El sueño puede haber evolucionado para ayudar a reducir el daño del ADN en las células nerviosas
¿Por qué duermen los animales, incluidos los humanos? Esta pregunta ha intrigado a los investigadores durante mucho tiempo, ya que dormir es un comportamiento riesgoso que hace a los organismos más vulnerables a depredadores y peligros ambientales. Además, consume valioso tiempo que de otro modo podría dedicarse a comer, reproducirse o cuidar de las crías.
Ahora, los científicos afirman estar un paso más cerca de resolver el misterio. Una nueva investigación sobre medusas y anémonas de mar descubrió que pasan aproximadamente un tercio de su tiempo durmiendo, como los humanos, y sugiere que este comportamiento de descanso evolucionó, al menos en parte, para ayudar a reducir el daño del ADN en las células nerviosas.
Es más, el trabajo apoya la idea de que "el sueño era importante incluso antes de que evolucionara el cerebro", explica el coautor del estudio Lior Appelbaum, neurobiólogo de la Universidad Bar-Ilan en Israel.
Imagen derecha: Cuando duermen, las medusas invertidas emiten sus campanas con menos frecuencia y responden menos a los estímulos sensoriales. Noa Maor
En los humanos y otros animales con sistema nervioso central (compuesto por el cerebro y la médula espinal), el sueño favorece la salud cerebral al eliminar desechos y consolidar la memoria. Pero las criaturas sin cerebro también duermen, por lo que los investigadores se preguntaron si el sueño evolucionó antes de la aparición del sistema nervioso central para cumplir alguna otra función biológica.
Para investigar esa posibilidad, los investigadores estudiaron los hábitos de sueño de la medusa invertida y de la anémona estrella, que flotan en el fondo marino en aguas poco profundas y utilizan tentáculos para atrapar presas.
Estas especies carecen de cerebro, pero sí poseen células nerviosas —también conocidas como neuronas— en todo el cuerpo que detectan estímulos, procesan información y coordinan acciones básicas como comer, moverse y picar. Forman parte de un antiguo grupo de organismos llamados cnidarios, que se cree que se encuentran entre las primeras criaturas con neuronas.
Los científicos filmaron medusas invertidas en acuarios de laboratorio, utilizando luces artificiales para simular las condiciones diurnas y nocturnas. Durante el día, las criaturas pulsaban sus campanas, estructuras corporales en forma de cúpula, unas 37 veces por minuto, en promedio, y reaccionaban rápidamente al ser expuestas a alimento o luces brillantes.
Por la noche, las medusas pulsaban sus campanas aproximadamente cinco veces menos por minuto y tardaban aproximadamente el doble en responder a los estímulos. Observaciones de medusas en uno de sus hábitats naturales —las aguas poco profundas de Cayo Largo, Florida— revelaron frecuencias de pulsación similares durante el día y la noche.
Los investigadores sospechan que estas diferencias de comportamiento se correlacionan con la vigilia y el sueño. Según esta interpretación, el equipo descubrió que las medusas dormían aproximadamente ocho horas al día. Dormían principalmente por la noche, pero también realizaban siestas al mediodía. Cuando los científicos interrumpieron el sueño nocturno de algunas de las criaturas de laboratorio, al día siguiente dormitaron aproximadamente un 50 % más que sus contrapartes no interrumpidas, un fenómeno conocido como "rebote del sueño".
Además, las anémonas de mar estrella también parecían dormir aproximadamente ocho horas en tanques de laboratorio, aunque sus relojes internos las hacían descansar durante el día y ser más activas por la noche, incluso al invertirse las condiciones de iluminación artificial. (Las medusas, por otro lado, modificaron su horario de sueño en respuesta a un ciclo artificial alterado de noche y día).
Cuando el equipo investigó las células nerviosas de ambas especies, observaron que el daño al ADN aumentaba mientras estaban despiertas, pero disminuía mientras dormían. Y tras dañar intencionalmente su ADN —mediante radiación ultravioleta o quimioterapia—, los animales respondieron durmiendo más.
Imagen derecha: El estudio proporcionó la primera evidencia del sueño en anémonas de mar estrella y caracterizó sus patrones de sueño. Si bien estas criaturas no tienen cerebro, sí tienen sistema nervioso, marcado en naranja. Raphaël Aguillon
Los experimentos indican que el sueño es crucial para proteger y reparar las neuronas, no solo para mantener la salud cerebral. En el futuro, este hallazgo podría ayudar a los investigadores a comprender mejor las conexiones entre el sueño y ciertas enfermedades neurodegenerativas en humanos, según explica Appelbaum a Lynne Peeples de Science. Las personas con Alzheimer, por ejemplo, suelen tener dificultades para dormir por la noche.
Chiara Cirelli, neurocientífica que investiga el sueño en la Universidad de Wisconsin-Madison y que no participó en el nuevo trabajo, declara a Nature que el estudio le impresionó. "Cada vez que alguien añade especies que duermen, es un paso muy importante para el campo", afirma.
Pero, a modo de comparación, desearía que los investigadores hubieran mantenido despiertas a algunas criaturas tras inducir el daño del ADN en sus neuronas. Se pregunta si podrían estar produciéndose reparaciones de ADN similares mientras las criaturas están despiertas, pero sin aprender activamente.
La investigación fue publicada el 6 de enero en la revista Nature Communications: DNA damage modulates sleep drive in basal cnidarians with divergent chronotypes
