Самая большая загадка эволюции: зачем нам нужен сон и можем ли мы вообще не спать

Большинство ученых признают — сон необходим. Люди не могут нормально функционировать даже после одной бессонной ночи. Вспомните себя, наверняка были такие ситуации. Плохой сон в долгосрочной перспективе — это целый ворох негативных последствий для здоровья, от сердечных заболеваний и инсульта до набора веса и диабета. Мы знаем, что сон должен играть важную функцию для животных, но что это за функция?

В 1890-х годах Мария Михайловна Манасеина, к слову, одна из первых женщин-врачей в России и первопроходец в области сомнологии и биохимии, пыталась разгадать загадку сна.

«Все мы любим жизнь и хотим продлить ее как можно дольше, но треть, а иногда и половину своей жизни мы проводим во сне», — однажды написала Мария Михайловна.

Используя подход, который сегодня кажется жестоким и циничным, она провела первый эксперимент по лишению сна на животных: Манасеина не давала спать... щенкам собаки. В результате, несчастные животные умерли после всего нескольких дней без сна. В последующие десятилетия эксперименты по лишению сна на других животных, вроде грызунов и даже тараканов, дали такие же результаты. Притом основная причина смерти несчастных тварей в этих случаях и ее отношение к сну до сих пор неизвестны.

Ученые определили, что сон может повысить способность животных бороться с болезнями и сохранять воспоминания. Однако эти функции вовсе не основные. Коричневая летучая мышь спит по 20 часов в сутки, но никто ее не считает Эйнштейном животного мира, притом слоны спят в среднем всего два часа в сутки и считаются умными животными с очень хорошей памятью. Стало быть, размер тела и количество необходимого сна вещи никак не связанные.

Сон наблюдается у каждого животного, когда-либо изученного наукой, что делает его универсальным для всех форм жизни, как и потребление энергии. Исследования также показали, что тела различных животных начинают разрушаться, если они постоянно недосыпают.

И все же, если сон так важен, почему его потребность зачастую неодинакова, особенно у близкородственных животных, вроде млекопитающих?

Причина может заключаться в том, что чем крупнее животное, тем больше ему требуется калорий и тем больше времени ему нужно на еду. Травоядных эволюция сделала вегетарианцами, их пища намного менее калорийна, чем пища, которую едят хищники, поэтому им нужно питаться гораздо больше. Это может частично объяснить, почему слону достаточно всего два часа в день. Да потому что все остальное время он жует траву!

С точки зрения медицины бессонница опасна, но некоторые существа могут обойтись исключительно короткими периодами сна. В прошлогоднем исследовании, опубликованном в журнале Science Advances, отслеживался сон дрозофилы фруктовой. Ученые обнаружили, что некоторые мухи почти никогда не спали. Около 6% самок спали менее 72 минут в день, по сравнению со средним значением для контрольной группы в 300 минут. Одна из этих надоедливых мух спала вообще всего 4 минуты в день.

Ученые не остановились на этом и продолжили мучить дрозофил, лишив тех 96% времени сна. Мухи не умерли, как те бедные щенки Марии Михайловны. Вместо этого они жили столько же, сколько и контрольная группа, которой давали нормально выспаться.

Некоторые животные выживают за счет гораздо меньшего количества сна, чем предполагалось ранее. Нильс Раттенборг, изучающий сон птиц в Институте орнитологии Макса Планка в Германии, провел исследование и выяснил, что большой фрегат — небольшая симпатичная птичка с Галапагосских островов — спит... в полете! В то время, как птица парит, она способна отправлять на боковую либо половину либо вообще весь мозг. Другим важным открытием Раттенборга было то, что в полете фрегат спит в среднем 42 минуты, хотя на суше тратит на это полдня.

Даже простейшие организмы проявляют поведение, похожее на сон. К примеру, Caenorhabditis elegans, крошечный червяк, насчитывающий всего 302 нейрона, циклически проходит через периоды, похожие на сон. Научные эксперименты не раз показывали, что нейроны, выращенные в чашках Петри, демонстрируют стадии активности и бездействия, которые напоминают бодрствование и сон. Это может означать, что сон возникает естественным образом, когда отдельные нейроны начинают работать сообща. Возможно, первая простая нервная система, которая эволюционировала, демонстрировала эти периоды покоя, и по мере того, как мозг становился больше и сложнее, состояние бездействия также усложнялось.

По словам ученых, вывод, сделанный в результате множества исследований сна, заключается в том, что сон — феномен, ориентированный в основном на мозг. Да, лишение сна влияет на иммунную систему и изменяет уровень гормонов в организме, но его наиболее устойчивые последствия для всех животных проявляются именно в мозге.

Идея о том, что сон является естественным свойством нейронных сетей, на самом деле не объясняет, что же происходит во время этого процесса. На этот счет у ученых есть несколько теорий. Согласно одной из них, сон восстанавливает энергию мозга. Другая идея состоит в том, что сон помогает мозгу выводить токсичные продукты, производимые в период бодрствования. Мозг — огромный потребитель энергии, а это значит, что он также производит много отходов.

Существует множество доказательств того, что потеря сна может вызвать проблемы с рабочей памятью (процессом, который позволяет людям хранить информацию в легкодоступном виде при решении проблемы). Людям, которые недосыпают, сложнее принимать решения, концентрироваться и регулировать свои эмоции.

Стало быть, глобально — сон все еще большая загадка для научного сообщества. Но мы уже знаем, что все-таки это действительно базовый процесс, без которого мозг попросту погибнет. Неясно до сих пор почему же эволюция выбрала столь небезопасный механизм, ведь во сне мы и наши спящие сородичи чертовски уязвимы. Тело обездвижено, зрение и слух выключены — в таком состоянии запросто можно стать добычей.