась — у медуз ключевую роль играл цикл свет и темнота, у морских анемонов — внутренние биологические часы. Но в любом случае без сна нейроны быстрее накапливали клеточный стресс.
Что касается человека, то хронический недосып связан с ухудшением когнитивных функций и повышенным риском нейродегенеративных заболеваний, при которых повреждения нейронов накапливаются годами. Эволюционные данные показали, что сон — это древний механизм его защиты, появившийся задолго до сложных форм нервной системы.
Ранее Наука Mail рассказывала о том, что ученые подтвердили необходимость долгого сна зимой.
