Uusi tutkimus antaa tärkeää tietoa unen evoluutiosta ja siitä, miten voisimme rakentaa aivot, joiden ei tarvitse nukkua. Yläkuvassa sokea meksikolainen luolakala (Astyanax mexicanus) ja alakuvassa pintakala.
Lähes kaikki tutkittavat eläimet tarvitsevat unta, mutta vain vähän tiedetään siitä, miksi jotkut eläimet nukkuvat suurimman osan päivästä, kun taas toiset nukkuvat hyvin vähän. Täydellisessä ja pysyvässä pimeydessä elämisen seurauksena pienessä paikassa Koillis-Meksikossa elävä silmätön, pikkuruinen sokea meksikolainen luolakala (Astyanax mexicanus) on kehittynyt unettomaksi, sillä se torkkuu paljon vähemmän kuin joessa asuvat sukulaisensa. Näitä kaloja on tutkittu lähes 100 vuotta niiden kiehtovien piirteiden vuoksi, mutta niiden käyttäytymisen kehittymisestä tiedetään vain vähän. Unen puutteensa vuoksi ne tarjoavat erinomaisen mallin ihmisen unihäiriöiden, kuten unettomuuden, tutkimiseen.
Floridan Atlantin yliopiston Charles E. Schmidt College of Science -korkeakoulun neurotieteilijöiden eLife-tiedelehdessä julkaisema uusi tutkimus tarjoaa uutta tietoa unen evoluutiosta.
Tutkimusta varten tutkijat havaitsivat, että neuropeptidi hypokretiini, joka on aiemmin ollut osallisena ihmisen narkolepsiassa, ilmentyy korkeammilla tasoilla luolakalojen aivoisssa. Hypokretiinin menetyksen on osoitettu aiheuttavan narkolepsiaa ihmis- ja eläinmalleissa, mutta luolakaloilla on kehittynyt korkeammat Hypokretiinitasot, jotka johtavat unettomuuteen.
”Nämä havainnot viittaavat siihen, että erot hypokretiinin tuotannossa voivat selittää unen vaihtelua eläinlajien välillä tai jopa yksittäisten ihmisten välillä”, sanoo tohtori Alex Keene, vanhempi kirjoittaja ja apulaisprofessori biologisten luonnontieteiden laitoksella, Jupiterin biotieteellisen aloitteen jäsen ja FAU:n aivoinstituutin jäsen. ”Se voi myös antaa tärkeää tietoa siitä, miten voisimme rakentaa aivot, jotka eivät tarvitse unta.”
Keenen johtama tutkijaryhmä lähti selvittämään A:n unihäiriöiden taustalla olevia mekanismeja. mexicanus selvittääkseen lisää siitä, miten hypokretiinin signaloinnin puutteet liittyvät muuttuneeseen uneen ja narkolepsiaan, krooniseen unihäiriöön, joka aiheuttaa ylivoimaista päiväväsymystä, erilaisissa selkärankaisissa eliöissä.
Toteuttaakseen tämän Keene ja hänen ryhmänsä tekivät vertailevan tutkimuksen A. mexicanuksen pinta- ja luolakalojen aivosolujen välillä. Heidän tuloksensa osoittavat, että luolakalojen hypokretiinisolujen määrä on huomattavasti suurempi kuin niiden pinnalla elävien sukulaisten.
Hypokretiini, joka on aiemmin yhdistetty ihmisen narkolepsiaan, ilmentyy korkeammalla tasolla luolakalan (A. mexicanus) aivoissa. Pintakalojen (vasemmalla) ja luolakalojen (oikealla) aivot, joissa heräämistä edistävä hypokretiiniproteiini on kuvattu vihreällä (alhaalla).
Seuraavaksi he osoittivat, että hypokretiinisignaalin estäminen geneettisesti tai farmakologisesti lisäsi unta luolakaloissa, kun taas pintakaloissa se vaikutti vain vähän.
”Keskeinen kysymys jatkossa on se, miksi hypokretiini toimii luolakaloissa eri tavalla”, Keene sanoi. ”Haluamme ymmärtää, mitä etua unen menetys tarjoaa näille kaloille luolaympäristössä.”
Tutkimuksen osatekijät ovat FAU:n Harriet L. Wilkes Honors Collegen biologisten tieteiden apulaisprofessori Erik Duboue, Ph.D., ja David Prober, Ph.D., biologian professori Kalifornian teknologiainstituutissa.
”Hypocretin Underlies the Evolution of Sleep Loss in the Mexican cavefish,” on vapaasti luettavissa verkossa osoitteessa https://elifesciences.org/articles/32637.
Tutkimusta on tuettu National Science Foundationin myöntämällä palkinnolla 25762 Keenelle.
-FAU-