Sen to znacznie więcej niż tylko zamknięcie powiek. Stan charakteryzujący się zmniejszoną reakcją na bodźce sensoryczne, stłumioną aktywnością lokomotoryczną i szybką odwracalnością do czuwania – ta naukowa definicja całkowicie zmienia nasze postrzeganie odpoczynku u zwierząt. U ludzi sen przechodzi przez cztery charakterystyczne etapy, każdy z wyraźnymi sygnaturami elektroencefalograficznymi. Jednak u organizmów bez powiek mechanizmy te musiały ewoluować zupełnie inaczej.
Czytaj też: Ryby w puszkach sprzed kilkudziesięciu lat skrywają wielki sekret
Naukowcy przez lata borykali się z problemem badania snu u zwierząt, które nigdy nie zamykają oczu. Przełom nastąpił dzięki zaawansowanym technologiom pozwalającym na obserwację aktywności mózgu bez inwazyjnych procedur.
Czy ryby śnią o życiu na lądzie?
W 2019 roku zespół badawczy z Uniwersytetu Stanforda dokonał znaczącego postępu w zrozumieniu snu ryb. Opracowali nieinwazyjną polisomnografię opartą na fluorescencji dla danio pręgowanego, identyfikując co najmniej dwie główne sygnatury snu.
Czytaj też: Wygląda jak pirania, ale woli rośliny. Nowy gatunek ryby nazwany na cześć złoczyńcy z “Władcy Pierścieni”
Badacze zidentyfikowali dwa odrębne stany: sen z wolnymi impulsami oraz sen z propagującymi się falami. Te fazy wykazują uderzające podobieństwa do snu wolnofalowego i fazy REM u ssaków, choć u dorosłych danio pręgowanych nie zaobserwowano szybkich ruchów gałek ocznych charakterystycznych dla fazy REM u ssaków.
Naukowcy wykorzystali miniaturowe akwaria wyposażone w zaawansowane systemy rejestrujące aktywność mózgu, ruchy oczu, dynamikę mięśni i częstość akcji serca. Ta nieinwazyjna metoda pozwoliła na kompleksową obserwację stanów przypominających sen bez zakłócania naturalnych zachowań ryb. Kluczową rolę w regulacji snu odgrywa hormon koncentrujący melaninę (MCH), który reguluje fazy snu i ogólną ilość odpoczynku u danio pręgowanego.
Najbardziej fascynującym aspektem tych badań jest ich wymiar ewolucyjny. Wspólne neuronalne sygnatury snu mogły pojawić się w mózgu kręgowców ponad 450 milionów lat temu, na długo zanim jakiekolwiek stworzenia opuściły oceany. To sugeruje, że sen jako zjawisko biologiczne jest znacznie starszy niż życie na lądzie, a środowiska wodne były dosłownie kolebką snu na miliony lat przed jego ewolucją u zwierząt lądowych.
Różnice ewolucyjne między ludźmi a rybami wskazują, że mechanizmy snu rozwijały się niezależnie przez setki milionów lat, zachowując jednak podobne podstawowe funkcje regeneracyjne i poznawcze.
Strategie przetrwania bez tradycyjnego snu
Nie wszystkie ryby potrzebują snu w tradycyjnym rozumieniu. Wiele gatunków pelagicznych zamieszkujących środkowe warstwy oceanu pływa nieprzerwanie przez całe życie. Dla tych zwierząt ciągły ruch to kwestia przeżycia – tylko dzięki niemu mogą utrzymywać przepływ wody przez skrzela i pozyskiwać niezbędny tlen. Najbardziej fascynującą strategią jest ławicowanie, czyli synchroniczne pływanie w spolaryzowanych grupach. Pływanie w ławicach pozwala każdej rybie zmniejszyć ilość informacji sensorycznych do przetworzenia, działając jak biologiczny autopilot.
Dzięki tej strategii ryby osiągają kluczowe korzyści snu – efektywne działanie mózgu i regenerację – bez konieczności zamykania oczu czy zatrzymywania się. Znacznie redukują odbiór i przetwarzanie zewnętrznych bodźców sensorycznych, zachowując jednocześnie czujność na potencjalne zagrożenia. Ta adaptacja pokazuje, jak różnorodne mogą być strategie odpoczynku w świecie zwierzęcym. Niektóre ryby wykorzystują bogate możliwości środowisk wodnych, omijając tradycyjną potrzebę snu.
Badania nad snem ryb wciąż znajdują się we wczesnej fazie – z ponad 30 000 znanych gatunków ryb naukowcy przebadali pod kątem zachowań związanych ze snem mniej niż 10. To oznacza, że przed nami jeszcze wiele odkryć dotyczących tajemnic podwodnego odpoczynku. Każde nowe badanie może przynieść zaskakujące rewelacje o naturze snu i jego ewolucyjnych korzeniach sięgających setek milionów lat wstecz. Choć wiele pozostaje do odkrycia, już teraz wiemy, że podwodny świat kryje w sobie fascynujące sekrety dotyczące jednej z najbardziej podstawowych funkcji życiowych.