Рептилии спят по-звериному

У бородатых агам обнаружили двухфазный сон – с медленной фазой и с быстрой.

Наш сон состоит из двух фаз, медленной и быстрой, которые отличаются по электрической активности мозга и вообще по физиологическому состоянию организма. Характерное свойство быстрого сна – движения глаз, из-за которых эту фазу обычно называют REM-сон (REM – rapid eye movement).

Один сонный цикл включает в себя фазу медленного сна (которая ещё и сама состоит из нескольких стадий), сменяющуюся быстрым сном; за ночь таких циклов бывает несколько. И до сих пор считалось, что двухчастные циклы сна свойственны только птицам и млекопитающим, другие же позвоночные спят иначе – у них сон с одной фазой, да и та отличается по характеристикам от обеих «птичье-звериных» стадий. (В скобках заметим, что некоторые водные млекопитающие, которые спят одним полушарием – мы о них недавно вспоминали в связи с «однополушарным сном» у людей – обходятся во время такого сна только медленноволновой фазой.)

С другой стороны, птицы считаются прямыми потомками динозавров, а значит, современные пернатые состоят с современными пресмыкающимися в очень близком родстве. Исследования рептилий позволяют понять, как шла эволюция наземных позвоночных, как совершенствовалась нервная система птиц, да и млекопитающих тоже. И вот Жиль Лоран (Gilles Laurent) и его коллеги из Института мозга Общества Макса Планка, экспериментировавшие с бородатыми агамами, внезапно увидели, что во время сна активность мозга ящериц неоднократно меняется – так, как будто он переходит из одного состояние в другое.

За спящими агамами стали наблюдать более тщательно, регистрируя нейронную активность и сопоставляя её с особенностями поведения животных во сне. И всё подтвердилось – как пишут авторы работы в Science, у этих рептилий действительно двухфазный сон, и по характеристикам обе фазы напоминают таковые у птиц и зверей.

Так, в медленном сне мозг агам генерировал волны с низкой частотой и высокой амплитудой, в которые иногда вторгались короткие вспышки бурной нейронной активности; в быстром же сне ящерицы двигали глазами, а мозг, подобно мозгу млекопитающих, работал, как будто он почти бодрствует. Известно, что у зверей во время медленноволновой фазы кора «общается» с гиппокампом – нечто похожее наблюдали и у агам, только у них активность коры координировалась с областью, называемой дорсальным вентрикулярным гребнем.

Но были, разумеется, и отличия. Ритм сна у рептилий оказался необычайно быстрым: один цикл занимал всего 80 секунд – против 30 минут у кошек и часа-полутора у людей. Кроме того, у агам быстрый сон и медленный по времени были одинаковы, тогда как у зверей REM-фаза намного короче медленного сна. У птиц фазы соотношение и продолжительность фаз сна также выглядит иначе, чем это наблюдали у пресмыкающихся.

Бородатые агамы, живущие в Австралии на пустынных и полупустынных территориях с редколесьем и каменистым ландшафтом, появились на Земле около 250 млн лет назад, то есть они старше и птиц, и динозавров. (Терапсиды, или зверозубые ящеры, которые дали начало непосредственным предкам млекопитающих, сформировались в эволюции раньше.)

По мнению авторов работы, такой сложный феномен, как многофазный сон, вряд ли мог получиться в ходе конвергентного развития, когда какой-то признак возникает независимо в разных группах организмов.

Не исключено, что деление сна на быструю и медленную фазу было в какой-то мере развито уже у общего предка рептилий, зверей и птиц, но для того, чтобы утверждать это с полной уверенностью, нужны дополнительные исследования сна других современных рептилий, включая черепах и крокодилов.