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Le meduse dormono?

Le meduse dormono? È la domanda apparentemente infantile che si sono posti  i ricercatori di tre laboratori del California Institute of Technology.

Il sonno è stato osservato in molti vertebrati ed uno stato simile al sonno si riscontra anche tra gli Artropodi ed i Nematodi, ma è la prima volta che si hanno evidenze di un simile fatto anche negli Cnidari, phylum a cui appartengono meduse e coralli. I neuroni  di questi antichi invertebrati sono organizzati in un sistema nervoso non centralizzato a simmetria radiale, una struttura molto differente da quella di tutti gli altri animali.

Sono necessarie tre caratteristiche comportamentali per definire la presenza di uno stato di sonno in un organismo. Per prima cosa si deve individuare un periodo di ridotta attività, o quiescenza. In secondo luogo è necessario che l’organismo in questione esibisca, nel periodo di quiescenza, una ridotta risposta agli stimoli, in questo modo si distingue il periodo di sonno dalla veglia. Infine, deve essere presente una regolazione omeostatica dello stato quiescente. Sia la quiescenza che la ridotta capacità di rispondere agli stimoli devono essere rapidamente reversibili per differenziare lo stato di sonno da altri stati immobili, come la paralisi o il coma. La regolazione omeostatica, in questo caso, consiste in una risposta di compensazione, ad esempio un periodo di sonno più lungo in seguito ad una prolungata privazione del sonno.

Per capire quando una medusa è addormentata sono stati condotti alcuni esperimenti su Cassiopea, una medusa tropicale che trascorre la propria vita a ‘testa in giù’ con l’ombrella tondeggiante a contatto con il fondale sabbioso e in continua pulsazione per alimentarsi.

Grazie ad un efficiente sistema di monitoraggio i ricercatori del centro californiano hanno individuato un periodo di inattività notturna di Cassiopea, durante il quale le pulsazioni scendono a 39 al minuto contro le 58 per minuto registrate nel periodo di veglia.

Alcuni esemplari di Cassiopea adagiati al substrato (©Caltech)

Per testare se in questo periodo di quiescenza notturna la medusa mostrasse anche una ridotta risposta agli stimoli è stato messo a punto un semplice esperimento.: la medusa è stata fatta appoggiare ad un substrato fissato ad una precisa altezza. Questo substrato è stato rapidamente abbassato di qualche centimetro per osservare il tempo impiegato dalla medusa per raggiungere il fondo e riposizionarsi. Le osservazioni hanno evidenziato come il tempo di reattività di una medusa nello stato di veglia fosse di circa 5 secondi inferiore rispetto a quello di una medusa quiescente, la quale deve ‘svegliarsi’ e riorientarsi nello spazio prima di muoversi verso il fondo.

Schema dell’esperimento di risposta sensoriale (©Caltech)

Infine, per verificare se la quiescenza Cassiopea durante la notte fosse sottoposta ad un controllo omeostatico, gli scienziati hanno privato del sonno per 6 e 12 ore le meduse studiate attraverso degli stimoli meccanici (dei semplici spruzzi d’acqua). Il risultato è che le meduse private del sonno notturno presentano un’attività ridotta durante il giorno e che un disturbo di 12 ore causa una maggiore riduzione dell’attività giornaliera rispetto ad un disturbo di 6 ore.

Tempo impiegato per raggiungere il fondale da Cassiopea durante il giorno (giallo) e di notte (grigio) (©Caltech)

Queste ed altre osservazioni denotano la presenza di uno stato molto simile al nostro sonno anche in queste meduse apparentemente molto diverse da noi. Sembra quindi che il sonno si sia evoluto in tempi remoti in un antenato delle meduse e che abbia subito varie modifiche nel corso di milioni di anni di evoluzione.

Questa scoperta ci lascia molte questioni interessanti“, afferma  Ravi Nath, uno degli scienziati coinvolti in questo progetto. “Il sonno è una proprietà intrinseca dei neuroni?” e “anche le piante dormono?” sono solo alcune domande da lui citate.

Riccardo Trentin

Bibliografia:

California Institute of Technology (2017).Jellyfish, with no brains, still seem to sleep: Jellyfish and humans may seem wildly different, but both still need to sleepScienceDaily, 21 September 2017.

Nath, R. D., Bedbrook, C. N., Abrams, M. J., Basinger, T., Bois, J. S., Prober, D. A., … & Goentoro, L. (2017). The Jellyfish Cassiopea Exhibits a Sleep-like State. Current Biology.

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Aggiunto in: Biologia Marina

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