Британські дослідники спростували критичну необхідність сну для плодової мушки дрозофіли фруктової (). Згідно зі статтею, опублікованою в журналі, система комп'ютерного зору, яка стежить за мікродвигунами мушок, допомогла знайти особин, які обходяться всього кількома хвилинами сну на добу. Крім того, виявилося, що зменшення періоду сну на більш ніж 95 відсотків не знизило шанси мушок на виживання порівняно з контрольною групою.
Сон вважається життєво важливим для всіх видів з центральною нервовою системою, досі вченим не вдавалося виявити вигляд, який би міг вижити без сну взагалі. Вивчити вплив тривалої депривації сну на виживаність вже намагалися на прикладі тарганів, голубів, щурів та інших тварин. Майже всі дослідження закінчувалися загибеллю тварин; тим не менш, слід врахувати, що процедури, за допомогою яких їм не давали заснути, найчастіше вводили їх у стан стресу. Саме тому незрозуміло, що саме послужило вирішальним фактором у зниженні виживаності: брак сну або ж вплив процедури, що підтримує стан пильнування.
Зрозуміло, «відключити» потребу уві сні у тварин можна за допомогою генетичних маніпуляцій, але такі процедури також не можуть пояснити, як депривація сну сама по собі впливає на організм і чи може вона у будь-якого виду не призводити до смерті.
Відповісти на це запитання на прикладі дрозофіл вирішили вчені з Імперського коледжу Лондона під керівництвом Квентіна Гайссманна (Quentin Geissmann). Розпорядок дня дрозофіл багато в чому схожий на людський: вони харчуються і пересуваються тільки вдень, а вночі сплять - довгий час знаходяться без руху, не реагуючи на зовнішні стимули. Виростивши 881 самку і 485 самців у стандартному світловому циклі (12 годин світла і 12 годин темряви), вчені почали стежити за їхньою поведінкою під час нічного відпочинку за допомогою алгоритмів комп'ютерного зору, які, крім стандартних рухів, здатні реєструвати і мікродвиження, непомітні сторонньому спостерігачеві (наприклад, потирання лапок або легкі помахи крилами).
Вчені з'ясували, що в середньому самці сплять близько 10 годин і 18 хвилин на день, а самки - трохи менше п'яти годин. Розподіл індивідуальних патрових сну показав, що близько половини самок спали на 20 відсотків менше середнього часу, а деякі самки спали всього трохи більше години на добу. Крім того, три особини спали по 15, 14 і 4 хвилини відповідно.
Для того, щоб перевірити, як тривала депривація сну впливає на виживаність мушок (середня тривалість життя - близько півтора місяця), їх помістили в спеціальну трубу, до якої була підключена система, що стежить за їх рухами. У разі, якщо система виявляла відсутність руху протягом 20 секунд, труба починала обертатися, тим самим пробуджуючи комаху.
Самці дрозофіл, яких протягом їхнього життя постійно позбавляли сну, в середньому жили стільки ж, скільки і дрозофіли з контрольної групи. Значущий ефект депривації сну на тривалість життя, однак, спостерігався у самок: в середньому вони проживали на 3,5 дні менше. При цьому навіть за відсутності сну мушки все одно залишалися активними протягом дня, з чого вчені зробили висновок, що їхні циркадні ритми залишилися робочими.
Висновок, до якого вчені прийшли у своїй роботі, полягає в тому, що дрозофілам, мабуть, сон не такий потрібний, а значить, сам по собі сон може і не грати такої біологічно важливої для виживання ролі, як, наприклад, отримання енергії з харчування. Дослідники підсумовують, що сам по собі сон не несе еволюційно і біологічно необхідної функції для виживання, але швидше є сукупністю таких функцій, допомагаючи виду не просто виживати, але ефективно жити, харчуючись і розмножуючись.
Тим не менш, вони уточнюють, що відсутність необхідності уві сні вони експериментально довели тільки в лабораторних умовах: відомо, що депривація сну викликає уповільнення роботи когнітивних функцій, через що в природі їх виживаність може значно знизитися. Автори також уточнюють, що мушки все ж могли спати в ті 20 секунд, в які їм дозволяли не рухатися: такі мікроперіоди сну, однак, все ще значно менше їх звичного обсягу нічного відпочинку. Також цікавий статевий диморфізм: при тому, що самки в принципі спали менше самців, для їх тривалості життя сон виявився, нехай і трохи, але важливим, судячи з усього, через додаткову необхідність відкладати яйця.
Цикли сну і пильнування досить індивідуальні для різних видів, але у всіх регулюються циркадними ритмами. За вивчення циркадних ритмів у 2017 році американські вчені отримали Нобелівську премію з фізіології та медицини, а дослідження проводили якраз на дрозофілах. Детальніше про це ви можете прочитати в нашому матеріалі «Хід годинника лише однозвучний».