Eine bahnbrechende neue Studie der Bar-Ilan-Universität zeigt, dass eine der Kernfunktionen des Schlafs ihren Ursprung vor Hunderten von Millionen Jahren in Quallen und Seeanemonen hat – zu den frühesten Lebewesen mit Nervensystemen. Indem die Forschung diesen Mechanismus auf diese urzeitlichen Tiere zurückführt, belegt sie, dass der Schutz von Neuronen vor DNA-Schäden und zellulärem Stress eine grundlegende, uralte Funktion des Schlafs ist, die lange vor der Entwicklung komplexer Gehirne existierte.
In der heute in Nature Communications veröffentlichten Studie definierten und charakterisierten Dr. Raphael Aguillon , Dr. Amir Harduf und Kollegen aus den Arbeitsgruppen von Appelbaum und Levy die Schlafmuster zweier urtümlicher Tierarten: tagaktive, symbiotische Quallen, die nachts schlafen und mittags ein kurzes Nickerchen halten, und dämmerungsaktive, nicht-symbiotische Seeanemonen, die von der Morgendämmerung bis in die erste Tageshälfte schlafen. Mithilfe von Infrarot-Videoaufnahmen und Verhaltensanalysen beobachteten sie, dass beide Tierarten täglich etwa acht Stunden schlafen, ähnlich wie der menschliche Schlaf. Trotz ihrer unterschiedlichen Lebensweisen und Schlafmechanismen weisen sie ein gemeinsames Muster auf: DNA-Schäden sammeln sich in den Neuronen während des Wachzustands an und werden im Schlaf abgebaut. Wurden die Tiere wachgehalten und die DNA-Schäden verstärkten sich, schliefen sie anschließend länger. Dieses als Schlaf-Rebound bekannte Verhalten ermöglichte die Erholung und Reduzierung der DNA-Schäden.
Die Studie zeigte außerdem, dass zunehmende DNA-Schäden, entweder durch UV-Strahlung oder durch den Kontakt mit einer DNA-schädigenden Chemikalie, bei beiden Spezies Erholungsschlaf auslösten. Umgekehrt reduzierte die Förderung des Schlafs durch das Hormon Melatonin DNA-Schäden. Diese Ergebnisse belegen eine bidirektionale Beziehung: DNA-Schäden erhöhen das Schlafbedürfnis, und Schlaf wiederum trägt zur Schadensreduktion bei. Dies deutet darauf hin, dass der Schutz von Neuronen vor täglichem Zellstress und DNA-Schäden der evolutionäre Antrieb für den Schlaf gewesen sein könnte.
Die beiden basalen Tiere zeigen auch, wie der Schlaf unterschiedlich reguliert wird. Während der homöostatische Schlafdruck (ein angeborenes Schlafbedürfnis) den Schlaf bei beiden Arten reguliert, wird er bei der Qualle hauptsächlich durch den Hell-Dunkel-Zyklus gesteuert. Die Seeanemone hingegen verlässt sich vorwiegend auf ihre innere circadiane Uhr. Trotz dieser Unterschiede sind beide Tiere auf Schlaf angewiesen, um DNA-Schäden und zellulären Stress zu reduzieren, unabhängig davon, ob ihr Schlaf-Wach-Rhythmus durch Sonnenlicht oder durch ihre innere Uhr gesteuert wird.
