In questo articolo
- I criteri per definire il sonno
- Cronotipi divergenti
- Reazione alla melatonina
- Il legame tra sonno e riparazione del DNA
- Tutti abbiamo bisogno di dormire
- Una curiosità
Può sembrare sorprendente, ma anche organismi semplicissimi come le meduse ci insegnano come e perché è importante avere un buon sonno. Una ricerca pubblicata su Nature Communications ha descritto per la prima volta il sonno in due cnidari, la medusa sottosopra (Cassiopea andromeda) e l’anemone stellato (Nematostella vectensis), evidenziando come la loro attività ciclica sia regolata da luce, meccanismi omeostatici e, in parte, da orologi circadiani. Il sonno, in questa prospettiva, risalirebbe ad almeno 600 milioni di anni fa, ben prima della separazione evolutiva tra cnidari e bilateri. Nella letteratura scientifica sono stati attribuiti al sonno molteplici ruoli, dalla riparazione del DNA alla conservazione energetica, fino alla modulazione della plasticità sinaptica, ma la scoperta che esso si manifesti anche in reti neurali primitive rilancia l’ipotesi che la sua funzione primaria sia quella di protezione e manutenzione cellulare.
I criteri per definire il sonno
Identificare il sonno in animali privi di occhi, cervello e fasi REM è complesso. I ricercatori sono riusciti a farlo monitorando “il campione” con telecamere a infrarossi. Hanno stabilito precisi criteri comportamentali basati sulla ridotta reattività agli stimoli ambientali, come luce e presenza di cibo. Cassiopea viene considerata in stato di sonno quando la sua frequenza di pulsazione scende sotto le 37 contrazioni al minuto per almeno 3 minuti; Nematostella entra in una fase di riposo dopo più di 8 minuti di immobilità completa. Entrambe le specie hanno mostrato un fenomeno tipico degli animali superiori: il cosiddetto “rimbalzo del sonno”. Dopo una deprivazione artificiale del riposo, infatti, aumentavano le ore di sonno il giorno successivo, a conferma di un controllo omeostatico del bisogno di dormire.
Cronotipi divergenti
Nonostante condividano una struttura nervosa diffusa e primitiva, le due specie mostrano cronotipi differenti: la medusa è diurna, dorme di notte e manifesta anche una sorta di “pennichella” attorno a mezzogiorno; l’anemone invece è crepuscolare, con un picco di sonno nelle prime ore del mattino. In entrambi i casi, il tempo totale trascorso dormendo è simile: circa un terzo del ciclo giornaliero, analogamente a quanto osservato nei mammiferi. Tuttavia, Nematostella presenta un sonno più consolidato, con episodi più lunghi e meno frammentati rispetto alla Cassiopea.
In particolare, nell’anemone il ritmo sonno-veglia è regolato da un orologio circadiano interno, dipendente dall’attività del gene NvClk, un analogo evolutivamente antico dei geni dell’orologio biologico presenti nei vertebrati. Al contrario, nella medusa il sonno è influenzato dal ciclo luce/buio, un controllo esogeno legato alla simbiosi con alghe fotosintetiche. Queste alghe, attive durante il giorno, producono sottoprodotti metabolici come le specie reattive dell’ossigeno (ROS) che contribuiscono ad aumentare lo stress cellulare e quindi la pressione del sonno.
Reazione alla melatonina
Entrambe le specie, inoltre, rispondono alla somministrazione di melatonina, l’ormone che induce sonno, anche durante la fase di attività. Questo suggerisce che il ruolo regolatore della melatonina sul sonno sia presente già nei primi animali dotati di sistema nervoso e rimasto simile nel tempo, ben prima della comparsa dei cervelli centralizzati.
Il legame tra sonno e riparazione del DNA
Queste specie dormono per i nostri stessi motivi? Uno degli aspetti più significativi della ricerca riguarda la connessione tra sonno e integrità del DNA neuronale. Utilizzando un marcatore molecolare di danno genetico (γH2AX), gli studiosi hanno osservato che, nei periodi di veglia, le cellule nervose accumulano danni al DNA che vengono in parte riparati durante il sonno.
Per testare se esista un legame causale, e non solo una correlazione, gli animali sono stati sottoposti a due trattamenti: esposizione a radiazioni UVB, che generano stress ossidativo, e somministrazione di Etoposide, una sostanza che induce rotture nel DNA. In entrambi i casi, i danni genetici sono aumentati rapidamente, seguiti da un incremento del bisogno di dormire e da una successiva riduzione dei danni dopo il riposo. Questo indica che lo stress genetico non è solo una conseguenza della veglia, ma anche un potente attivatore del sonno.
Tutti abbiamo bisogno di dormire
“Questo studio ci dice che il sonno è qualcosa di primordiale”, commenta Paolo Galli, professore di Ecologia Marina all’Università di Milano Bicocca, “perché le meduse sono tra gli animali più antichi esistenti. Sapevamo già che dormono i cetacei, gli insetti, altri invertebrati, ma dimostrare che anche animali così semplici come le meduse presentano un bisogno regolato di sonno implica che questa esigenza è davvero universale e vitale“.
Tanto che i ricercatori suggeriscono l’ipotesi che questo meccanismo di “autodifesa” cellulare e di riparazione del DNA potrebbe essere stata la funzione originaria del sonno su cui l’evoluzione avrebbe poi costruito funzioni più complesse come la memoria e la riorganizzazione delle connessioni tra neuroni. In definitiva, cosa ci insegnano le meduse? Che se il sonno è una necessità antica e radicata nella biologia animale, ben prima della comparsa di cervelli complessi, allora forse vale la pena avere chiaro di come riposare bene e a sufficienza non sia un lusso da concedersi quando si può, ma una forma di cura quotidiana, al pari del cibo o del respiro e quindi è fondamentale per la nostra qualità di vita imparare a rispettarlo attraverso uno stile di vita sano.
Una curiosità
Una delle meduse osservate nello studio è la Cassiopea andromeda, soprannominata “medusa sottosopra” per la sua peculiare postura capovolta. “Sta a testa in giù perché vive in simbiosi con alcune alghe fotosintetiche”, conclude il professore. “Mantenendo la parte inferiore del corpo rivolta verso la superficie, le alghe che vivono nei suoi tessuti riescono a captare la luce solare e svolgere la fotosintesi. È una strategia evolutiva affascinante che unisce due organismi diversi in un’alleanza vitale”.
“Non è l’unica medusa dalle caratteristiche particolari, c’è anche quella immortale, per esempio. È un’altra specie, Turritopsis dohrnii, appartenente alla classe degli idrozoi. La sua fama deriva da una capacità biologica eccezionale: in determinate condizioni di stress ambientale o danno fisico, è in grado di invertire il proprio ciclo vitale, regredendo dallo stadio adulto, quello a ombrello che galleggia nell’acqua e che siamo soliti vedere, allo stadio giovanile di polipo che è fisso sul fondale. Questo processo, noto come transdifferenziazione, consente a Turritopsis di evitare la morte biologica per senescenza. Di fatto, può potenzialmente ricominciare il ciclo all’infinito, anche se questo non significa che sia eterna in senso assoluto perché può comunque essere predata o morire per cause esterne”.
