Egy új tanulmány fontos betekintést nyújt az alvás evolúciójába és abba, hogy hogyan építhetnénk olyan agyat, amelynek nincs szüksége alvásra. A felső képen vak mexikói barlangi hal (Astyanax mexicanus), az alsó képen egy felszíni hal.
Majdnem minden vizsgált állatnak szüksége van alvásra, de keveset tudunk arról, hogy egyes állatok miért alszanak a nap nagy részében, míg mások nagyon keveset. Az északkelet-mexikói kis helyen, teljes és állandó sötétségben való élet következtében a szem nélküli, apró, vak mexikói barlangi halak (Astyanax mexicanus) kifejlesztették az álmatlanságot, sokkal kevesebbet szundikálnak, mint folyóban élő rokonaik. Ezeket a halakat már közel 100 éve tanulmányozzák lenyűgöző tulajdonságaik miatt, mégis keveset tudunk arról, hogyan fejlődik a viselkedésük. Alváshiányuk miatt kiváló modellt nyújtanak az emberi alvászavarok, például az álmatlanság tanulmányozásához.
A Florida Atlantic University Charles E. Schmidt College of Science idegkutatói által az eLife folyóiratban közzétett új tanulmány új betekintést nyújt az alvás evolúciójába.
A tanulmányhoz a kutatók megállapították, hogy a korábban az emberi narkolepsziában szerepet játszó hipokretin nevű neuropeptid magasabb szinten fejeződik ki a barlangi halak agyában. Míg a Hypocretin elvesztése emberi és állati modellekben narkolepsziát okoz, a barlangi halak evolúciója során magasabb Hypocretin-szintet mutatott ki, ami álmatlanságot eredményezett.
“Ezek az eredmények arra utalnak, hogy a Hypocretin termelésében mutatkozó különbségek magyarázhatják az alvás állatfajok vagy akár egyes emberek közötti eltéréseit” – mondta Alex Keene, Ph.D., a vezető szerző, a Biológiai Tudományok Tanszék docense, a Jupiter Life Science Initiative tagja és a FAU Agykutató Intézet munkatársa. “Ez fontos betekintést nyújthat abba is, hogyan építhetnénk olyan agyat, amelynek nincs szüksége alvásra.”
A Keene által vezetett tudóscsoport azt tűzte ki célul, hogy feltárja az alvásvesztés hátterében álló mechanizmust A. mexicanusban, hogy többet tudjanak meg arról, hogy a hipokretin jelátvitel hiányosságai hogyan kapcsolódnak a megváltozott alváshoz és a narkolepsziához, egy krónikus alvászavarhoz, amely elsöprő nappali álmosságot okoz a különböző gerinces élőlényekben.
Ezért Keene és csapata összehasonlító vizsgálatot végzett az A. mexicanus felszíni és barlangi halak agysejtjei között. Eredményeik azt mutatják, hogy a barlangi halak hipokretin sejtjeinek száma jelentősen magasabb, mint a felszínen élő rokonaiké.
A korábban az emberi narkolepsziában szerepet játszó hipokretin magasabb szinten fejeződik ki a barlangi halak (A. mexicanus) agyában. Felszíni halak (balra) és barlangi halak (jobbra) agya az ébredést elősegítő Hypocretin fehérjével zölddel ábrázolva (alul).
A következőkben kimutatták, hogy a Hypocretin jelátvitel genetikai vagy farmakológiai gátlása növelte az alvást a barlangi halakban, míg a felszíni halakban nagyon kevés hatása volt.
“A központi kérdés a továbbiakban az, hogy miért működik másként a Hypocretin a barlangi halakban” – mondta Keene. “Szeretnénk megérteni, hogy az alvásvesztés milyen előnyt biztosít ezeknek a halaknak a barlangi környezetben.”
A tanulmány társszerzői Erik Duboue, Ph.D., a FAU Harriet L. Wilkes Honors College biológiai tudományok adjunktusa és David Prober, Ph.D., a Kaliforniai Technológiai Intézet biológiaprofesszora.
“Hypocretin Underlies the Evolution of Sleep Loss in the Mexican cavefish,” szabadon hozzáférhető online a https://elifesciences.org/articles/32637 címen.
A tanulmányt a Nemzeti Tudományos Alapítvány 25762-es díja támogatta Keene számára.
-FAU-