Anche le meduse senza cervello dormono e questo potrebbe spiegare perché anche tu hai bisogno di riposo

Il sonno è uno dei comportamenti più universali della vita. Nonostante la sua ubiquità, è anche uno dei più misteriosi. Gli esseri umani trascorrono circa un terzo della loro vita con gli occhi chiusi e il cervello in stati lontani dalla veglia. Per la maggior parte di noi, ciò corrisponde a circa 25 anni della nostra vita trascorsi dormendo. Per secoli, gli scienziati si sono interrogati sul perché esista il sonno, soprattutto considerati i rischi che comporta: ridotta consapevolezza del pericolo, meno ore per trovare cibo o compagni e la vulnerabilità che deriva dall’incoscienza. La selezione naturale non dovrebbe favorire coloro che necessitano di meno sonno?

Un nuovo studio pubblicato su Nature Communications fa luce su questa domanda esaminando il comportamento simile al sonno nelle meduse e negli anemoni di mare, animali così semplici da non avere nemmeno il cervello. Ciò che i ricercatori hanno scoperto non solo mette in discussione le ipotesi su come si è evoluto il sonno, ma evidenzia anche una necessità biologica fondamentale condivisa con gli esseri umani: proteggere il DNA neurale dai danni.

Cosa è stato osservato?

Le meduse e gli anemoni di mare non sembrano creature in grado di dormire. Le meduse, ad esempio, sono vagabondi del mare gelatinosi e senza cervello, dotati di una rete decentralizzata di neuroni anziché di un unico cervello strutturato. Tuttavia, i ricercatori che studiano le meduse capovolte (Cassiopea andromeda) e l’anemone di mare stellina (Nematostella vectensis) hanno scoperto che entrambe le specie entrano in periodi con attività e reattività ridotte – uno stato equivalente a quello che chiameremmo sonno – per circa un terzo di ogni giorno, proprio come gli esseri umani.

Nelle meduse, i periodi simili al sonno si verificavano soprattutto di notte, insieme a brevi sonnellini pomeridiani. Gli anemoni di mare, invece, dormivano soprattutto durante le ore diurne. Nonostante queste differenze nei tempi, entrambe le specie hanno mostrato le caratteristiche del sonno: un periodo consolidato di bassa attività, ridotta reattività agli stimoli e un maggiore bisogno di riposo dopo essere stati tenuti svegli.

Queste osservazioni sono state effettuate monitorando il comportamento nel tempo. Gli scienziati hanno notato cambiamenti nella frequenza con cui le meduse pulsavano le loro campanelle o nella frequenza con cui gli animali reagivano a segnali esterni, come luce o disturbi. Risposte più lente e tassi di attività più bassi segnalavano che gli animali erano in uno stato simile al sonno, proprio come una diminuzione dell’attenzione segnala il sonno negli esseri umani e in altri animali.

Lo studioI risultati sorprendenti

Il sonno è quasi universale tra gli animali dotati di sistema nervoso, dagli insetti e pesci agli uccelli e ai mammiferi, ma il suo scopo fondamentale rimane dibattuto. Le ipotesi tradizionali propongono che il sonno supporti la memoria, il risparmio energetico o la rimozione dei rifiuti metabolici. È una bella teoria se parliamo solo di esseri umani, poiché queste funzioni sono legate a cervelli relativamente complessi. Ma allora come si spiegherebbe che le creature prive di cervello traggano beneficio dal sonno?

Per rispondere a questa domanda, gli scienziati dell’Università Bar-Ilan e le istituzioni che hanno collaborato si sono rivolti a due degli animali più antichi dotati di sistema nervoso: meduse e anemoni di mare. Il loro obiettivo era capire se il sonno potesse avere un ruolo più primitivo e fondamentale, che precede i cervelli complessi. Studiando questi organismi, i ricercatori hanno potuto tracciare le radici evolutive del sonno e verificare se il comportamento svolgesse una funzione cellulare di base anziché una cognitiva.

Sia in laboratorio che negli habitat naturali, i ricercatori hanno monitorato il comportamento delle meduse e degli anemoni utilizzando il tracciamento video a infrarossi e altri strumenti di osservazione. Hanno documentato modelli di attività e inattività, identificando comportamenti simili al sonno basati su movimenti ridotti e risposte più lente agli stimoli. Hanno anche manipolato le condizioni ambientali, utilizzando periodi di veglia forzata per valutare il modo in cui gli animali si sono compensati in seguito, un fenomeno chiamato rimbalzo del sonno.

Ma la parte più innovativa dello studio prevedeva la misurazione del danno al DNA nei neuroni che compongono il sistema nervoso, utilizzando indicatori di questo danno per vedere come lo stato di veglia rispetto al sonno influiva sugli animali a livello cellulare. Hanno esposto gli organismi a fattori di stress esterni come le radiazioni ultraviolette e i mutageni chimici, noti per danneggiare il DNA, per vedere se il comportamento del sonno cambiava in risposta. E poiché la melatonina regola il sonno in molti animali, i ricercatori hanno testato se la somministrazione di melatonina influenzasse il sonno e il danno al DNA nei soggetti.

I risultati sono stati sorprendenti:

• Sia le meduse che gli anemoni di mare dormivano circa un terzo della giornata, proprio come gli esseri umani.
• La privazione del sonno ha portato ad un aumento del danno al DNA nei neuroni.
• L’esposizione degli animali a radiazioni UV o agenti mutageni ha anche aumentato il danno al DNA neuronale e innescato successivi periodi di sonno più lunghi, indicando un risposta di recupero.
• Al contrario, la melatonina, ancora una volta, un ormone che promuove sonno negli esseri umani e in molti animali: aumento del sonno e riduzione dei danni al DNA in questi organismi.

In parole povere, i risultati suggeriscono una relazione bidirezionale tra sonno e stress nelle cellule nervose. Quando le cellule sono attive per troppo tempo, i danni si accumulano e il corpo diventa più portato a dormire. Il sonno fornisce quindi un periodo più tranquillo in cui il danno può essere limitato o riparato. Detto questo, il riposo sembra proteggere le cellule nervose. Ciò è particolarmente importante perché queste cellule non si sostituiscono facilmente.

Ok, ma cosa significa questo per noi?

Potresti avere familiarità con la metafora secondo cui il tuo cervello è come un ufficio, che nel corso della giornata diventa disordinato e disordinato. Poi, di notte, mentre dormi, arriva una squadra di pulizie e riorganizza tutto. Il sonno è stato a lungo visto principalmente attraverso questa lente: in relazione alle funzioni cerebrali superiori: consolidamento della memoria, ripristino cognitivo e regolazione emotiva. Sebbene ciò possa ancora essere vero per gli animali complessi, le nuove scoperte suggeriscono che l’origine del sonno potrebbe risiedere in un imperativo biologico molto più basilare: preservare l’integrità del DNA neuronale sotto stress.

Lo studio implica che il bisogno di sonno è antecedente all’evoluzione dei cervelli centralizzati. Le sue radici potrebbero risiedere nei primi organismi multicellulari che avevano bisogno di un modo per far fronte ai costi cellulari dell’essere svegli, come i danni al DNA causati da stress ambientali come la luce solare, o le richieste metaboliche di un’attività continua. Il sonno, in questa visione, è un antico comportamento di mantenimento, essenziale per tutta la vita prima che esistessero la cognizione o l’apprendimento complesso.

Comprendere le antiche origini del sonno rimodella il modo in cui gli scienziati pensano a questo comportamento universale ma sconcertante. Ciò suggerisce che anche negli esseri umani, una delle funzioni fondamentali del sonno potrebbe essere la protezione cellulare fondamentale, non solo le prestazioni cerebrali o la salute mentale. Mentre la ricerca sul sonno umano si concentra spesso sulla memoria, sul benessere emotivo o sulle malattie, questo studio rafforza l’idea che i benefici del sonno includono la protezione del DNA dei neuroni dai danni che si accumulano durante la veglia. Tornando alla metafora dell’ufficio, il sonno non solo organizza i tuoi schedari ma stringe anche tutte le viti dei mobili.

Questa intuizione ha implicazioni reali per la salute pubblica. Secondo studi recenti, negli esseri umani, la perdita cronica di sonno è associata ad un aumento del rischio di declino cognitivo e di malattie neurodegenerative come l’Alzheimer e il Parkinson. Se il sonno svolge davvero un ruolo nella protezione del DNA neuronale, rinunciare regolarmente al riposo potrebbe consentire l’accumulo di danni sottili nel tempo, influenzando gradualmente la memoria, la velocità di pensiero e la resilienza generale del cervello. Chiarindo come il sonno protegge le cellule cerebrali al loro livello più elementare, questi risultati potrebbero aiutare a guidare la ricerca futura per rallentare o addirittura prevenire il declino cerebrale legato all’età.

Un’antica strategia di sopravvivenza

C’è qualcosa di confortante nell’idea che il sonno non sia solo un lusso moderno ma un antico strumento di sopravvivenza, condiviso con le creature che andavano alla deriva nelle lagune poco profonde centinaia di milioni di anni fa. Molto prima dei sogni o delle sveglie, il sonno potrebbe esistere semplicemente per proteggere le cellule più delicate che abbiamo. Quindi la prossima volta che ti metti in pigiama e ti metti sotto le coperte, ricorda che non sei pigro o indulgente; stai partecipando a una delle routine di manutenzione più antiche della Terra, offrendo ai tuoi neuroni lo stesso dono su cui le meduse hanno fatto affidamento per secoli: un po’ di tempo per riposarsi, resettarsi e rimanere intatte.

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