En gople driver rundt i en lavvandet lagune med hovedet nedad.
Den trækker sin glasklare klokke rytmisk sammen.
Om natten falder rytmeslagene fra omkring 36 pulsslag i minuttet til cirka 30, og dyret glider ind i en tilstand, der ligner søvn, på trods af at goplen ingen hjerne har.
Optagelser i felten viser, at goplen endda kan finde på at tage en kort middagslur for at 'indhente' tabt søvn efter en urolig nat.
Et nyt studie i Nature Communications har fulgt disse stille perioder hos gopler i den 500 millioner år gamle slægt Cassiopeia, samt hos den lille søanemone Nematostella.
Resultaterne kan være med til at sætte punktum i den store debat blandt biologer om, hvad søvn egentlig er til for.
Søvnens funktion
Genopbygger søvnen vores energi, lagrer den minder, eller gør den noget endnu mere biologisk grundlæggende?
Indtil for nylig stammede størstedelen af evidensmængden for en 'rensefunktion' ved søvn kun fra hvirveldyr.
Når mus sover, skyller hjerne- og rygmarvsvæske gennem hjernen og fjerner metabolisk affald. Et studie fra 2016 viste også, at visse typer skader på DNA bliver repareret hurtigere under søvn.
I et studie med zebrafisk fra 2019 viste timelapse-optagelser, at søvn giver neuroner (nerveceller) mulighed for at udbedre DNA-brud, der hober sig op i løbet af dagen.
Det nye studie viste for første gang, at den samme proces sker i visse hvirvelløse dyr. Mens goplerne og søanemonerne er vågne, hober DNA-skader i deres nerveceller sig op, og når de døser hen, bliver skaderne repareret.
Skubber søvnens oprindelse tilbage
Forskningen skubber søvnens oprindelse tilbage med mere end 600 millioner år, til før den gren af livets træ, der omfatter nældecelledyr (gopler, anemoner, koraller) blev adskilt fra den linje, der førte til orme, insekter og hvirveldyr for omkring 600–700 millioner år siden.
Det styrker også idéen om, at søvn begyndte som en slags selvforsvar for celler.
Studiet flytter diskussionen over på dyr med et langt mere simpelt nervesystem end vores - faktisk er der nærmest bare tale om tynde net.
Hvis søvn også reparerer deres neuroner, er funktionen sandsynligvis helt grundlæggende, fordi de enkleste nervesystemer udviklede sig først.
Forskerne måtte først finde ud af, hvornår en gople eller en anemone egentlig sover, og det er overraskende vanskeligt. Selv i hvile spænder goplens klokkemusklerne stadig let, eller polyppen driver langsomt omkring.
Infrarødt lys og pulvermad
For at løse dette problem filmede de dyrene i infrarødt lys og udsatte dem enten for et glimt af hvidt lys eller en lille smule 'pulvermad' (en mikrosprøjtning med saltlage-rejeekstrakt).
Gopler, der havde pulseret under 37 slag i minuttet i mindst tre minutter, og anemoner, der havde ligget stille i otte minutter, reagerede langsommere. Det opfylder kriteriet om 'nedsat respons', som er det samme kriterie, der bruges på tværs af dyreriget til at definere søvn.
Dernæst farvede forskerne nerveceller i væv fra gopler i laboratoriet for at markere steder med DNA-brud. Antallet af brud toppede ved slutningen af hver arts aktive periode (midt på formiddagen for goplerne og sidst på eftermiddagen for anemonerne) og faldt efter en længere hvileperiode.
Da forskerne holdt dyrene vågne ved at ændre vandstrømmene i tanken, steg både mængden af DNA-brud og længden af den efterfølgende dags søvn ligesom den klassiske 'søvnrebound' hos mennesker, hvor kroppen indhenter manglende søvn.
Melatonin hos dyr uden hjerner
For at teste årsag og virkning udsatte holdet dyrene for ultraviolet-B-lys, som skader DNA.
Denne behandling fordoblede antallet af DNA-brud inden for en time og udløste ekstra søvn senere samme dag.
Når dyrene havde fået sig en lur, faldt antallet af brud igen mod normalt niveau, og goplerne genoptog deres sædvanlige dagrytme.
Melatonin, som også kaldes 'søvnhormonet', og som hjælper med at regulere vores døgnrytme og vores søvn, blev tilsat akvarievandet.
Det fik begge arter til at døse hen på tidspunkter, hvor de normalt burde være mest aktive (om dagen for goplerne, om natten for anemonerne), uden at deres normale hvileperiode blev påvirket.
Det er overraskende, for vi har hidtil troet, at melatoninens søvndyssende funktion opstod sammen med hvirveldyr, som har centraliserede hjerner og døgnrytmer, der reagerer på lys.
At se det virke i et dyr uden hjerne antyder, at denne udvikling fandt sted langt tidligere.
Samlet peger resultaterne på, at det at være vågen gradvist stresser DNA'et i nervecellerne.
Søvn er en periode med sensorisk ro, hvor reparationsenzymerne, som 'lapper' eller udskifter dele af DNA'et, kan arbejde uforstyrret.
Mere end én funktion
Denne logik passer med forsøg med både bananfluer og mus, som har koblet kronisk søvnmangel til neurodegeneration.
Søvnløshed er også blevet koblet til ophobning af reaktive iltmolekyler (meget reaktive biprodukter fra normal metabolisme, som kan lave huller i DNA, proteiner og cellemembraner).
Hvis gopler har brug for søvn for at holde deres nerve-net intakt, ligger søvnens oprindelse sandsynligvis før udviklingen af hjerne, øjne og endda kroppe, der er symmetriske. Set i et evolutionært perspektiv kan et natligt reparationsvindue have været afgørende.
Forhistoriske organismer, der sprang det over, har muligvis ophobet mutationer i uerstattelige neuroner og gradvist mistet kontrollen over bevægelse, fødeindtagelse og reproduktion.
Nye studier skal gøre os klogere
Det nye studie fulgte to arter i laboratoriet og én i en lagune i Florida, men nældecelledyr lever i mange forskellige lysforhold og temperaturer.
For at kunne generalisere resultaterne skal fremtidig forskning bekræfte, at DNA-reparation under søvn også forekommer hos beslægtede dyr, der lever under andre forhold – for eksempel i kolde, dybe eller plumrede farvande.
Afgør studiet så debatten? Ikke helt.
Søvn har næsten med sikkerhed mere end én funktion. Opgaver som hukommelseskonsolidering kan være blevet lagt oven på et urgammelt fysiologisk vedligeholdsprogram, i takt md at nervesystemerne blev mere komplekse.
Men de nye fund styrker synspunktet, at beskyttelse af DNA er en kernefunktion ved søvn.
Denne artikel er oprindeligt publiceret hos The Conversation og er oversat af Stephanie Lammers-Clark.
\ Kilder
