Et av de store, uløste mysteriene i vitenskapen er nøyaktig hvorfor mennesker og andre dyr sover. Det er mange hypoteser: det antas at søvn er viktig for å la organene våre reparere seg og er nøkkelen til å utvikle minner. Men det er uklart hvorfor det sårt tiltrengte vedlikeholdet først skjer etter at vi har falt i en bevisstløs tilstand, noe som gjør oss sårbare for rovdyr. En måte å løse søvnens gåte på er å undersøke dens opprinnelse, og en ny studie i tidsskriftet Nature involverende sebrafisk avslører at søvnmønsteret som ble funnet hos mennesker og mange andre dyr utviklet seg for minst 450 millioner år siden.
Forskere bygde et spesielt fluorescerende lysarkmikroskop som kunne avbilde hele den lille fisken ned til enkeltceller. De har også genetisk manipulert fisk, så musklene og nevronene deres skulle lyse opp i nærvær av kalsium, som frigjøres når cellene er aktive. De immobiliserte deretter sovende to uker gammel sebrafisk, som er gjennomsiktig, i en agarløsning. De var også i stand til å fange hjerterytmen, øyebevegelsen, muskeltonen og andre data ved hjelp av et fluorescensbasert søvnstudieapparat de utviklet.
De fant ut at fisken gikk gjennom søvnsykluser som ligner mennesker, inkludert perioder teamet kalt "langsom burst søvn" og "forplantende bølgesøvn." Mens de ikke hadde tilfeldig øyebevegelse (REM), som er allestedsnærværende hos pattedyr, ble øynene deres rulle tilbake i stikkontaktene. Deres hjerne- og muskelsignaturer, samt hormonene som regulerer søvn, var imidlertid alle som de som finnes hos pattedyr. "De mister muskeltonus, hjerterytmen synker, de reagerer ikke på stimuli - den eneste virkelige forskjellen er mangelen på rask øyebevegelse under REM-søvn, " sier seniorforfatter Philippe Mourrain ved Stanford University i en pressemelding.
Undersøkelsen antyder at det grunnleggende om søvn dukket opp før pattedyr og fisk divererte fra en felles bolig i havet, 450 millioner år, omtrent 150 millioner år tidligere enn tidligere antatt. "Disse signaturene [av søvn] har virkelig viktige funksjoner - selv om vi kanskje ikke vet hva de er - som har overlevd hundrevis av millioner av år med evolusjon, " forteller studiens første forfatter Louis Leung, en søvnforsker ved Stanford, forteller Tina Hesman Saey på Science News .
"Vi forventet virkelig ikke å finne så mange likheter med søvn hos mennesker og pattedyr, " forteller Mourrain til Kashmira Gander på Newsweek . "Å se, i et levende virveldyr, den komplekse koreografien av hjerne- og muskelaktivitet under overvåkning av søvn-søvn og søvn var forbløffende."
Funnet betyr at forskere kan være i stand til å bruke den lille fisken - allerede en stift i vitenskapslaboratoriene - for å se på søvnforstyrrelser og for å teste søvnmedisiner. For tiden er mange studier avhengige av mus, som er nattlige, for å undersøke søvn. Leung sier i pressemeldingen at fisken kan være en bedre stand-in for mennesker. "Fordi nevrale signaturer fra fisken i hovedsak er de samme som våre, kan vi bruke informasjon om dem for å generere nye kundeemner for medikamentforsøk, " sier han. "Ettersom sebrafisk er døgnaktig som mennesker, er det kanskje mer biologisk nøyaktig å sammenligne fiskesøvn med mennesker for noen aspekter."
Mens den nye teknologien som brukes til å avbilde den sovende fisken, blir mye skryt, rapporterer Jenny Howard ved National Geographic at ikke alle synes søvnsyklusene i fisken er analoge med pattedyr. For det første påpeker søvnforsker Jerry Siegel ved University of California, Los Angeles, at forskerne så på veldig unge fisker, og at søvnmønster hos ungdommer og voksne nesten er universelt forskjellige i dyreriket.
"Du kan ikke bare si at søvn er søvn, " sier han og påpeker at blant pattedyr er søvnmønster utrolig varierte med noen arter som får tre timers øyeblikkelig per dag og andre driver av i 20 timer. Noen dyr har REM-sykluser, og andre har det ikke.
Mourrain er imidlertid mer optimistisk når det gjelder den lille svømmerens bruk i søvnforskning, selv om sebrafiskens nattlige rutiner ikke er akkurat det samme som mennesker. "Folk glemmer at virveldyr er veldig like i kroppsorganisering og organ, " forteller han til Newswicks Gander. "Vi deler ikke bare en ryggrad som beskytter ryggmargen, resten av hjernen og nevrokjemi slik at nevroner kan kommunisere er ekstremt bevart."
Han påpeker at fisken allerede er brukt i mye medisinsk forskning, inkludert hjerte- og kreftforskning, og mener denne studien viser at de også kan brukes i søvn- og nevrovitenskapelige studier.
