Un innovador estudio de la Universidad de Bar-Ilan revela que una de las funciones centrales del sueño se originó hace cientos de millones de años en medusas y anémonas de mar, entre las criaturas más antiguas con sistemas nerviosos. Al rastrear este mecanismo hasta estos animales ancestrales, la investigación demuestra que proteger a las neuronas del daño al ADN y el estrés celular es una función básica y antigua del sueño que comenzó mucho antes de la evolución de cerebros complejos.
Aunque el sueño es universal entre los animales con sistemas nerviosos, presenta claros riesgos para la supervivencia: durante el sueño, la conciencia del entorno disminuye, exponiendo a los animales a depredadores e interrumpiendo comportamientos vitales como la alimentación y la reproducción. La persistencia del sueño a lo largo de la evolución ha sido, por lo tanto, uno de los enigmas perdurables de la biología. Según este estudio, la función indispensable del sueño surgió temprano en la evolución animal y es tan crucial que superó sus peligros inherentes.
El estudio fue dirigido conjuntamente por los laboratorios del Prof. Lior Appelbaum y el Prof. Oren Levy en la Universidad de Bar-Ilan. Investigaciones previas del laboratorio Appelbaum demostraron en peces cebra que las neuronas acumulan daño al ADN durante la vigilia y requieren sueño para recuperarse, destacando la necesidad de reducir el daño al ADN como un impulsor fundamental del sueño. El daño al ADN puede surgir de múltiples fuentes, incluyendo la actividad neuronal, el estrés oxidativo, el metabolismo y la radiación. Si bien el daño al ADN puede ser perjudicial para todas las células, las neuronas requieren sueño para evitar lesiones genómicas, posiblemente porque son células excitables no divisoras únicas.
En el estudio actual, publicado hoy en Nature Communications, la Dra. Raphael Aguillon, la Dra. Amir Harduf y sus colegas de los laboratorios Appelbaum y Levy definieron y caracterizaron los patrones de sueño en dos linajes animales ancestrales: medusas simbióticas diurnas que duermen por la noche y toman siestas cortas a mediodía, y anémonas de mar crepusculares no simbióticas que duermen desde el amanecer hasta la primera mitad del día. Utilizando el seguimiento de video infrarrojo y el análisis del comportamiento, observaron que ambas criaturas duermen aproximadamente ocho horas diarias, una duración similar al sueño humano. A pesar de sus diferentes estilos de vida y mecanismos que controlan el sueño, comparten un patrón común: el daño al ADN se acumula en las neuronas durante la vigilia y se reduce durante el sueño. Cuando se mantuvo a los animales despiertos y aumentó el daño al ADN, durmieron más tiempo después. Este comportamiento, conocido como rebote del sueño, permitió la recuperación y la reducción de los niveles de daño al ADN.
El estudio también demostró que aumentar el daño al ADN, ya sea a través de la radiación UV o la exposición a un químico que daña el ADN, desencadenó un sueño de recuperación en ambas especies. Por el contrario, promover el sueño con la hormona melatonina redujo el daño al ADN. Estos hallazgos revelan una relación bidireccional en la que el daño al ADN aumenta la necesidad de dormir y el sueño, a su vez, facilita la reducción del daño, lo que sugiere que proteger a las neuronas del estrés celular diario y el daño al ADN puede haber sido el impulsor evolutivo del sueño.
Los dos animales basales también revelan cómo se regula el sueño de manera diferente. Si bien la presión homeostática del sueño (una necesidad incorporada de dormir) regula el sueño en ambas especies, el sueño está controlado principalmente por el ciclo de luz y oscuridad en la medusa. En contraste, la anémona de mar depende en gran medida de su reloj circadiano interno. Sin embargo, a pesar de estas diferencias, ambos animales dependen del sueño para reducir el daño al ADN y el estrés celular, ya sea que su ciclo sueño-vigilia esté impulsado por la luz solar o por la sincronización interna.
“Nuestros hallazgos sugieren que la capacidad del sueño para reducir el daño al ADN neuronal es un rasgo ancestral ya presente en uno de los animales más simples con sistemas nerviosos”, dijo el Prof. Lior Appelbaum, investigador principal del Laboratorio de Neurociencia Molecular de la Facultad de Ciencias de la Vida y el Centro Multidisciplinario de Investigación Cerebral de la Universidad de Bar-Ilan. “El sueño puede haber evolucionado originalmente para proporcionar un período consolidado para el mantenimiento neuronal, una función tan fundamental que puede haber sido preservada en todo el reino animal”.
El estudio también tiene importantes implicaciones para la salud humana. Los trastornos del sueño en humanos están asociados con el deterioro cognitivo y un mayor riesgo de enfermedades neurodegenerativas como el Alzheimer y el Parkinson, que pueden involucrar la acumulación crónica de daño al ADN neuronal. La evidencia evolutiva proporcionada por esta investigación fortalece el vínculo entre la calidad del sueño y la resiliencia cerebral a largo plazo.
“El sueño es importante no solo para el aprendizaje y la memoria, sino también para mantener nuestras neuronas saludables. El impulso evolutivo para mantener las neuronas que vemos en las medusas y las anémonas de mar es quizás una de las razones por las que el sueño es esencial para los humanos hoy en día”, concluyó el Prof. Appelbaum.
