Uma água-viva de cabeça para baixo flutua em uma lagoa rasa, contraindo ritmicamente seu sino translúcido.
À noite, esse batimento cardíaco cai de cerca de 36 batimentos por minuto para cerca de 30, e o animal cai em um estado que, apesar da falta de cérebro, lembra o sono.
As câmeras de campo mostram que mesmo um breve cochilo por volta do meio-dia é necessário para “recuperar o atraso” após uma noite agitada.
Um novo estudo publicado na Nature Communications traçou estas pausas na água-viva cassiopea, que pertence a uma linhagem com 500 milhões de anos, bem como na nematostella da anémona-do-mar.
As descobertas do estudo podem ajudar a resolver um debate de longa data entre os biólogos sobre para que serve o sono.
O sono conserva energia, consolida memórias ou faz algo mais biologicamente fundamental? Até recentemente, a maioria das evidências da função “doméstica” do sono vinha apenas dos vertebrados.
Quando os ratos dormem, o fluido do cérebro e da medula espinhal circula pelo cérebro e remove os resíduos metabólicos. E um estudo de 2016 com ratos descobriu que alguns tipos de quebras no DNA são reparadas mais rapidamente durante o sono.
Imagens de lapso de tempo em um estudo de 2019 sobre peixe-zebra mostraram que o sono permite que os neurônios (células nervosas) reparem quebras de DNA que se acumulam durante as horas de vigília.
O novo estudo mostrou pela primeira vez que o mesmo processo ocorre em alguns invertebrados. Enquanto as medusas e as anémonas-do-mar estão acordadas, os danos no ADN acumulam-se nas células nervosas e, quando cochilam, esses danos são reparados.
O trabalho remonta as origens do sono há mais de 600 milhões de anos, antes do ramo dos cnidários (águas-vivas, anêmonas, corais) se separar da linhagem que deu origem aos vermes, insetos e vertebrados, há aproximadamente 600 a 700 milhões de anos. Também dá peso à ideia de que o sono começou como uma forma de autodefesa celular.
O novo trabalho traz a discussão para criaturas cujos sistemas nervosos são muito mais simples que o nosso e pouco mais que redes finas. Se o sono também repara os neurônios, essa função é provavelmente crítica porque os sistemas nervosos mais simples evoluíram primeiro.
Em primeiro lugar, os investigadores tiveram que descobrir quando uma água-viva ou uma anémona dorme. Isto é surpreendentemente complicado: mesmo em repouso, os músculos do sino continuam a contrair-se ou o pólipo move-se em câmara lenta. Para fazer isso, eles filmaram os animais sob luz infravermelha e atiraram neles com luz branca ou pulso alimentar (um pequeno fluxo de extrato líquido de artêmia).
As águas-vivas que pulsavam abaixo de 37 batimentos por minuto durante pelo menos três minutos e as anêmonas que permaneceram imóveis por oito minutos reagiram mais lentamente. Isto atende ao critério de “responsividade reduzida” para o sono, que é o mesmo em todo o reino animal.
Em seguida, os cientistas coraram células nervosas em tecidos retirados de águas-vivas num tanque de laboratório para marcar onde ocorreram as quebras de DNA. O número de pausas atingiu o pico no final do período ativo de cada espécie (meio da manhã para as águas-vivas e final da tarde para a anémona) e diminuiu após um longo descanso.
Quando os cientistas mantiveram os animais acordados, alterando as correntes de água no tanque, o DNA quebrou e o tempo de sono do dia seguinte aumentou, semelhante ao clássico “rebote do sono” nos humanos, onde o corpo recupera o sono.
Para testar causa e efeito, a equipe iluminou os animais com luz ultravioleta B, que danifica o DNA. Esse tratamento dobrou o número de quebras de DNA em uma hora e fez com que dormissem mais naquele mesmo dia. Quando os animais cochilavam, os intervalos eram reduzidos ao nível basal e as águas-vivas retomavam seu ritmo diurno habitual.
A melatonina, o hormônio noturno familiar para quem sofre de jet lag, foi adicionada à água do tanque e fez com que ambas as espécies adormecessem naquele que deveria ser o período de maior atividade (dia para a água-viva, noite para a anêmona), deixando inalterado o período habitual de descanso.
A nova descoberta é surpreendente porque se pensava que o papel soporífero da melatonina teria evoluído juntamente com os vertebrados com cérebros centralizados e ritmos circadianos que respondiam aos sinais luminosos. Ver isso funcionar em um animal sem cérebro sugere que essa evolução ocorreu há muito mais tempo.
Juntando essas peças, parece que a vigília estressa gradualmente o DNA das células nervosas. O sono proporciona um período de privação sensorial durante o qual as enzimas reparadoras que unem ou trocam componentes do DNA podem funcionar sem impedimentos.
Sobre o autor
Timothy Hearn é professor da Universidade de Cambridge; Universidade Anglia Ruskin. Este artigo foi republicado de The Conversation sob uma licença Creative Commons. Leia o artigo original.
Esta lógica enquadra-se em experiências com moscas-das-frutas e ratos que associaram a insónia crónica à neurodegeneração. A insônia também tem sido associada ao acúmulo de moléculas reativas de oxigênio (subprodutos altamente reativos do metabolismo normal que podem perfurar o DNA, as proteínas e as membranas celulares).
Se as águas-vivas precisam de dormir para manter as suas redes nervosas intactas, a necessidade de sono provavelmente antecede a evolução dos cérebros, olhos e até mesmo de corpos que são iguais tanto no lado esquerdo como no direito. Em termos evolutivos, uma janela de reparação noturna poderia ter sido vital. Organismos antigos que o ignoraram podem ter acumulado mutações em neurônios insubstituíveis e lentamente perdido o controle do movimento, da alimentação e da reprodução.
O novo estudo rastreou duas espécies em laboratório e uma em uma lagoa da Flórida, mas os cnidários vivem em muitos níveis de luz e temperaturas diferentes. Para generalizar esta descoberta, trabalhos futuros terão de confirmar que a reparação do ADN durante o sono ocorre em animais semelhantes que vivem em condições diferentes, tais como águas frias, profundas ou turvas.
Este estudo resolve o debate? De jeito nenhum. É quase certo que o sono traz mais de um benefício. Tarefas como a consolidação da memória podem ter sido incluídas num antigo programa de manutenção fisiológica à medida que os sistemas nervosos se tornavam mais complexos.
No entanto, as novas descobertas reforçam a visão de que proteger o ADN é um objectivo central do sono.
