Quallen schlafen ähnlich wie wir : Nickerchen für die Neuronen

Quallen und Seeanemonen sind einfache Tiere ohne Gehirn – doch selbst sie schlummern. Dabei ist Schlaf riskant: Er macht anfällig für Räuber und Umweltgefahren und verkürzt die für Nahrungssuche, Paarung und Nachwuchsversorgung verfügbare Zeit. Dass selbst Quallen und Seeanemonen dennoch viele Stunden lang schlummern, bestärke die Bedeutsamkeit von Schlaf für die Pflege von Nervenzellen, schließt ein Forschungsteam im Fachjournal „Nature Communications“.

Weder Quallen noch Seeanemonen haben ein Gehirn. Dennoch schlafen solche Tiere auf eine Weise, die der des Menschen auffallend ähnlich ist, wie das Team um Lior Appelbaum von der Bar-Ilan Universität in Ramat Gan (Israel) berichtet. Die Mangrovenqualle Cassiopea andromeda schlummert demnach etwa acht Stunden pro Tag – größtenteils nachts, aber auch bei kurzen Mittagsschläfchen. Im Labor untersuchte Exemplare der Seeanemone Nematostella vectensis schliefen ebenfalls etwa ein Drittel des Tages, vor allem in den Morgenstunden.

Reagieren langsamer bei Schlafentzug

Bei den Quallen wurde der schlafähnliche Zustand durch die Überwachung der Pulsationsrate des Quallenschirms charakterisiert, die nachts abnimmt. Die Forschenden zeigten, dass die Tiere dann langsamer auf Reize reagierten. Bei Schlafentzug, verursacht durch Wasserturbulenzen, schliefen sie anschließend tagsüber deutlich länger. Auch bei den Seeanemonen wurde der Schlummerzustand über Änderungen der Bewegungsintensität erfasst. Die Tiere reagierten auf Lichtreize und Futter langsamer, wenn ihre Ruhephase bereits mindestens acht Minuten währte.

© Gaëlle Botton-Amiot

In Experimenten mit beiden Arten stellten die Wissenschaftler zudem fest, dass die DNA-Schäden in Neuronen während der Wachphase zunahmen und während des Schlafs abnahmen. Als das Team mit ultravioletter Strahlung gezielt DNA-Schäden hervorrief, reagierten die Tentakelwesen mit längerem Schlaf. Die Ergebnisse stützten die Theorie, dass sich der Schlaf, zumindest teilweise, zum Schutz der DNA in den Nervenzellen entwickelt hat. In den Ruhephasen werden Schäden repariert, die sich während des Wachzustands der Tiere ansammeln.

Da der Schlaf im Zuge der Evolution bei allen bisher untersuchten Tieren mit Nervensystem erhalten geblieben ist, sind sich Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler schon lange weitgehend einig, dass er eine grundlegende biologische Funktion erfüllen muss. „Neuronen sind sehr wertvoll“, erklärte Appelbaum dem Fachjournal „Nature“. „Sie teilen sich nicht, daher muss man sie intakt halten.“

Früheren Analysen zufolge ist Reparatur wohl nicht die einzige evolutionäre Ursache für Schlaf, es wird zum Beispiel auch die Stärke von Verbindungen zwischen Neuronen reduziert, die sich im Laufe des Tages verstärken. „Beim Menschen unterstützt Schlaf das Lernen und Gedächtnis“, erklärte Appelbaum.

Am Anfang war der Schlaf?

Der Schlaf sei vermutlich parallel zur Entwicklung einfacher Nervennetze bei Nesseltieren entstanden, heißt es in der Studie. Es wird angenommen, dass Neuronen vor hunderten Millionen Jahren erstmals in sogenannten Metazoen auftraten, frühen Tieren, die heutigen Quallen und Seeanemonen ähnelten und über diffuse Netze miteinander verbundener Neuronen verfügten.

Schon eine 2017 vorgestellte Studie hatte gezeigt, dass es bei Quallen einen schlafähnlichen Zustand gibt. Nun wurde das Phänomen auch bei Seeanemonen nachgewiesen und das Schlafmuster beider Lebewesen detailliert beschrieben. Auch bei ihnen könnten im Schlaf Gedächtnisinhalte konsolidiert werden, vermuten die Forschenden.

Spannend finden sie nun unter anderem die Frage, ob die tausenden miteinander verbundener Polypen einer Korallenkolonie gleichzeitig oder koordiniert abwechselnd schlafen. Zu prüfen sei zudem die Theorie, dass schlafähnliche Zustände sich zur Zellerhaltung sogar schon vor den Neuronen entwickelt haben könnten. (dpa)