Nieuw inzicht in evolutionaire oorsprong van slaap

De aanname dat slaapgedrag uitsluitend voorkomt onder dieren met een centraal zenuwstelsel, blijkt onjuist: zelfs kwallen sluimeren ’s nachts.

Cassiopea mediterranea ofwel onderstebovenkwal, moet ook af en toe een uiltje knappen. Beeld: Wikimedia Commons

Kwallen gaan ’s nachts in een sluimertoestand en zijn de volgende dag trager wanneer die nachtrust wordt onderbroken. Dat is een opmerkelijke ontdekking, aangezien kwallen een simpel, diffuus zenuwstelsel hebben, zonder gecentraliseerde hersenen. De bevindingen duwen schattingen over de evolutionaire oorsprong van slaapgedrag verder terug in de tijd.

De ontdekking werd gedaan door moleculair ecoloog Ravi Nath en zijn collega’s van het California Institute of Technology in Pasadena. Over een periode van zes dagen en nachten observeerden de onderzoekers 23 kwallen van het geslacht Cassiopea. Ze testten of het gedrag van de kwallen voldeed aan de drie standaardcriteria van slaap: minder actief, minder reactief op stimuli en meer vermoeid als de rust wordt verstoord.

Minder actief

De onderzoekers stelden vast dat de kwallen ’s nachts minder actief waren: de kwallen pulseerden tijdens de nachtelijke uurtjes 32 procent langzamer dan overdag.

LEESTIP De slaaprevolutie. Het belang van slaap, rust & herstelArianna HuffingtonBestel in onze webshop
LEESTIP De slaaprevolutie. Het belang van slaap, rust & herstel Arianna Huffington, € 19,99 Bestel in onze webshop

Wanneer de onderzoekers overdag de kwallen optilden naar het midden van de waterkolom, zwommen de kwallen direct terug naar de zeebodem, hun thuisbasis. Maar toen de onderzoekers ditzelfde experiment ’s nachts herhaalden, reageerden de kwallen minder adequaat. De onderzoekers zien dit als bewijs dat de kwallen ’s nachts minder reactief zijn op stimuli.

Ten slotte beroofden de onderzoekers de kwallen van hun nachtrust door om de twintig minuten een straal water op hen te spuiten. Dat had tot gevolg dat de kwallen gedurende een minuut of vijf even snel pulseerden als overdag. Na zo’n nacht van onderbroken slaap waren de kwallen gedurende de dag 17 procent minder actief en reageerden ze trager op stimuli.

Melatonine

De studie levert aanvullend bewijs dat slaap slechts één keer in de geschiedenis van het leven is ontstaan en dus niet meerdere malen onafhankelijk in verschillende diergroepen. Voor alle dieren die tot nu toe onder de loep zijn genomen, waaronder fruitvliegen, nematoden en nu dus ook kwallen, is aangetoond dat ze slapen.

Maar slaaponderzoekers hebben nog een lange weg te gaan. Slechts zes van de 36 phyla – de hoogste taxonomische rang binnen het dierenrijk – zijn tot nu toe onderzocht op slaapgedrag. ‘Het valt zeker niet uit te sluiten dat we in de toekomst dieren vinden die niet slapen’, zegt zoöloog John Lesku van La Trobe University in Australië.

Er is echter nog een tweede reden om te denken dat slaap slechts eenmaal is ontstaan, zegt Nath. Kwallen en gewervelde vertebraten zoals wijzelf staan evolutionair gezien ver van elkaar af. Toch hebben Nath en zijn collega’s bewijs gevonden dat in beide groepen dezelfde fysiologische mechanismen schuilgaan achter slaapgedrag. Het hormoon melatonine, dat slaap bevordert bij mensen en andere nauwverwante diersoorten, blijkt eveneens sluimering te veroorzaken in Cassiopea. Hetzelfde geldt voor pyrilamine, een antihistaminedrug dat als bij-effect heeft dat het mensen slaperig maakt.

Neurotransmitters

De evolutionaire verklaring voor slapen is vooralsnog onduidelijk. Een probleem is dat slaap zo veel voordelen heeft dat het niet mee valt om te bepalen welke daarvan de doorslag gaf.

Een van de theorieën is dat slaap is ontstaan ​​om energie te besparen, energie die nodig is om zenuwcellen aan te drijven. Een andere theorie stelt dat dieren slapen om neurotransmitters kwijt te raken die zich anders zouden ophopen in de verbindingen tussen neuronen.

‘Aangezien slaap voorkomt onder primitieve dieren zoals kwallen, denk ik dat de oorspronkelijke functie van slapen heel basaal was’, zegt Nath. Voor mensen wordt bijvoorbeeld vaak verondersteld dat slaap helpt om herinneringen op te slaan in ons langetermijngeheugen. Aangezien dat een geavanceerde functie is, zegt Nath dat die functie waarschijnlijk pas in een latere fase van de geschiedenis van het leven is geëvolueerd.

Cassiopea

Cassiopea, de studie-organismen van Nath en zijn collega’s, worden ook wel onderstebovenkwallen genoemd. Ze leven in ondiepe tropische zeeën maar zwemmen zelden. In plaats daarvan rusten ze op de zeebodem en wijzen hun tentakels naar boven. Ze pulsen voortdurend door hun lichaam samen te trekken en te ontspannen. Daarmee genereren ze stromen die hen helpen om te eten en zich te ontdoen van afval.

Mis niet langer het laatste wetenschapsnieuws en meld je nu gratis aan voor de nieuwsbrief van New Scientist.

Lees verder:

 

Plaats een reactie