長時間起きていて冷静に考えるのは非常に困難です。たいていそれで十分です
「動物は脳を獲得する前に睡眠の必要性を獲得したに違いないという強力な証拠が得られました。」
伊藤 太一 九州大学総合文化研究院 准教授
あなたが理解するのに役立つ研究で動物の睡眠の進化的起源である国際的な研究チームは、小さな水生ヒドラが中枢神経系の欠如にもかかわらず睡眠の兆候を示すだけでなく、より高度な動物の睡眠に関連する分子にも反応することを示しました。
睡眠行動は最近でしたがヒドラの親戚であるクラゲで発見された、日本の九州大学と韓国のウルサン国立科学技術研究所の科学者による新しい研究は、眠気と睡眠を誘発する特定の化学物質がヒドラブルガリス種に同様の影響を与えることを示しました。
「私たちの発見に基づいて、クラゲに関するこれまでの報告から、睡眠の進化は脳の進化とは無関係であると言えます。動物の睡眠がどのようにして生まれたのかについては、まだ多くの疑問が残っています。ヒドラは、脳のない動物の睡眠を誘発する詳細なメカニズムをさらに研究するための扱いやすい生き物です。」
伊藤 太一 九州大学総合文化研究院 准教授
ハイドラはほんの数センチの長さで、神経の広範なネットワークですが、脳の固有の集中化はありません。睡眠は脳波の測定に基づいて監視されることがよくありますが、これは小さな脳のない動物にとっては選択肢ではありません。
あるいは、研究者モーショントラッキングビデオシステムを使用して、閃光によって中断される可能性のある動きの減少を特徴とするハイドラが睡眠状態にあるときを判断しました。
24時間ごとに繰り返す代わりにサーカディアンリズムのように、研究者たちは、ハイドラが活動的で睡眠のような状態の4時間のサイクルを示すことを発見しました。さらに重要なことに、研究者たちは、脳の存在に関係なく、分子レベルおよび遺伝子レベルでの睡眠調節に関連する複数の類似点を発見しました。
メラトニンヒドラへの影響、広範囲使用した催眠薬は睡眠の量と頻度を適度に増加させましたが、多くの動物の睡眠活動に関連する別の化学物質である抑制性神経伝達物質GABAは睡眠活動を有意に増加させました。一方、多くの動物に覚醒を誘発するドーパミンは、ハイドラの睡眠を促進しました。
「一部の睡眠メカニズムは保存されているようですが、他の睡眠メカニズムは脳の進化の過程で機能が切り替わった可能性があります。」
伊藤 太一 九州大学総合文化研究院 准教授
さらに、研究者は使用することができます振動と温度変化により、ヒドラの睡眠が妨げられ、睡眠不足の兆候が生じ、翌日ヒドラがより長く眠り、細胞の増殖が抑制されます。
綿密な調査で、科学者睡眠不足は、マウス、ハエ、鉤虫など、多くの動物の睡眠の調節に関与するタンパク質であるPRKGに関連する遺伝子を含む、212の遺伝子の発現に変化をもたらすことを発見しました。
「これらの実験を総合すると、彼らは、動物が中枢神経系の進化的発達の前に睡眠関連の機構を獲得し、これらの機構の多くが脳の発達とともに保持されたことを示す説得力のある証拠を提供している。」
伊藤 太一 九州大学総合文化研究院 准教授
他のフルーツフライ遺伝子の破壊、ヒドラが変化した睡眠時間の睡眠関連遺伝子と進化の系統を共有しているようであり、そのような遺伝子のさらなる調査は、脳を持つ動物の現在未知の睡眠関連遺伝子を特定するのに役立つ可能性があります。
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