Nowe badanie zapewnia ważny wgląd w ewolucję snu i jak możemy zbudować mózg, który nie musi spać. Ślepy Mexican cavefish (Astyanax mexicanus) przedstawiony na górze i ryba powierzchniowa przedstawiona na dole.
Niemal wszystkie badane zwierzęta potrzebują snu, ale niewiele wiadomo o tym, dlaczego niektóre zwierzęta śpią przez większość dnia, podczas gdy inne śpią bardzo mało. W wyniku życia w całkowitej i stałej ciemności w małej lokalizacji w północno-wschodnim Meksyku, bez oczu, maleńki ślepy Mexican cavefish (Astyanax mexicanus) ewoluował bezsenność, drzemiąc znacznie mniej niż ich krewnych mieszkających w rzece. Ryby te są badane od prawie 100 lat ze względu na ich fascynujące cechy, jednak niewiele wiadomo o tym, jak ewoluuje ich zachowanie. Ze względu na brak snu, stanowią one doskonały model do badania ludzkich zaburzeń snu, takich jak bezsenność.
Nowe badania opublikowane w eLife przez neurobiologów z Charles E. Schmidt College of Science na Florida Atlantic University dostarczają nowego wglądu w ewolucję snu.
W badaniu naukowcy odkryli, że neuropeptyd hipokretyna, wcześniej powiązany z ludzką narkolepsją, jest wyrażany na wyższym poziomie w mózgu jaskiniowca. Podczas gdy wykazano, że utrata hipokretyny powoduje narkolepsję w modelach ludzkich i zwierzęcych, jaskinie ewoluowały, aby mieć wyższe poziomy hipokretyny, co skutkuje bezsennością.
„Te ustalenia sugerują, że różnice w produkcji hipokretyny mogą wyjaśniać różnice w śnie między gatunkami zwierząt, a nawet między poszczególnymi ludźmi”, powiedział Alex Keene, Ph.D., starszy autor i profesor nadzwyczajny na Wydziale Nauk Biologicznych, członek Jupiter Life Science Initiative i członek FAU Brain Institute. „Może to również zapewnić ważny wgląd w to, jak możemy zbudować mózg, który nie potrzebuje snu.”
Zespół naukowców, kierowany przez Keene’a, wyruszył, aby odkryć mechanikę stojącą za utratą snu u A. mexicanus, aby dowiedzieć się więcej o tym, jak braki w sygnalizacji hipokretyny są związane ze zmienionym snem i narkolepsją, przewlekłym zaburzeniem snu, które powoduje nadmierną senność w ciągu dnia, w różnych organizmach kręgowców.
Aby to osiągnąć, Keene i jego zespół przeprowadzili badania porównawcze wśród komórek mózgowych A. mexicanus i jaskiniowców. Ich wyniki pokazują, że liczba komórek hipokretyny u ryb jaskiniowych jest znacznie wyższa niż u ich żyjących na powierzchni krewnych.
Hipokretyna, wcześniej przypisywana ludzkiej narkolepsji, jest wyrażana na wyższym poziomie w mózgu jaskiniowca (A. mexicanus). Mózgi ryb powierzchniowych (po lewej) i jaskiniowych (po prawej) z białkiem hipokretyny promującym czuwanie, przedstawionym na zielono (na dole).
Następnie wykazano, że zahamowanie sygnalizacji hipokretyny, genetycznie lub farmakologicznie, zwiększyło sen u ryb jaskiniowych, podczas gdy miało bardzo mały wpływ na ryby powierzchniowe.
„Głównym pytaniem, które należy zadać, jest to, dlaczego hipokretyna funkcjonuje inaczej u ryb jaskiniowych”, powiedział Keene. „Chcemy zrozumieć, jaką przewagę utrata snu zapewnia tym rybom w środowisku jaskiniowym.”
Współautorami badania są Erik Duboue, Ph.D., asystent profesora nauk biologicznych w FAU’s Harriet L. Wilkes Honors College, i David Prober, Ph.D., profesor biologii w Kalifornijskim Instytucie Technologii.
„Hypocretin Underlies the Evolution of Sleep Loss in the Mexican cavefish,” może być swobodnie dostępny online pod adresem https://elifesciences.org/articles/32637.
Badanie to jest wspierane przez nagrodę 25762 z National Science Foundation dla Keene.
-FAU-
.