Es ist ein klassisches „Henne-oder-Ei“- Argument: Was war zuerst da bei der evolutionären Entwicklung aller Tierarten – der Schlaf oder das Gehirn? Bei der Betrachtung des Ursprungs von Schlaf führt die Frage häufig zu Spekulationen über die Entwicklung dieses zwingenden biologischen Aktes. Aktuelle Forschungen beleuchten weiterhin diese faszinierende Debatte.

Schlaf ist universell

Eine Sache, die klar verstanden wird, ist, dass Schlaf im Tierreich universell ist. Für Wissenschaftler gestaltete es sich schwierig, Tiere zu finden, die keinen Schlaf brauchen. Während einige Arten fast ihr ganzes Leben mit Schlaf verbringen, können andere mit nur einer Stunde Schlaf pro 24-Stunden-Zyklus auskommen. Die universelle Wahrheit ist jedoch, dass Schlaf und das Bedürfnis nach Ruhe auf die eine oder andere Weise zum Vorschein kommt.

Die Rolle des Schlafs während der Evolution

Untersuchungen haben gezeigt, dass sich Schlaf möglicherweise als Mittel für Tiere entwickelt hat, um Energiespeicher zu erhalten und wiederherzustellen. Selbst einfache Wirbellose müssen sich ähnlich ausruhen wie die Schlafmuster der komplexesten Organismen.

Zum Beispiel zeigen Fruchtfliegen gut definierte circadiane Rhythmen, die die Restmuster des Menschen nachahmen. Diese einfachen Fliegen ruhen ungefähr 10 Stunden pro Tag. Wenn sie nicht in der Lage sind, diese Ruhezeit zu erreichen, werden sie diese zu einem späteren Zeitpunkt wieder gutmachen, was darauf hinweist, dass Erholung eine wesentliche biologische Funktion ist.

Das Bedürfnis nach Fruchtfliegen, um den Schlaf auszugleichen, ähnelt dem menschlichen Bedürfnis, diese zzz nach einer unruhigen Nacht einzuholen. Wissenschaftler haben auch entdeckt, dass wirbellose Tiere wie komplexere Wirbeltiere auch eine neuronale Aktivität aufweisen, die der im Gehirn von Wirbeltieren im Schlaf ähnlichen ähnelt.

Angesichts dieser Ähnlichkeiten konnten Wissenschaftler ableiten, dass Schlaf ein Evolutionsprozess ist, der vor über einer halben Milliarde Jahren entstanden ist. Da sich die Tiere im Laufe der Jahrhunderte weiterentwickelt haben, scheint es, als hätten sich diese Schlafformen zusammen mit der natürlichen Entwicklung der Arten vollzogen.

Forschungen bestätigen den Ursprung des Schlafs

Während Wissenschaftler seit Jahren die Hypothese aufgestellt haben, dass das Bedürfnis nach Schlaf für alle Arten von Tieren universell ist, gibt es jetzt Hinweise darauf, dass Tiere das Bedürfnis nach Schlaf erworben haben, bevor sie überhaupt ein Gehirn entwickelt haben.

In einer kürzlich im letzten Herbst in der Zeitschrift Science Advances veröffentlichten Studie erläuterte ein Forscherteam, wie sie den Ursprung des Schlafbedarfs bei Tieren besser verstehen konnten, indem sie winzige Hydras betrachteten. Diese winzige, in Wasser lebende Tierart ist so simpel, dass sie nicht einmal ein Gehirn hat. Die Forscher konnten jedoch nachweisen, dass dieses Tier trotz der Tatsache, dass es über kein zentrales Nervensystem verfügt, immer noch Anzeichen dafür aufweist, dass es in einen schlafähnlichen Zustand ein- und ausgeht.

Hydras sind nur wenige Zentimeter lang. Während ihr Körper ein Netzwerk an Nerven beherbergt, haben sie nicht das zentrale Nervensystem, das mit einem Gehirn verbunden ist. Schlaf wird bei den meisten anderen Tierarten normalerweise in Gehirnwellen gemessen. Dies ist jedoch nicht möglich, wenn Sie kleine und hirnlose Kreaturen wie Hydras betrachten. Aufgrund dieser Einschränkung stützten sich die Wissenschaftler auf ein Videosystem, um die Bewegungen der Hydras zu verfolgen. Dies half ihnen, festzustellen, ob sich das Tier in einem schlafähnlichen oder wachen Zustand befand.

Während die meisten Tiere einen circadianen 24-Stunden-Rhythmus aufweisen, konnten die Wissenschaftler feststellen, dass Hydras einen vierstündigen Zyklus hatten, der sich in aktive und schlafähnliche Zustände hinein- und hinausbewegte. Zusätzlich erfuhren die Forscher, dass es sowohl auf molekularer als auch auf genetischer Ebene ähnliche Muster der Schlafregulation gab, obwohl Hydras kein Gehirn haben.

Wenn sie beispielsweise Melatonin und dem hemmenden Neurotransmitter GABA ausgesetzt waren, zeigten die Hydras einen moderaten Anstieg der Schlaffrequenz, und der Dauer der Ruhe. Umgekehrt hat die Exposition der Hydras gegenüber dem erregenden Stimulans Dopamin dazu beigetragen, mehr Schlafzyklen in den Hydras zu fördern.

Schließlich gelang es den Wissenschaftlern, die Schlafzyklen der Tierchen durch Vibrationen oder durch Änderung der Wassertemperatur erfolgreich zu stören. Als die Zyklen in Unordnung gerieten, schliefen die Hydras danach länger, um jenen Schlaf nachzuholen, den sie aufgrund der Störung verpasst hatten.

Diese neue Forschung ergänzt das vorhandene Wissen, das zeigte, dass auch Quallen Ruhezeiten aufweisen, wenn kein formales Zentralnervensystem und Gehirn vorhanden sind. Die Erkenntnis aus dieser Forschung ist, dass Tiere wahrscheinlich alle schlafbezogenen Mechanismen erworben haben, bevor sich das Zentralnervensystem entwickelte.

Warum dieses Wissen so bedeutend ist

Warum ist es so wichtig, den Ursprung des Schlafs zu verstehen? Wenn Wissenschaftler mehr über die Entwicklung des Schlafs erfahren, können sie auch mehr über die Funktion dieser kritischen biologischen Aktion lernen. Dieses Wissen hilft medizinischen Forschern, mehr über Schlafstörungen zu verstehen, damit sie diese effektiver behandeln können.

Da Schlafstörungen in der Bevölkerung so weit verbreitet sind, ist es umso besser, dass Wissenschaftler, je mehr sie über diese lebenswichtige Körperfunktion Bescheid wissen, passende Behandlungen für Betroffene entwickeln können.