Az alvás egy ellentmondásos jelenség: a kegyetlen természet minden gyermeke állandóan a túlélésért küzd, a legtöbb mégis megengedi magának, hogy a napjai egy jelentős részét öntudatlanul, védtelenül töltse. Vajon miért alakult ez így az evolúció során? Erre a kérdésre a legtöbben az agy működésében keresik a választ, azonban egyes szakértők szerint sokkal elemibb folyamatok állnak a háttérben.
Azt szokták mondani, hogy az ember az élete nagyjából egyharmadát tölti alvással, ami a Magyarországon jellemző 80 év várható élettartam mellett már igen tekintélyes időszak. Az állatvilágban azonban ez egyáltalán nem kirívó. Egyes denevérfajok például napi 20 órát töltenek alvással. A macskaféléknél napi több mint 10 órás alvás jellemző, épp úgy ahogy az egereknél is. A kutyák napi 10 órával még mindig többet hunynak, mint legjobb barátjuk. Vannak azonban éberebb fajok is, a tehenek például naponta csak 4, a lovak pedig csak 2 órát alszanak.
Az alvás egyik legfontosabb jellemzője a tudatvesztés. Minden elsötétül, kicsit olyan, mintha arra az időre megszűnnénk létezni. Mivel a tudatosság létrejötte az agyhoz köthető, ezért az alvást is elsősorban az agy jellemzőjének szokták tekinteni. Ezt a megállapítást nem vonhatjuk kétségbe a gerinces állatok vizsgálata alapján. A gerincesek ugyanis mind fejlett, központosult idegrendszerrel rendelkeznek és mind alszanak is. Ahhoz, hogy kiderüljön, valóban az idegrendszer vagy maga az agy az alvás legfőbb haszonélvezője, érdemes megvizsgálni más fajokat is, amelyeknél esetleg kevésbé fejlett az idegrendszer. Vajon ezek az állatok is alszanak?
Mit nevezünk alvásnak?
Az emlősöknél viszonylag könnyű észrevenni az alvást, hiszen elég feltűnő. Az alvó emlősök jellegzetes pózokat vesznek fel és a szemüket is lecsukják. Ezek alapján a gerincesek körében még felismerhető az alvás, bár például vannak olyan békafajok, amelyeknél se a testhelyzet, se a szemek nem árulkodnak az éberségi állapotról. Ez a probléma aztán már jelentősen elfajul, ha az alvással kapcsolatos vizsgálódásokat a gerinctelenek csoportjaira is szeretnénk kiterjeszteni. Honnan tudjuk, hogy alszik-e egy csótány, vagy egy fonálféreg? A kutatók három kritériumot fogalmaztak meg, amelyek alapján azt mondhatjuk egy állapotra, hogy az alvás:
- Mozdulatlanság jellemzi
- Lecsökken a válaszkészség, vagyis csak az intenzív ingerek váltanak ki reakciót
- Amennyiben az állatot megzavarják ebben az állapotban, a következő lehetőségnél hosszabban marad benne és jobban lecsökken a válaszkészsége
Szinte minden állat alszik
Ezen kritériumok segítségével mára kiderült, hogy a szövetes állatok minden csoportjában előfordul az alvás, sőt egyelőre nem ismert olyan faj, amelynél ne jelenne meg. Az ízeltlábúak számos fajánál, például a csótányoknál, méheknél és az ecetmuslicáknál is kimutatták az alvás meglétét. Az ecetmuslicák például éjjelente mozdulatlanná válnak, lecsökken a válaszkészségük, és amennyiben megzavarják őket, akkor akár a hajnali órákban is ebben az állapotban maradnak, noha ilyenkor normálisan már aktívak szoktak lenni. Ezek az állatok persze jól fejlett, központosult idegrendszerrel rendelkeznek, noha annak felépítése jelentősen eltér a gerincesek körében tapasztalttól.
Még csak összetett idegrendszer sem kell az alváshoz
Érdekes módon azonban még a Caenorhabditis elegans nevű fonálféregnél is leírták az alvás állapotát. A kukac 3 nap alatt fejlődik ivarérett állattá és ezalatt több lárva állapoton megy keresztül. Ezek között 2-2 órára olyan állapotba kerül, amelyben nem mozog, nem érzékeny az enyhe környezeti ingerekre, de ha megzavarják, akkor az állapot időtartama megnyúlik. Ezt a szakértők a fejlődés által időzített alvásnak nevezik. A kukac mindössze 302 idegsejttel rendelkezik, ám az tény, hogy ezek java a fej területén helyezkedik el, ami a központosulás jele. Az tehát, hogy a kukac alszik, még mindig nem cáfolja meg az elméletet, hogy az alvás funkciója elsősorban a központosult idegrendszer működésével hozható összefüggésbe.
Néhány éve azonban egy kaliforniai kutatócsoport kimutatta, hogy a csalánozók közé tartozó medúzáknál (Cassiopeia sp.) is megfigyelhető az alvás állapota a fenti kritériumoknak megfelelően. A csalánozók csupán diffúz idegrendszerrel rendelkeznek, ami nem mutat központosulást. Az, hogy a csalánozók között is előfordul az alvás arra utalhatna, hogy az alvás elsődleges funkciója nem köthető a központosult idegrendszerhez. Ez viszont még nem feltétlenül támasztja alá, hogy az alvás egy ősi állapot, amelynek valami fundamentális szerepe van az állatok működésében.
Az alvás metabolikus szerepe hangsúlyosnak tűnik
Elképzelhető lenne, hogy az alvás párhuzamosan fejlődött ki ezekben az állatcsoportokban és nem egy közös őstől származik. Ennek az elképzelésnek mond ellent az a számtalan molekuláris biológiai eredmény, melyek szerint az alvás szabályozásának tényezői meglepően konzisztensek az állatvilágban. A dopamin nevű jelátvivő például egyaránt gátolja az alvást az embernél, az ecetmuslicánál és a kukacnál is. A melatonin épp ellenkezőleg, fokozza az elalvás valószínűségét az emlősök, a madarak, a halak, a csalánozók és még a laposférgek között is. A vegyületek sora hosszan folytatható, melyek a legkülönbözőbb állatcsoportokban töltenek be hasonló szerepet az alvás szabályozásában. A folyamat molekuláris tényezőinek átfedése már inkább arra utal, hogy közös őstől származik az alvás, hiszen sokkal kisebb valószínűsége van annak, hogy minden fajnál épp ugyanolyan molekuláris alapokra felépülve alakult ki ez a komplex jelenség.
Ezek szerint tehát valószínűsíthető, hogy az alvás már a bonyolult, központosult idegrendszerek megjelenése előtt kialakult az evolúció során. Az alvás elsődleges funkciója tehát nem feltétlenül köthető az idegrendszerhez. Az idegrendszerrel nem rendelkező állatoknál azonban még nem mutattak ki egyértelműen olyan állapotot, amely megfeleltethető lenne az alvásnak. Érdekes módon azonban már a kékbaktériumoknál is megjelenik az anyagcsere folyamatok napszaki elválasztása. Ezek a baktériumok egyaránt fotoszintetizálnak és kötik meg a légköri nitrogént. A légköri nitrogén megkötéséhez szükséges enzim azonban érzékeny a fotoszintézis által előállított oxigénre, és ezért előnyösebb a két biokémiai folyamatot egymástól elzárva tartani. Ez az elzárás a kékbaktériumnál (Synechococcus elongatus) időben valósul meg: a nappali órákban fotoszintetizál, éjjel pedig nitrogént fixál.
Hasonló időbeli kompartmentalizáció figyelhető meg a sörélesztőben (Saccharomyces cerevisae) is, amely elemi felépítő és lebontó folyamatokat szervez nagyjából négy órás ciklusokba. A test sejtjeinek anyagcseréje egyébként az embernél is jelentősen megváltozik alvás alatt és például a testhőmérséklet esése egy központi inger az alvás elindításához. Ezek mind arra utalnak, hogy az anyagcsere folyamatok kompartmentalizációja még az embernél is megfigyelhető bizonyos fokig. Annyi magabiztosan állítható, hogy a legősibb napszaki ciklusok az anyagcsere alapvető folyamatai miatt alakultak ki. Ennek fényében elképzelhető, hogy az összetettebb szervezetek megjelenése során ezekre a ciklusokra épült ki az alvás állapota.
Ez nem jelenti azt, hogy az agynak semmi köze az alváshoz
Mindez persze nem jelenti azt, hogy az idegrendszer nem tényező az alvás során. Rengeteg eredmény támasztja alá, hogy az idegrendszer normális működéséhez elengedhetetlen az alvás, az alváshiány súlyos figyelmi, érzelmi és emlékezeti zavarokhoz vezet. Az elképzelés lényege inkább az, hogy az alvás a törzsfejlődés során valószínűleg az anyagcseréhez köthető szükségszerűségek miatt létrejött napszaki ritmusokra épült. Mindez azért fontos, mert az alvás teljes megértéséhez ezek szerint nem elég csupán az alvó agyat vizsgálni.
Ez a cikkem az Élet és Tudomány 2021/42. számában, az Agyi aktualitások rovatban jelent meg.
