Kwallen snoozen net als de rest van ons. Net als mensen, muizen, vissen en vliegen, de omgekeerde kwal Cassiopea vertoont de veelbetekenende tekenen van slaap, wetenschappers rapporteren 21 september 2017 in het journaal Huidige biologie . Maar in tegenstelling tot andere dieren die sluimeren, kwallen hebben geen centraal zenuwstelsel.

"Het is het eerste voorbeeld van slaap bij dieren zonder hersenen, " zegt studie co-auteur Paul Sternberg, een Howard Hughes Medical Institute (HHMI) onderzoeker aan het California Institute of Technology. De bevindingen duwen de oorsprong van slaap verder in de evolutionaire levensboom - tot vóór de opkomst van een gecentraliseerd zenuwstelsel.

Wetenschappers hebben lang gedebatteerd waarom dieren slapen. Theorieën omvatten alles, van geheugen tot leren tot cellulair herstel. Maar Sternberg wilde iets beantwoorden dat schijnbaar veel fundamenteler was. De grote vraag, hij zegt, is "Slapen alle dieren?"

Het is een controversieel onderwerp. Alle gewervelde dieren die wetenschappers hebben bestudeerd slaap, maar of hetzelfde geldt voor ongewervelde dieren blijft een mysterie. Onderzoekers hebben aangetoond dat fruitvliegen slapen, en Sternberg en anderen hebben betoogd dat een rondworm genaamd Caenorhabditis elegans doet ook. Maar niet iedereen is overtuigd. En slapen in primitievere dieren - zoals sponzen en kwallen - is nog vager. "We wilden dit voor eens en voor altijd uitvinden, ', zegt Sternberg.

Zijn afstudeerstudent, Ravi Nath, samen met vrienden bij Caltech die hebben gestudeerd Cassiopea , een meestal stationaire kwal afkomstig uit wadden, mangrovemoerassen, en andere warme, ondiepe wateren. Caltech-bioloog Lea Goentoro bewaarde tanks van de gelei die in kunstmatig zeewater leefden in haar laboratorium. Cassiopea zien er niet uit als typische kwallen - ze zijn ter grootte van een zilveren dollar, bevlekt met zwart pigment, en rust ondersteboven op de zeebodem. Met tentakels gekruld boven klokvormige lichamen, de gelei lijken op miniatuurkroppen van bloemkool. Maar ze pulseren net als andere kwallen, samentrekken en ontspannen in een vast ritme, en Nath en zijn collega's vroegen zich af of het gedrag continu was.

"We gingen 's nachts naar binnen en filmden ze met een iPhone, " zegt hij. Nadat hij de gelei 's nachts en overdag een minuut lang heeft opgenomen en de afzonderlijke pulsen handmatig heeft geteld, het team kreeg hun eerste aanwijzing dat Cassiopea zou kunnen slapen:ze pulseerden 's nachts minder vaak. De onderzoekers creëerden vervolgens een beeldverwerkingsprogramma om de pulsen van 23 gelei te tellen gedurende zes opeenvolgende dagen en nachten. Pulserende activiteit ebde 's nachts weg, zoals de onderzoekers eerder hadden opgemerkt, maar een beetje voedsel dat in de tanks is gevallen, kan de gelei snel weer wakker maken.

"Het is alsof de geur van koffie 's ochtends je bewustzijn doordringt, " zegt Sternberg. Zo gemakkelijk wakker worden is een teken dat Cassiopea zijn trage nachtelijke gedrag is te wijten aan slaap, geen verlamming of coma.

Onderzoekers zagen een tweede teken van slaap nadat ze de vloer hadden laten vallen door dommelen. Het team geplaatst Cassiopea in een PVC-buis met een gaasbodem en doopte de buis vervolgens in de tank - zodat ondergedompelde gelei op het gaas rustten in plaats van op de tankbodem. Daarna lieten de onderzoekers de pijp dieper in de tank zakken, dwingt de gelei om van het gaas op te tillen en in open water te drijven. Dat vinden ze niet leuk, Sternberg legt uit. Tijdens de Dag, Cassiopea zullen snel hun bellen laten pulseren en naar beneden zwemmen om weer op het gaas te rusten. Maar 's nachts, het duurt ongeveer drie keer langer voordat ze beginnen te pulseren. Het is alsof de kwallen een beetje suf zijn, hij zegt. Deze vertraagde reactie op stimulatie is typisch voor slapende dieren.

En net als andere slapende dieren, als de gelei een hele nacht trekken, ze betalen het de volgende ochtend. Nath en collega's pulseerden kleine waterstralen naar Cassiopea zes of twaalf uur 's nachts, en telde de volgende dag pulsen. Ze zijn minder actief na het verliezen van slaap, Nath zegt, maar "nadat ze hun slaap hebben ingehaald, ze worden weer normaal."

De resultaten suggereren dat Cassiopea slaap inderdaad, maar voor Sternberg, het werk roept ook meer vragen op. "Heb je neuronen nodig om te slapen?" hij vraagt. "Heb je meer dan één cel nodig om te slapen?" Hij zou graag sponzen willen bestuderen, of zelfs eencellige protozoa, volgende en misschien de oorsprong van de slaap nog verder terugdringen.