¿Qué fue primero, el sueño o el cerebro?
Hydra vulgaris es un cnidario diminuto de anatomía sencilla. Una investigación colaborativa dirigida por la Universidad de Kyushu descubrió que, a pesar de carecer de un sistema nervioso central, las hidras exhiben características a nivel molecular y genético asociadas con el sueño en animales más evolucionados, lo que indica que los mecanismos relacionados con el sueño pueden haberse adquirido antes de la evolución del cerebro. Crédito: Taichi Q. Itoh, Universidad de Kyushu
Permanecer despierto demasiado tiempo y pensar con claridad puede volverse extremadamente difícil. Afortunadamente, unos pocos guiños de sueño suelen ser suficientes para que nuestro cerebro vuelva a funcionar a toda velocidad. Pero, ¿cuándo y por qué los animales comenzaron a necesitar dormir? ¿Y tener un cerebro es incluso un requisito previo?
En un estudio que podría ayudar a comprender el origen evolutivo del sueño en los animales, un equipo internacional de investigadores ha demostrado que las diminutas hidras que habitan en el agua no solo muestran signos de un estado similar al sueño a pesar de carecer del sistema nervioso central, sino también responder a las moléculas asociadas con el sueño en animales más evolucionados.
«Ahora tenemos pruebas sólidas de que los animales deben haber adquirido la necesidad de dormir antes de adquirir un cerebro», dice Taichi Q. Itoh, profesor asistente en la Universidad de Kyushu. Facultad de Artes y Ciencias y líder de la investigación informada en Science Advances.
Aunque recientemente también se encontró un comportamiento de sueño en medusas, un pariente de las hidras y miembro del phylum Cnidaria, el nuevo estudio de investigadores de La Universidad de Kyushu en Japón y el Instituto Nacional de Ciencia y Tecnología de Ulsan en Corea descubrieron que varias sustancias químicas que provocan somnolencia y sueño incluso en humanos tenían efectos similares en la especie Hydra vulgaris.
«Basándonos en nuestro hallazgo s e informes anteriores sobre las medusas, podemos decir que la evolución del sueño es independiente de la evolución del cerebro», afirma Itoh.
«Aún quedan muchas preguntas sobre cómo surgió el sueño en los animales, pero las hidras proporcionan una respuesta fácil de manejar criatura para investigar más a fondo los mecanismos detallados que producen el sueño en animales sin cerebro para ayudar posiblemente algún día a responder estas preguntas».
Con solo un par de centímetros de largo, las hidras tienen una red difusa de nervios pero carecen de la centralización asociada con un cerebro.
Si bien el sueño a menudo se monitorea en función de la medición de las ondas cerebrales, esta no es una opción para los animales pequeños y sin cerebro.
Como alternativa, los investigadores usaron un video para rastrear el movimiento y determinar cuándo las hidras estaban en un estado de sueño caracterizado por un movimiento reducido que podría interrumpirse con un destello de luz.
Una investigación colaborativa dirigida por la Universidad de Kyushu indica que múltiples componentes reguladores del sueño se conservan evolutivamente entre en hidras sin cerebro y animales con sistema nervioso central. Crédito: Taichi Q. Itoh, Universidad de Kyushu
En lugar de repetirse cada 24 horas como un ritmo circadiano, los investigadores descubrieron que las hidras exhiben un ciclo de cuatro horas de estados activos y similares al sueño.
Más importante aún, los investigadores descubrieron muchas similitudes relacionadas con la regulación del sueño a nivel molecular y genético, independientemente de la posesión de un cerebro.
Exponer las hidras a la melatonina, una ayuda para dormir de uso común, aumentó moderadamente la cantidad de sueño y la frecuencia, mientras que el neurotransmisor inhibidor GABA, otra sustancia química relacionada con la actividad del sueño en muchos animales, aumentó considerablemente la actividad del sueño.
Por otro lado, la dopamina, que provoca la excitación en muchos animales, en realidad promovió el sueño en el hidras.
«Si bien algunos mecanismos del sueño parecen haberse conservado, otros pueden haber cambiado de función durante la evolución del cerebro», sugiere Itoh.
Además, los investigadores podrían usar vibraciones y cambios de temperatura para perturbar el sle de las hidras ep e inducen signos de privación del sueño, lo que hace que las hidras duerman más durante el día siguiente e incluso suprimen la proliferación celular.
Investigando más de cerca, los investigadores descubrieron que la privación del sueño provocaba cambios en la expresión de 212 genes , incluido uno relacionado con PRKG, una proteína involucrada en la regulación del sueño en una amplia gama de animales, incluidos ratones, moscas de la fruta y nematodos.
Alterar otros genes de la mosca de la fruta que parecen compartir un origen evolutivo común con la los relacionados con el sueño en las hidras alteraron la duración del sueño en las moscas de la fruta, y una mayor investigación de dichos genes puede ayudar a identificar genes relacionados con el sueño actualmente desconocidos en animales con cerebro.
«Tomados en conjunto, estos experimentos proporcionan evidencia de que los animales adquirieron mecanismos relacionados con el sueño antes del desarrollo evolutivo del sistema nervioso central y que muchos de estos mecanismos se conservaron a medida que evolucionaba el cerebro», dice Itoh.
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Los ratones privados de sueño encuentran que la cocaína es más gratificante Más información: Hiroyuki J. Kanaya et al, A sleep-like state in Hydra revela mecanismos de sueño conservados durante el desarrollo evolutivo de el sistema nervioso central, Science Advances (2020). DOI: 10.1126/sciadv.abb9415 Información de la revista: Science Advances
Proporcionado por la Universidad de Kyushu Cita: ¿Qué fue primero, el sueño o el cerebro? (8 de enero de 2021) recuperado el 30 de agosto de 2022 de https://medicalxpress.com/news/2021-01-brain-1.html Este documento está sujeto a derechos de autor. Aparte de cualquier trato justo con fines de estudio o investigación privados, ninguna parte puede reproducirse sin el permiso por escrito. El contenido se proporciona únicamente con fines informativos.