De omgekeerde kwal Cassiopea vertoont drie kenmerken van slaap en is daarmee het eerste voorbeeld van een hersenloos dier dat slaap nodig heeft.
Slapen doe je om je brein te laten herstellen en het geleerde van overdag te laten bezinken. Dat was althans altijd de gedachte. Maar de kwal Cassiopea laat zien dat je helemaal geen brein nodig hebt om af en toe een dutje te kunnen doen. Wetenschappers van het Howard Hughes Medical Institute en Caltech registreerden drie belangrijke tekens van slaap in de diertjes.
Omgekeerde bloemkool
Cassiopea gedraagt zich niet als een typische kwal. Het beestje – maximaal 30 centimeter breed en 5 centimeter hoog – woont in het warme water van mangrovebossen en andere ondiepe wateren. Je vindt hem vaak op de bodem als een soort omgekeerde bloemkool. Maar net als andere kwallen laat hij zijn lijfje in een continu ritme ‘wapperen’, of pulseren, om voedzame algen binnen te krijgen en afval af te voeren.
De onderzoekers besloten dit pulseren van Cassiopea in het aquarium van Caltech zowel ’s nachts als overdag in kaart te brengen. Ze lieten een beeldanalyseprogramma de pulsen tellen van 23 kwallen op 6 opeenvolgende dagen en nachten.
Slaapdronken kwallen
Overdag pulseerden de beestjes zo’n 60 maal per minuut, maar in de nacht vertraagden ze dit tempo naar gemiddeld 39 keer per minuut. Er waren zelfs periodes van 10 tot 15 secondes dat de kwallen helemaal geen activiteit vertoonden. Maar wanneer het onderzoeksteam voedsel in het aquarium gooide, werden de Cassiopea’s wakker om ervan te snoepen. Dit laatste bewijst dat het ook echt om slaap ging en niet om verlamming of coma.
Dat de diertjes net als mensen en andere dieren ook slaapdronken kunnen zijn, bewijst een tweede experiment. De kwallen werden op een PVC buis gezet die iets boven de bodem hing. De wetenschappers lieten plotseling de buis zakken, zodat de Cassiopea’s gedwongen waren los te komen en te gaan zweven. Tijdens de nacht duurde het driemaal zo lang voor de beestjes weer hun plekje vonden op de bodem van de buis. Werd het experiment 30 secondes later herhaald, dan deden ze het net zo snel als overdag.
Tenslotte besloten de onderzoekers de kwallen wakker te houden in de nacht. Dat deden ze door de diertjes 6 dan wel 12 uur lang te ‘bestoken’ met waterstraaltjes. Zo’n nachtje doorhalen moesten ze bekopen: de volgende dag waren ze 17 procent minder actief. Kwallen zijn soms net mensen!
Basiseigenschap van elke zenuwcel?
“Deze interessante studie laat zien dat een slaapachtige toestand in veel meer organismes voorkomt dan tot nu toe werd aangenomen”, zegt hersen- en slaapdeskundige Monique van der Voet (Radboud Universiteit). “Het toont aan dat de kwal aan de drie criteria voor slaap voldoet. Daarnaast laten de onderzoekers ook zien dat de dieren gevoelig zijn voor melatonine, het stofje dat ook in mensen slaap bevordert.”
Van der Voet vervolgt: “Wat nog moet worden uitgezocht, is of het hier gaat om een geconserveerd proces dat zo’n 600 miljoen jaar geleden is ontstaan, of dat het mogelijk gaat om convergente evolutie: het proces waarbij een kenmerk zich meerdere keren tijdens de evolutie heeft ontwikkeld. Dat is bijvoorbeeld met ogen en vleugels gebeurd.”
“De onderzoekers kunnen nu gaan kijken of dezelfde genen die slaap in mens reguleren ook in de kwal aanwezig zijn. Dat kan tot nieuwe inzichten leiden.”
Nachtje over slapen
Ook marien ecoloog Lodewijk van Walraven vindt het een interessant onderzoek. “De mangrovekwal is een bijzondere soort die net als koralen in symbiose leeft met algen en daardoor energie kan halen uit zonlicht. Hierdoor verwacht je dat de kwal reageert op veranderingen in lichtintensiteit. Kwallen kunnen sowieso verschillen in lichtintensiteit waarnemen met orgaantjes langs de rand van hun hoed. Ik ben benieuwd of andere kwallen die niet van licht afhankelijk zijn dit gedrag ook vertonen.”
Een deel van het onderzoeksteam gaat zich inderdaad eerst bezighouden met genetisch onderzoek. De rest gaat slaapstudies doen in andere ongewervelde dieren. Doen bijvoorbeeld ook sponzen en protozoa aan dutjes? Daar gaan de wetenschappers eens een goed nachtje over slapen.
Bronnen: Current Biology, Howard Hughes Medicial Institute, Nature, Live Science
Beeld: Caltech
Lees ook:
Ben je geïnteresseerd in de wereld van wetenschap & technologie en wil je hier graag meer over lezen? Bestel dan hier ons nieuwste nummer. Abonnee worden? Dat kan hier!