اولین موجود زنده ای که خواب را تجربه کرد! - موسیقی با امیر

به گزارش موسیقی با امیر، ما می دانیم که موجودات زنده دست کم از نیم میلیارد سال پیش آغاز به خوابیدن نموده اند؛ اما دقیقا کدام گونه برای اولین بار چرت زدن را تجربه کرد؟

به گزارش خبرآنلاین، شرلی جکسون، نویسنده آمریکایی در سال 1959 در اولین خط از رمان ترسناک خود به نام شکار خانه هیل می نویسد: هیچ موجود زنده ای نمی تواند برای مدت طولانی در شرایط واقعیت مطلق، با سلامت روانی به حیات خود ادامه دهد. حتی چکاوک ها و جیرجیرک ها نیز رویا می بینند.

جکسون خط بالا را نوشت تا خانه تسخیرشده داستانش را معرفی کند؛ جایی که مرز بین واقعیت و رویا همواره محو بود، اما حق با او بود؛ اغلب موجودات زنده باید دست کم برای مدتی از واقعیت دور باشند تا بتوانند فعال و زنده باقی بمانند.

به نقل از وب سایت ساینتیفیک امریکن، در سرتاسر قلمرو حیوانات خواب امری بسیار متفاوت با آنچه انسان انجام می دهد، به نظر می رسد. انسان ها هنگام خواب وارد حالت ناهشیاری خیال انگیز می شوند، دلفین ها بخش هایی از مغز خود را به صورت تکه تکه خاموش می نمایند و پرندگان سینه بادکنکی بزرگ، در حال اوج گیری در هوا به خواب های کوتاه چندثانیه ای می روند.

بااین حال، تقریباً همه حیوانات می خوابند. در حدود یک دهه گذشته، محققان دریافته اند که حتی موجودات فاقد مغز، مانند عروس های دریایی و هیدرا ها (موجودات آب شیرین با ساده ترین طرح بدن در بین همه جانداران) عملی انجام می دهند که بسیار شبیه به چرت زدن است. حال، سؤال پیش می آید که اولین موجودی که خوابیدن را تجربه کرد، چه بود؟

البته هیچ استراحتگاه حفظ شده ای با فسیل های موجودات کوچک باستانی که پشت سر هم خروپف بنمایند، وجود ندارد. هرچند هیچ کس به طور قطع نمی داند، اما احتمالاً اولین چرت زدن بیش از نیم میلیارد سال پیش رخ داد، و به طور قطع به وسیله یک موجود بسیار ساده انجام شد.

مایکل آبرامز، پژوهشگر پسادکترا از دانشگاه کالیفرنیا برکلی، یکی از اعضای تیمی پژوهشی بود که در سال 2017 کشف کرد نوعی عروس دریایی به نام کاسیوپیا حالتی خواب مانند را به طور منظم تجربه می نماید. او می گوید: به نظر من، وقتی حیوانات دارای سیستم عصبی متصل به ماهیچه ها می شوند، تقریباً به طور قطع خوابیدن را تجربه می نمایند.

دانشمندان هنوز تاریخ دقیق وقوع این اتفاق را معین ننموده اند، اما وجود سیستم عصبی در موجودات زنده به گذشته های بسیار دور بازمی گردد. براساس مطالعه ای در سال 2019، اولین ارگانیسم هایی که نورون ها را رشد دادند، موجودات کوچک، مسطح و بشقاب مانندی به نام دیکینسونیا بودند که در دوره زمین شناسی ادیاکاران، یعنی بین 635 تا 542 میلیون سال پیش از میکروب ها تغذیه می کردند.

هرچند به طور قطع معین نیست که آیا این موجودات واقعاً اولین گونه های دارای سیستم عصبی بوده اند یا خیر، نورون ها احتمالاً در همین زمان، قبل از توسعه شدید تعداد گونه های موجودات روی زمین در طول دوره کامبرین بعدی تکامل یافته اند.

اما هنوز در خصوص اینکه آیا می توان گفت موجودات زنده بدون سیستم عصبی، مانند اسفنج ها یا حتی گیاهان هم می خوابند یا خیر، اختلاف نظر وجود دارد. تایچی آیتاه محقق کرونوبیولوژی از دانشگاه کیوشو در ژاپن می گوید: سیستم عصبی ممکن است برای اثبات تجربه خواب ضروری نباشد؛ هیچ کس نمی داند. ما هنوز در پی منشأ خواب هستیم.

هر بار که در رختخواب خود فرو می روید و به سرزمین رویا ها سفر می کنید، در واقع درگیر ضرورتی بیولوژیکی هستید که رشد سلول ها را تقویت و خاطرات را تثبیت می نماید، التهاب را کاهش می دهد و وقتی همه این ها به درستی انجام گردد، شما را زنده نگه می دارد.

اما خواب بسیار عجیب است. چرا ارگانیسم ها باید ساعت ها و ساعت ها در را به روی محیط خارجی ببندند و خود را در برابر شکارچیان و سایر خطرات محیط آسیب پذیر نمایند؟

این پرسش کنجکاوی محققانی مانند آیتاه و آبرامز را نیز برانگیخته است. آبرامز می گوید: واضح است که خوابیدن برای فرآیند های بیولوژیکی اساسی مهم است و تحقیقات در حال حاضر نشان می دهد که خواب به تکثیر و رشد سلولی یاری می نماید. قطعاً دلیلی وجود دارد که نوزادان تازه متولدشده حدود 16 ساعت در روز می خوابند.

زمانی تصور می شد که خواب تنها در قلمرو موجودات دارای مغز است، اما همان طور که قبل تر ذکر شد، آبرامز و همکارانش دریافتند که عروس دریایی کاسیوپیا نیز ظاهراً می خوابد.

این گونه بیشتر وقت خود را به شکل زنگوله ای در کف اقیانوس می گذراند و طور منظم نبض می زند. محققان براساس همین رفتار توانستند اندازه فعال بودن عروس دریایی را معین نمایند.

در آزمایشگاه، محققان ضربان نبض عروس دریایی را در طول زمان ردیابی کردند و دریافتند که فعالیت نبض عروس دریایی در شب 32درصد کمتر از روز است. عروس دریایی ها به پایین افتادن کف مخزن از زیرشان واکنش تأخیری نشان می دادند، اما اگر به آن ها غذا داده می شد به آرامی بیدار می شدند.

وقتی کاسیوپیا در طول شب آرامش خود را به خاطر حرکات آزاردهنده آب ازدست می داد، روز بعد ضربان نبض کندتر و طولانی تری داشت و نسبت به محرک ها کمتر واکنش نشان می داد؛ درست مثل اینکه دچار کمبود خواب شده باشد.

در آزمایشی مشابه، آیتاه و تیمش در مقاله ای که سال 2020 در ژورنال ساینس اندونسز منتشر شد، گزارش دادند که هیدرا های کوچک از گونه وولگاریس نیز دارای یک دوره سکون هستند که بسیار شبیه به خواب است.

در این مطالعه، هیدرا ها در دوره های آزمایشی کاملاً ساکن بودند و پالس نوری می توانست آن ها را بیدار کند، اما پس از گذشت حدود 20 دقیقه سکوت، به سختی به چنین پالس هایی واکنش نشان می دادند و وارد حالتی می شدند که بسیار شبیه به چرت زدن بود.

وقتی هیدرا ها به وسیله ارتعاشات تحریک نماینده ای که به مخزنشان اعمال می شد از این دوره خواب مانند محروم می شدند، در فرصت بعدی طولانی تر می خوابیدند و سریع تر به خواب می رفتند.

برای محققان، این دوره های سکون در عروس های دریایی و هیدرا ها تمام جنبه های خواب را به نمایش می گذارد: کاهش فعالیت که در واکنش به مزاحمت برگشت پذیر است؛ واکنش تأخیری به محرک ها، کاهش سرعت عملکرد پس از محرومیت از دوره سکون، و انگیزه بیشتر برای خوابیدن بیشتر در زمان از دست رفتن وقت استراحت.

علاوه براین، به نظر می رسد که ژن ها و مولکول های مشابه با سایر حیوانات و انسان ها، خواب را در بی مهرگان آبزی نیز کنترل می نمایند. آبرامز و تیمش دریافتند که اگر به عروس دریایی ملاتونین بدهند، مانند انسان خواب آلود خواهد شد. آیتاه و تیمش نیز دریافتند که ملاتونین هیدرا ها را هم خواب آلود می نماید و ژن هایی که خواب را در هیدرا ها کنترل می نمایند مشابه ژن هایی هستند که همین کار را با انسان می نمایند.

بااین حال، دوپامین که باعث بیداری و افزایش هوشیاری در انسان و حیوانات می گردد، هیدرا ها را خواب آلود می نماید. این نشان می دهد که تکامل در این مسیر شیمیایی نقش بسزایی داشته است و در طول صد ها میلیون سال از زمانی که تبار انسان ها و هیدرا ها در مسیر تکامل از یکدیگر جدا شدند، تغییرات بسیاری ایجاد شده است.

بی مهرگان آبزی مغز یا سیستم عصبی مرکزی ندارند؛ اما نورون هایی دارند که به وسیله شبکه های گسترده به هم متصل می شوند. آبرامز و آیتاه معتقدند سؤال بزرگ این است که آیا حیوانات بدون نورون هم خوابیدن را تجربه می نمایند؟

آبرامز می گوید: گزینه منطقی بعدی برای تحقیق درمورد خواب، اسفنج ها هستند. اسفنج ها، جاندارانی فاقد سیستم عصبی هستند که طبق مطالعه ای در سال 2021 در نیچر، دست کم 540 میلیون سال پیش و احتمالاً 890 میلیون سال پیش تکامل یافته اند. بااین حال، پرورش اسفنج در محیط آزمایشگاه بسیار سخت است، و تعریف خواب در موجودی که حرکتی از خود نشان نمی دهد، مهارت بسیاری می طلبد. چگونه می توان تشخیص داد که اسفنج در حال چرت زدن است؟

اگر قلمروی حیوانات را ترک کنیم و به گیاهان بنگریم، درمی یابیم که آن ها نیز با حرکت به محیط اطراف خود واکنش نشان می دهند. مثلاً در حالی که خورشید در آسمان حرکت می نماید، به سمت نور می چرخند.

آبرامز می گوید: ممکن است با برهم زدن این روال بتوانیم تشخیص دهیم که آیا گیاهان نیز می خوابند یا خیر، اگرچه انجام این آزمایش بسیار سخت است. او اضافه نمود که اگر بتوان گفت گیاهان هم می خوابند، احتمالاً مدل خواب آن ها بسیار متفاوت از خواب در حیوانات است. آبرامز می گوید:

احتمالاً در این باره اطلاعات کمتری برای انسان وجود خواهد داشت، اما در نهایت به منشأ یا تکامل خواب خواهیم رسید. آخرین جد مشترک فاقد سیستم عصبی چه چیزی داشت که امکان ظهور خواب را با داشتن سیستم عصبی فراهم کرد؟ -

نکته پایانی این است که تشخیص دقیق اولین موجودی که چرت می زده، مستلزم یافتن اولین ارگانیسمی است که حدود نیم میلیارد سال پیش نورون ها را تکامل داده است.

احتمالاً این موجود یک آبزی کوچک اقیانوسی بوده که از سیستم عصبی خود برای شکار طعمه استفاده می نموده است. از منظر حدس و گمان، خواب می تواند دست کم به قدمت اسفنج ها باشد که از اولین موجودات ساکن روی کره زمین بوده اند. اما تا به امروز، هیچ کس واقعاً نمی داند که آیا اسفنج ها هم چرت می زنند یا خیر.