Desde el punto de vista evolutivo, el sueño sería anterior a la aparición del sistema nervioso central.
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En la película de 1984 «2010: odisea 2» (2010: The Year We Make Contact) el doctor Chandra va a desactivar algunos circuitos de la computadora SAL-9000, gemela de HAL-9000, para saber qué pudo pasar con la misión Discovery en 2001. Cuando se lo propone se da esta conversación entre los dos:
SAL-9000: ¿Soñaré?
Dr. Chandra: Desde luego que lo harás. Todos los seres inteligentes sueñan. Nadie sabe por qué. Quizás sueñes con Hall… tal y como frecuentemente lo hago yo.
Se sabe que los mamíferos y las aves sueñan, pero no todos los animales parecen hacerlo. Sin embargo, todos los animales, incluso algunos de los más pequeños e insignificantes, sí que duermen, aunque no tengan una fase de sueño paradójico. Parece que todos los animales lo necesitan, incluidos los humanos.
Si no dormimos, en poco tiempo cualquier tarea, o simplemente pensar, se torna extremadamente difícil. Tras la pausa reparadora, las funciones de nuestro cerebro vuelven a ser las habituales. Pero, ¿cuándo y por qué los animales empezaron a tener la necesidad de dormir?, ¿qué fue primero?, ¿el sueño o el cerebro?
Un estudio reciente nos podría ayudar a comprender el origen evolutivo de esta necesitad en los animales. Al parecer, la pequeñas hidras no solamente parecen tener un estado similar al sueño (lamentablemente en castellano esta palabra tiene distintas acepciones, a partir de ahora tomaremos la equivalente a dormir sin más) pese a carecer de sistema nervioso central (cerebro), sino que, además, responden a moléculas asociadas con el sueño en la mayoría de animales superiores.
«Ahora tenemos pruebas de que los animales adquirieron la necesidad de dormir antes de tener cerebros», dice Taichi Q. Itoh (Kyushu University).
Aunque se ha podido descubrir recientemente que la medusas también duermen, sobre sus parientes las hidras (filo Cnidaria) se desconocía que así fuera hasta este estudio. En la investigación se descubrió que varias sustancias químicas que inducen el sueño en animales, incluidos humanos, tienen un efecto similar en las hidras (Hydra vulgaris).
Según Itoh, basándose en estos resultados y en los resultados anteriores sobre las medusas, se puede afirmar que la evolución de la capacidad de dormir es independiente de la evolución del cerebro.
Según este investigador, muchas cuestiones permanecen sin resolver acerca de la emergencia del sueño en animales, sin embargo las hidras proporcionan un modelo de investigación sencillo que permitirá realizar futuras investigaciones sobre cómo se produce en detalle el sueño en animales sin cerebro y que estas ayuden a resolver esas cuestiones.
Las hidras miden unos dos centímetros de largo y poseen un red de nervios difusa, pero carecen de un sistema nervioso central al que podamos llamar cerebro.
Se suele estudiar el sueño midiendo las ondas cerebrales, pero esta opción no era posible con las hidras. Así que estos investigadores idearon un sistema de vídeo que seguía el movimiento de las hidras para así saber si había lapsos de tiempo en los que descansaba y si había cambios cuando ese estado era interrumpido, por ejemplo, por un destello de luz.
En lugar de exhibir un ciclo circadiano de 24 horas, los investigadores descubrieron que las hidras tienen un ciclo de 4 horas de actividad y estados de descanso.
Además descubrieron muchas similitudes a nivel químico y genético en la regulación del sueño con el resto de los animales. Esta regulación se realiza a través de varias sustancias ya conocidas por regular el sueño en animales superiores. Lo fascinante de este caso es que estas sustancias parecen operar de la misma manera pese a que las hidras carecen de cerebro.
Así, por ejemplo, cuando se expuso las hidras a la melatonina (una ‘ayuda’ para dormir usada frecuentemente) se observó que aumentaba la frecuencia y periodo de sueño en estos animales. Cuando se les administró el neurotransmisor GABA (inhibidor de sueño en muchos animales) las hidras aumentaron su mucho su periodo de sueño. La dopamina, que causa excitación en animales, también promovió en sueño en hidras.
Según Itho, mientras que algunos mecanismos químicos de este tipo parecen tener el mismo efecto en hidras y animales superiores, por lo que parece que se han conservado tal cual durante la historia evolutiva, otros parecen haber cambiado de función en el transcurso de la evolución de los animales.
Los investigadores también interrumpieron el sueño de las hidras con vibraciones y cambios de temperatura para así inducir en las hidras un estado de «privación de sueño». Descubrieron que esto hacía que las hidras prolongaran su periodo de sueño en los días sucesivos y suprimía la proliferación celular. Esta privación de sueño incluso daba lugar a cambios en la expresión de 212 genes, incluido uno relacionado con PRKG, una proteína relacionada con la regulación del sueño en una amplia gama de animales, incluidos ratones, moscas de la fruta y nematodos.
Otros genes de la mosca de la fruta relacionados con la alteración del sueño parecen compartir un origen evolutivo con los genes relacionados con la alteración del sueño en las hidras. Además, una investigación futura en algunos de esos 212 genes podría dar lugar al descubrimiento de genes que tengan funciones similares en animales con cerebro.
«Tomados todos los indicios juntos, estos experimentos proporcionan una prueba fuerte de que los animales adquirieron mecanismos relacionados con el sueño antes de que se dieran por evolución el desarrollo de un sistema nervioso central y muchos de estos mecanismos fueron conservados según los cerebros evolucionaban», añade Itoh.
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Fuentes y referencias:
Artículo original. [2]
Foto: Taichi Q. Itoh, Kyushu University.