Kwallen Hebben Geen Hersens, Maar Slapen Wel

{h1}

Kwallen lijken te slapen, waardoor ze het eerste dier zonder een centraal zenuwstelsel zijn dat een slaaptoestand lijkt te hebben waargenomen.

Ze hebben geen hersens, of zelfs maar iets meer dan een rudimentair zenuwstelsel, maar kwallen hebben schijnbaar wel bedtijden.

Uit nieuw onderzoek is gebleken dat kwallen een slaapachtige toestand aannemen. Als de studie, vandaag gepubliceerd (21 september) in het tijdschrift Current Biology, wordt bevestigd door toekomstige studies, zijn kwallen de eerste dieren die geen centraal zenuwstelsel hebben waargenomen om te kunnen slapen. Die bevinding zou de theorie kunnen versterken dat slaap een emergent bezit van neuronen is - met andere woorden, slaap kan iets zijn dat zenuwcellen die in een netwerk zijn verbonden, gewoon doen, zelfs zonder complexe organisatie.

"De echte nieuwigheid van wat we hebben laten zien, is dat dit dier dat zich evolutionair bijna even ver weg bevindt, van mensen en hogere dieren als je kunt gaan, ook deze geconserveerde gedragstoestand lijkt te hebben" van slaap, zei medeauteur van de studie Claire Bedbrook, een doctoraalstudent bio-engineering aan het California Institute of Technology. [Zie schattige foto's van dieren slapen]

De oorsprong van slaap

Slaap is cruciaal om te overleven, maar niemand weet precies wat het doet of waarom het voor het eerst is geëvolueerd. Uit een onderzoek uit 1995 in het tijdschrift Behavioral Brain Research bleek dat ratten die geen slaap kregen volledig stierven binnen drie weken. Dieren zo eenvoudig als de worm Caenorhabditis elegans, dat slechts 302 neuronen en een uiterst eenvoudig centraal zenuwstelsel heeft, blijken patronen van activiteit en rust te vertonen die erg veel op slaap lijken.

Ravi Nath, een afgestudeerde student van Caltech en een co-auteur van de nieuwe studie, bestudeert typisch deze slaap-achtige toestand in C. elegans. Hij en zijn laboratoriumadviseur, Paul Sternberg, vroegen zich af of ze bewijs konden vinden van slaap bij nog eenvoudiger dieren. Kwallen kwamen voor de geest, vertelde Nath WordsSideKick.com.

Een andere afgestudeerde student van Caltech, Michael Abrams, kweekte toevallig kwallen in het laboratorium van bioloog Lea Goentoro op hetzelfde moment voor een volledig niet-gerelateerd project. Hij zag dat één geslacht, cassiopea, of de omgekeerde kwallen, leek 's nachts minder actief te worden. cassiopea brengt de overgrote meerderheid van zijn tijd ondersteboven op de oceaan of op de tankvloer door, ongeveer een keer per seconde zijn bel luidend, vertelde Abrams aan WordsSideKick.com. Dit sedentaire gedrag maakt van de omgekeerde kwallen een gemakkelijk dier om gedragsmatig te volgen.

Snooze gelei

Abrams en Nath gingen samenwerken met Bedbrook om te onderzoeken wat de jellies aan het doen waren. Ze wisten dat om aan te tonen dat de kwallen sliepen, ze zouden moeten bewijzen dat hun gedrag aan de standaardcriteria voor slaap beantwoordde: verminderde activiteit die snel omkeerbaar is, in tegenstelling tot een coma of bewusteloosheid; verminderde gevoeligheid voor stimuli in vergelijking met een waaktoestand; en homeostatische regulatie, wat betekent dat er een soort van aangeboren "drive" naar slaap is en dat het dier slaap nodig heeft om te kunnen functioneren. [10 dingen die je niet wist over de hersenen]

cassiopea Kwallen, bekend ondersteboven kwallen voor hun gewenste positie, lijken 's nachts te slapen.

Krediet: Caltech

Om de activiteit te meten, telden de onderzoekers het tempo van de pulsatie van de bel in 23 kwallen gedurende zes opeenvolgende dagen en nachten. Ze vonden dat de snelheid 's nachts met 32 ​​procent daalde, van ongeveer 1155 pulsen per 20 minuten gedurende de dag tot 781 pulsen per nacht van 20 minuten. Toen de onderzoekers een beetje middernachtsnack in de waterkolom plaatsten, staken de jellies op en begonnen ze te pulseren bij dagtemperaturen, wat aangeeft dat deze rustperiode gemakkelijk omkeerbaar was.

Maar waren de kwallen minder responsief dan normaal? Om dit te achterhalen, zetten de onderzoekers de kwallen in kleine containers gemaakt van PVC-pijp met een gaasbodem. Ze tilden de geleien zachtjes omhoog vanaf de bodem van de tank en rukten de container vervolgens snel naar beneden, waardoor de kwallen in het water zweefden.

cassiopea jelly's geven de voorkeur aan zitten om te zwemmen, dus de hangende jellies pulseerden zich een weg naar de bodem van de tank. Maar ze deden dat overdag veel sneller en begonnen na 2 seconden te pulseren na het verliezen van hun rustoppervlak, dan dat ze 's nachts deden, toen het ongeveer 6 seconden duurde voordat ze begonnen te pulseren - bijna alsof ze de slaap afschudden voordat ze weggingen zou kunnen reageren.

Vervolgens testten de onderzoekers of het slaperige gedrag bij kwallen onder homeostatische controle stond. Simpel gezegd, de vraag was: zouden gelei's de volgende dag moe zijn als ze 's nachts hun rust verstoken zouden zijn? Om daar achter te komen bliezen de onderzoekers elke 20 minuten 10 seconden lang zachte waterpulsen in de jellies. Ze ontdekten dat wanneer ze de kwallen deze manier gedurende de laatste 6 uur van de nacht verstoorden, de kwal in de eerste 4 uur van de volgende dag 12 procent minder pulste, alsof ze moeite hadden om wakker te worden. Toen de onderzoekers de nacht de ongeregeldheden voortzetten, was de kwal de hele dag 17 procent minder actief. Na een volledige nacht zonder enige verstoring, keerde de kwal terug naar normale activiteitsniveaus de volgende dag.

Evolutie van de slaap

Een brandende vraag is of het slaap-achtige gedrag in kwallen hetzelfde soort gedrag is dat uiteindelijk leidde tot de complexe slaap van hogere dieren. Onderzoekers weten wel dat dezelfde genen en moleculen die slaap in wormen en vliegen controleren, ook de slaap in de zebravis en de mens reguleren, zei Nath.De onderzoekers waren niet in staat om te zoeken naar die genen en moleculen in deze studie, maar zij doseerden het kwallenwater met melatonine en het antihistaminepyrilamine, twee stoffen die mensen slaperig maken. De kwallen werden ook minder actief in de aanwezigheid van deze stoffen, wat suggereert dat de slaaptoestand bij de oudste bekende dieren en bij mensen dezelfde biologische wortels zou kunnen hebben.

"Als dit iets is dat geconserveerd is in wat we waarnemen bij andere ongewervelden, gewervelde dieren of mensen, wat is dan de gemeenschappelijke noemer?" Bedbrook zei. "Wat hebben ze allemaal gemeen dat de reden kan zijn dat deze dieren deze slaapstand doormaken?"

De volgende stap, zei Nath, zou kunnen zijn om elektroden te gebruiken om de activiteit van de neuronen van de kwal te volgen tijdens de slaapachtige staat.

"We willen graag zien of er andere soorten kwallen zijn die ook slapen," voegde Bedbrook eraan toe. "We willen ook graag zien of sponzen, het volgende niveau naar beneden, slapen." Sponzen hebben helemaal geen zenuwstelsel, hoewel ze wel een deel van de rudimentaire genen en eiwitten hebben die worden gevonden in het zenuwstelsel van andere dieren.

Oorspronkelijk artikel over WordsSideKick.com.


Video Supplement: What are animals thinking and feeling? | Carl Safina.




Onderzoek


500-Miljoen-Jaar-Oude 'Tulip' Creature Had Bizarre Gut
500-Miljoen-Jaar-Oude 'Tulip' Creature Had Bizarre Gut

Mutant Green Crabs Are Mean, En Ze Zijn Maine'S Waters Binnenvallend
Mutant Green Crabs Are Mean, En Ze Zijn Maine'S Waters Binnenvallend

Science Nieuws


Heeft Een Surfer De Theorie Van Alles Ontdekt?
Heeft Een Surfer De Theorie Van Alles Ontdekt?

Zonnebrand: Oorzaken, Symptomen & Behandeling
Zonnebrand: Oorzaken, Symptomen & Behandeling

Watchmen: The Science Of Dr. Manhattan
Watchmen: The Science Of Dr. Manhattan

Voetstappenhemolyse: Hoe Hard Veranderde De Bloedcellen Van Een Man
Voetstappenhemolyse: Hoe Hard Veranderde De Bloedcellen Van Een Man

Secret Revealed: The Physics Of How Penguins Stay Warm
Secret Revealed: The Physics Of How Penguins Stay Warm


WordsSideKick.com
Alle Rechten Voorbehouden!
Reproductie Van Materialen Toegestaan Alleen Prostanovkoy Actieve Link Naar De Site WordsSideKick.com

© 2005–2019 WordsSideKick.com