Odkryto, że wieloryby wyłączają połowę mózgu gdy śpią

Świat podwodny kryje w sobie wiele tajemnic, a jedną z najbardziej intrygujących jest sposób, w jaki morskie ssaki radzą sobie z koniecznością snu i jednoczesnego oddychania. Najnowsze badania prowadzone przez naukowców z Uniwersytetu Soochow w Chinach rzucają nowe światło na genetyczne podstawy tego niezwykłego zjawiska.

Jak wykazały badania opublikowane w prestiżowym czasopiśmie PLOS Genetics, walenie, syreny i płetwonogi rozwinęły wyjątkowy mechanizm zwany jednopółkulowym snem wolnofalowym. Jest to fascynująca adaptacja ewolucyjna, która pozwala tym zwierzętom na przetrwanie w środowisku wodnym pomimo konieczności regularnego wynurzania się, aby zaczerpnąć powietrza.

Podczas gdy ludzie i większość zwierząt lądowych zapada w całkowity sen, wieloryby, delfiny i inne morskie ssaki potrafią "wyłączyć" jedynie połowę swojego mózgu. Druga połowa pozostaje aktywna, kontrolując procesy oddychania i umożliwiając zwierzęciu wypłynięcie na powierzchnię w celu nabrania powietrza. Co więcej, oko odpowiadające aktywnej półkuli mózgowej pozostaje otwarte, nieustannie monitorując otoczenie w poszukiwaniu potencjalnych zagrożeń.

Ta niezwykła zdolność wynika z fundamentalnej różnicy w systemie oddechowym. W przeciwieństwie do ludzi, u których oddychanie podczas snu kontrolowane jest przez nieświadomy układ nerwowy, walenie muszą świadomie kontrolować każdy oddech. Gdyby zapadły w całkowity sen, jak ludzie, po prostu utonęłyby.

Chińscy naukowcy postanowili zagłębić się w genetyczne podłoże tego fascynującego zjawiska. Przeprowadzili szeroko zakrojoną analizę porównawczą genomów płetwonogich i waleni z genomem danio pręgowanego (popularnej ryby akwariowej). Wybór danio pręgowanego jako organizmu referencyjnego nie był przypadkowy - ryby te, w przeciwieństwie do waleni, mogą podczas snu opadać na dno zbiornika wodnego lub ukrywać się wśród roślinności, co eliminuje potrzebę ciągłej czujności.

Wyniki badań okazały się fascynujące. U waleni i płetwonogich pięć kluczowych genów związanych z rytmem dobowym (CLOCK, NPAS2, CRY1, PER2 i PER3) funkcjonuje w sposób znacząco odmienny od tego obserwowanego u danio pręgowanego. Te genetyczne różnice stanowią podłoże ich niezwykłej zdolności do jednopółkulowego snu.

Szczególnie interesujące okazały się mutacje w genach clocka i bmal1a charakterystyczne dla waleni. Mutacje te mogą efektywnie tłumić potrzebę snu poprzez redukcję aktywności specyficznej ścieżki cholinergicznej w mózgu. Ta sama ścieżka jest związana z utratą fazy REM snu u waleni, co stanowi kolejną fascynującą adaptację tych morskich olbrzymów.

Odkrycie mechanizmów genetycznych stojących za jednopółkulowym snem waleni nie tylko poszerza naszą wiedzę o ewolucji, ale może również otworzyć nowe horyzonty w badaniach nad zaburzeniami snu u ludzi. Zrozumienie, w jaki sposób walenie mogą funkcjonować przy zredukowanej ilości snu bez negatywnych konsekwencji zdrowotnych, może w przyszłości przyczynić się do opracowania nowych terapii dla osób cierpiących na bezsenność czy narkolepsję.

Badania chińskich naukowców stanowią ważny krok w poznawaniu tajemnic życia morskich ssaków i kolejny dowód na niezwykłą różnorodność adaptacji ewolucyjnych w świecie zwierząt.