Czy zastanawiałeś się kiedyś, dlaczego każde stworzenie, od najmniejszego owada po największego wieloryba, ulega bezbronnemu stanowi snu? Pomimo widocznego niebezpieczeństwa i ewolucyjnej wady polegającej na chwilowej nieświadomości świata, sen jest powszechnym zjawiskiem wśród zwierząt. Nasuwa się pytanie: dlaczego tak pozornie ryzykowne zachowanie utrzymywało się przez całą ewolucję? Nowa, ujednolicona teoria oferuje zdumiewające wyjaśnienie, sugerując, że sen w swej istocie wywodzi się ze starożytnej symbiotycznej relacji. Początki sięgają czasów, gdy najwcześniejsze zwierzęta tworzyły partnerstwa z mikroskopijnymi organizmami, co doprowadziło do rozwoju mitochondriów, elektrowni naszych komórek. Teoria ta nie tylko obnaża tajemnicę natury snu, ale także rzuca światło na rolę snu spokojnego (NREM) i aktywnego (REM), przesuwając granice naszego zrozumienia tego wszechobecnego aspektu życia.

W wyniku przełomowego badania naukowcy dr Graham Adams z Perth w Australii i dr Philip O’Brien z Uniwersytetu Murdoch przedstawili ujednoliconą teorię snu, rzucającą światło na endosymbiotyczne pochodzenie tego istotnego procesu biologicznego. Ich badania, opublikowane w Neurobiology of Sleep and Circadian Rhythms, zakładają, że powstanie snu jest powiązane z wydarzeniem ewolucyjnym, które doprowadziło do rozwoju mitochondriów, co zapewnia głęboki wgląd w to, jak te komórkowe elektrownie wpływają na wzorce snu.

Dr Adams wyjaśnia podstawy swoich badań: „Uważa się, że pochodzenie snu jest ściśle powiązane ze zdarzeniem endosymbiotycznym, które doprowadziło do powstania mitochondriów”. Ta perspektywa sugeruje, że sen jest złożonym wynikiem starożytnych relacji między naszymi komórkami.

Badając dalej interakcje żywiciel-pasożyt, dr Adams wyciąga podobieństwa i stwierdza: „Te interakcje pasożytów stanowią model pozwalający zrozumieć, w jaki sposób mitochondria mogą wpływać na zachowania żywicieli podczas snu”. Takie porównania pomagają zilustrować znaczący wpływ mikroskopijnych organizmów na regulację snu.

Podkreślając biochemiczną rolę mitochondriów, dr Adams stwierdza: „Mitochondria są niezbędne nie tylko dla oddychania tlenowego, ale także dla produkcji neuroprzekaźników, takich jak GABA i DOPA, integralnych z naszymi cyklami snu i czuwania”. Podkreśla to podwójną funkcję mitochondriów w produkcji energii i regulacji snu.

Znaczenie tych badań wykracza daleko poza ciekawość akademicką, zagłębiając się w zawiłości ewolucyjnej podróży snu, podkreślając niezatarty ślad pozostawiony przez naszych komórkowych przodków w naszym codziennym życiu. Dzięki zrozumieniu mitochondrialnego imperatywu snu dr Adams i dr O’Brien torują drogę nowatorskiemu podejściu do zaburzeń snu, potencjalnie rewolucjonizując metody leczenia i poprawiając jakość życia. Ta ujednolicona teoria nie tylko kontekstualizuje sen w rozległym gobelinie życia na Ziemi, ale także zachęca nas do ponownego rozważenia naszego związku z mikroskopijnymi światami w nas. Wypełniając luki między dyscyplinami, prace dr Adamsa i dr O’Briena podkreślają głębokie wzajemne powiązania życia, od komórkowego po mózgowy. Ich spostrzeżenia na temat endosymbiotycznego pochodzenia snu podkreślają złożoną interakcję między biologią, środowiskiem i ewolucją, oferując fascynującą narrację, która zmienia nasze rozumienie jednego z podstawowych procesów życiowych.

ODNIESIENIE DO DZIENNIKA

Dr Graham Adams i dr Philip O’Brien, „Ujednolicona teoria snu: związek endosymbiotyczny eukariotów z mitochondriami i fazą REM, reakcja typu push-back na przebudzenie”, Neurobiologia snu i rytmów dobowych, 2023.

DOI: https://doi.org/10.1016/j.nbscr.2023.100100

O AUTORACH

Doktor Graham Adams

Od dziesięcioleci fascynuje mnie dziwne zachowanie snu. Zaczęło się, gdy patrzyłem, jak Claudia, mój rottweiler, zasypia, budzi się i zasypia, mniej więcej co 9 minut. Zaintrygowany filmowałem inne psy w ich naturalnym środowisku i ze zdumieniem odkryłem, że budzą się około 20 razy w ciągu nocy. Ponadto, gdy śpią z innymi psami, budzą się o różnych porach.
Przez dziesięciolecia studiowałem więcej na temat snu u psów, ludzi i innych zwierząt. Byłem zachwycony, gdy ukazała się gazeta, w której stwierdzono, że podobnie jak ludzie, psy muszą spać, aby pamiętać. Jednakże jako specjalista ds. zachowania psów i kotów uważałem, że psy były źle szkolone i wyniki mogły być błędne. Przeprowadziłem więc własny eksperyment, wykorzystując psi węch zamiast wzroku. Psy nie musiały spać, żeby pamiętać. To doprowadziło mnie do innych badań, w których zwierzęta nie potrzebowały snu, aby utrwalić pamięć, jak na przykład nowonarodzone wieloryby, które nie śpią przez pierwszy miesiąc.
Zastanawiałem się, czy sen nie ma żadnej funkcji. Może to był tylko przypadek. Jednakże zdałem sobie sprawę, że musi być coś bardzo potężnego, co napędza go, aby ewolucja go wybrała. Aby znaleźć odpowiedzi, konieczne było przejrzenie 14 różnych dyscyplin biologicznych, aby znaleźć odpowiedzi, które doprowadziły do ​​„Ujednoliconej teorii snu: endosymbiotyczny związek eukariontów z mitochondriami i fazą REM, reakcją wypychającą na przebudzenie”.
Byłem honorowym pracownikiem naukowym w School of Veterinary Studies na Uniwersytecie Murdoch w Australii Zachodniej. W dalszym ciągu pasjonuję się tym, jak zwierzęta postrzegają swój świat i jak myślą. Regularnie występowałem w australijskiej telewizji i radiu oraz jestem autorem wielu recenzowanych publikacji naukowych w czasopismach międzynarodowych. orcid.org/0000-0002-8443-6092

Dr Philip O’Brien, Ph.D

Badania nad snem nie były czymś, co ekscytowało mnie jako młodego badacza. Bardziej interesowałem się biologią molekularną i bycie biologiem molekularnym to był ekscytujący czas. Techniki klonowania i sekwencjonowania DNA były szybko udoskonalane i byliśmy o krok od zdobycia świętego Graala, jakim było sekwencjonowanie genomów roślin i zwierząt wyższych eukariotów. Przedmiotem moich badań były choroby roślin, w szczególności choroby grzybowe zbóż oraz choroby lęgniowców drzew i krzewów. Moglibyśmy wykorzystać techniki biologii molekularnej do wyjaśnienia mechanizmów chorób, a następnie zmodyfikować genetycznie rośliny tak, aby były odporne na te choroby. Znałem doktora G. Adamsa od wielu lat, ale biorąc pod uwagę, że nasze obszary badawcze były bardzo różne, nigdy nie nawiązaliśmy współpracy badawczej. Stało się to dopiero, gdy oboje przeszliśmy na emeryturę i zaczęliśmy zastanawiać się nad snem, ale podchodziliśmy do niego z różnych punktów widzenia. To okazała się ciekawa, przyjemna i owocna współpraca.