Некоторые пещерные рыбы, вероятно, могут жить без сна

Сон — древний механизм животного мира, возникший на ранней стадии эволюции. Он важен для здоровья не только людей, но и других животных. Сон позволяет восстановить силы перед новым днем и закрепить в памяти прожитый опыт. Время, необходимое для полноценного отдыха организма, у каждого биологического вида свое. Некоторые виды могут спать по полгода (медведи уходят в спячку на шесть месяцев), другие — всего пару часов в день (морские слоны спят два часа в сутки). 

В природе встречаются животные, которые могут бодрствовать месяцами: например, в длительные периоды кормежки или брачные сезоны. Однако среди представителей фауны есть и те, кому сон вообще не нужен, они обходятся без него практически всю свою жизнь. 

Например, так поступает один из видов пещерных рыб, обитающих в пещерных водоемах Мексики и США. Речь идет о нескольких популяций мексиканской тетры (Astyanax mexicanus). При этом рыбы, несмотря на отсутствие сна, выглядят здоровыми, а продолжительность их жизни не уменьшается. Открытие сделала команда американских и мексиканских ихтиологов, о чем рассказала в своей статье, опубликованной на сайте электронного архива научных статей и препринтов по биологии bioRxiv.org.

То, что мексиканские тетры могут обходиться без сна, ученые предполагали еще несколько десятилетий назад. К таким выводам исследователи пришли, изучая Astyanax mexicanus в лабораторных условиях. В новой работе команда ученых под руководством Алекса Кина (Alex Keene) из Техасского университета A&M впервые доказала, что эти рыбы не спят и в дикой среде. 

Большинство представителей Astyanax mexicanus живут в реках за пределами пещер, они имеют нормальное зрение, серую или бело-розовую окраску. В пещерах же обитают 34 популяции, которые частично или полностью утратили зрение и окраску.

Кин и его коллеги изучали рыб из четырех популяций Astyanax mexicanus, обитающих в реках у поверхности воды, шести популяций, населяющих пещерные водоемы, и пяти популяций так называемой гибридной формы (сохранили некоторую пигментацию и частично зрение). 

Специалисты провели визуальные наблюдения и выяснили, что рыбы, обитающие у поверхности воды, спят от трех до шести часов в сутки, исходя из уровня своей активности, в то время как пещерные и рыбы гибридной формы вообще не спят.

По словам Кина, следующий шаг его команды — регистрация мозговой активности и изучение физиологических различий между рыбами, обитающими у поверхности воды и в пещерах. В будущих исследованиях может скрыться тот факт, что представители пещерных популяций Astyanax mexicanus на самом деле умеют спать, только у них развит однополушарный сон — медленноволновый сон, который развивается лишь в одном полушарии мозга (как у китов, дельфинов и некоторых видов птиц). Во время этого типа сна другое полушарие мозга находится в состоянии бодрствования. 

В таком случае пещерные мексиканские тетры могут плавать во время сна, но неясно, зачем им нужно такое поведение, если их собратья — рыбы, живущие у поверхности воды — этого не делают.

У команды Кина есть несколько объяснений. Во-первых, у пещерных рыб эта особенность появилась из-за того, что им приходится тратить больше времени на поиски пищи. Во-вторых, у них развился настолько чувствительный слух, что даже малейший шум не дает им уснуть. У пещерных популяций Astyanax mexicanus есть боковые линии — чувствительный орган, воспринимающий движение и вибрации окружающей воды. Ранее Кин и его коллеги выяснили, что эти боковые линии чрезвычайно чувствительны, по-видимому, они могут быть связаны с подавлением сна.

Если же окажется, что некоторые популяции Astyanax mexicanus действительно всегда бодрствуют, это будет убедительным доказательством того, что своего рода «бессонница» — важный и необходимый элемент адаптации к пещерной жизни.