De jagar skickligt, reagerar på sin omgivning och verkar på natten gå in i ett tillstånd som uppvisar slående likheter med vår sömn. Forskare har observerat två distinkta sömnfaser hos en australisk hoppspindel – däribland en fas med snabba ögonrörelser och muskelryckningar som påminner om människans REM-sömn. Om djuren faktiskt drömmer är fortfarande en öppen fråga. Upptäckten väcker dock en större fråga: Hur långt tillbaka i tiden sträcker sig sömnens evolutionära rötter?

En liten jägare med en överraskande hemlighet

Spindlar är förmodligen inte de djur som de flesta först tänker på när det gäller sömn eller ens drömmar. De verkar ofta orörliga, kan reagera på ett ögonblick och är kända för sina komplexa jaktstrategier. Men vad händer när de faktiskt vilar? Ett forskarteam under ledning av forskare vid universitetet i Bonn har undersökt denna fråga. Fokus låg på den australiska hoppspindeln Portia fimbriata. Denna art är särskilt intressant eftersom den jagar andra spindlar med hjälp av förvånansvärt sofistikerade strategier. Vissa medlemmar av släktet härmar till exempel vibrationerna från fångat byte för att locka till sig andra spindlar.

Forskarna ville ta reda på om dessa djur faktiskt sover eller om de bara tar längre viloperioder. De undersökte också om olika tillstånd, jämförbara med sömnstadierna hos andra djur, kan identifieras inom dessa perioder.

Resultatet var anmärkningsvärt: Observationerna tyder på ett regelbundet sömnmönster med två distinkta faser. En av dessa uppvisar beteendemässiga egenskaper som påminner om REM-sömn hos människor och andra ryggradsdjur. Resultaten publicerades i tidskriften Proceedings of the National Academy of Sciences.

När något plötsligt rör sig under sömnen

REM-sömn är en speciell sömnfas. Förkortningen står för ”Rapid Eye Movement”. Hos människor kännetecknas denna fas bland annat av distinkta ögonrörelser och intensiv hjärnaktivitet. Många särskilt livfulla drömmar sägs upplevas under denna sömnfas. Hos hoppspindeln observerade forskarna också iögonfallande rörelser under vissa vilofaser. Dessa inkluderade snabba ögonrörelser – eller rörelser i ögonstrukturerna – samt korta muskelryckningar.

Det i sig skulle inte ha varit tillräckligt bevis för sömn. Djur kan ju uppvisa rörelser även när de vilar utan att egentligen sova. Därför undersökte forskarteamet ytterligare beteendemässiga egenskaper. Spindlarna observerades under flera dagar och nätter med hjälp av högupplösta kameror. Under den mörka fasen användes infraröda kameror så att djuren kunde filmas med så liten störning som möjligt. Forskarna dokumenterade spindlarnas kroppshållningar, viloperioder och återkommande episoder av REM-liknande rörelser.

Särskilt viktigt var frågan om hur spindlarna reagerade på yttre stimuli. Detta beror på att sömn skiljer sig från ren vila bland annat genom att reaktionsförmågan förändras. Forskarna använde akustiska stimuli och undersökte hur snabbt spindlarna reagerade på dem. Under vissa REM-liknande faser var djuren svårare att väcka. Detta gav forskarna ytterligare belägg för att beteendet inte enbart handlade om att ligga stilla.

Att ta igen sömn: ytterligare bevis

En särskilt intressant aspekt av studien gällde det som kallas ”sömnåterhämtning”. Detta avser kroppens reaktion på sömnbrist: om sömnen störs eller förkortas kan kroppen därefter försöka ta igen en del av den förlorade sömnen. Detta fenomen observeras även hos människor. Efter en period med otillräcklig sömn kan vissa sömnfasers varaktighet eller intensitet förändras.

Forskarna undersökte om liknande förändringar kunde observeras hos spindlarna efter en störning av deras nattvila. Djuren uppvisade faktiskt fler REM-liknande episoder därefter. Tillsammans med de förändrade reaktionerna på stimuli och de återkommande sömnfaserna stöder detta fynd tolkningen att spindlarna genomgår ett reglerat sömntillstånd. Detta är vetenskapligt betydelsefullt eftersom studien inte enbart bygger på yttre observerbara rörelser. Flera oberoende beteendemässiga drag pekar i samma riktning.

Drömmer spindlar verkligen?

Det är här den särskilt fascinerande delen av berättelsen börjar – och samtidigt det område där vetenskaplig försiktighet är viktig. Hos människor förknippas REM-sömn ofta med livfulla drömmar. Detta väcker snabbt frågan om hoppspindlar också kan ha inre upplevelser under sin REM-liknande fas. Den aktuella studien kan dock inte besvara denna fråga.

Forskarna registrerade djurens beteende men kunde inte direkt mäta deras hjärnaktivitet. Därför går det inte att avgöra om de observerade faserna neurologiskt motsvarar människans REM-sömn. Det är inte heller känt om spindlarna har subjektiva upplevelser under denna tid som på ett meningsfullt sätt kan jämföras med mänskliga drömmar. De observerade rörelserna bevisar inte heller att djuren återupplever sina jaktstrategier eller andra upplevelser medan de sover.

Den exakta slutsatsen är därför: Spindlarna uppvisar ett regelbundet sömnmönster med en REM-liknande fas. Om de drömmer förblir en öppen fråga. Det är just denna distinktion som gör upptäckten intressant. Den visar att forskare inte bara måste leta efter yttre likheter utan också steg för steg undersöka vilka slutsatser data faktiskt tillåter.

Vad har detta med vår sömn att göra?

Vid första anblicken verkar sömnvanorna hos en liten spindel och människans sömn ha lite gemensamt. Människor har en komplex hjärna med miljarder nervceller. Spindlar har ett nervsystem med en helt annan struktur. Ändå kan studien hjälpa oss att bättre förstå sömnens grundläggande egenskaper.

Människans sömn består av olika stadier som växlar flera gånger under natten. Dessa inkluderar olika icke-REM-stadier och REM-sömn. Dessa faser skiljer sig åt, bland annat när det gäller hjärnaktivitet, fysiska manifestationer och deras betydelse för olika biologiska processer. Tydliga sömntillstånd och återkommande REM-liknande episoder observerades även hos hoppspindeln. Detta betyder inte att dess sömnarkitektur är identisk med människans. Det tyder dock på att vissa egenskaper hos flerfasig sömn inte nödvändigtvis är begränsade till ryggradsdjur.

Detta väcker en grundläggande fråga för evolutionsbiologin: Har vissa egenskaper hos sömnen uppstått oberoende av varandra flera gånger under evolutionens gång, eller härrör de delvis från mycket gamla biologiska mekanismer? Den nya studien ger inget definitivt svar. Den breddar dock grunden på vilken denna fråga kan undersökas.

Spindelns inre klocka

Studien är också intressant ur ett kronobiologiskt perspektiv. Detta vetenskapsområde handlar om biologiska rytmer och hur organismer organiserar sin aktivitet över tid. Forskarna observerade en utpräglad dagaktivitet och en dygnsrytm hos Portia fimbriata. Biologiska rytmer som varar i ungefär 24 timmar kallas dygnsrytmer. Hos människor styr den inre klockan bland annat när vi blir trötta, när vi är som mest produktiva och hur olika kroppsfunktioner förändras under dagen.

Hos många djur är sådana rytmer nära kopplade till växlingen mellan ljus och mörker. Den inre klockan kan anpassa sig efter yttre signaler, särskilt ljus. Samtidigt kan biologiska rytmer, under lämpliga förhållanden, fortsätta även utan en regelbunden yttre cykel. Studien av hoppspindlar visar att aktivitet, vila och olika sömnfaser också är organiserade över tid hos dessa djur.

Detta innebär dock inte att deras inre klocka fungerar exakt som människans. Studien visar snarare att den tidsmässiga organisationen av vila och aktivitet även kan undersökas hos djur med ett annorlunda uppbyggt nervsystem. Detta är särskilt värdefullt för kronobiologin: den som vill förstå biologiska rytmer bör inte begränsa sina studier uteslutande till arter vars fysiologi är särskilt lik människans.

Varför forskningen måste fortsätta nu

Trots de anmärkningsvärda resultaten återstår många frågor obesvarade. En viktig uppgift är att fastställa om jämförbara sömnfaser även förekommer hos andra spindelarter. Forskarna avser därför att jämföra sömnmönstren hos olika spindlar. Dessutom planerar de att undersöka om djurens beteende i sin naturliga miljö skiljer sig från det under laboratorieförhållanden.

Ett annat forskningsområde är sambandet mellan sömn och kognitiva förmågor. De sofistikerade jaktstrategierna hos släktet Portia väcker frågan om vissa sömnfaser kan vara kopplade till inlärnings- eller minnesprocesser. Om detta verkligen är fallet och vilka mekanismer som ligger till grund för det återstår att undersöka.

Miljöpåverkan kan också spela en roll.Konstgjort ljus på natten stör den naturliga ljus-mörkercykeln hos många organismer och kan rubba de biologiska rytmerna. Om och hur sådana påverkningar inverkar på spindlarnas sömn är en annan öppen forskningsfråga.

På lång sikt skulle jämförande studier kunna bidra till att identifiera de sömnegenskaper som är gemensamma för mycket olika djurgrupper. Detta skulle vara ett viktigt steg mot att förstå vilka sömnfunktioner som är särskilt grundläggande och hur de har utvecklats över tiden.

Slutsats: En titt på sömnens ursprung

Den australiska hoppspindeln visar att sömnen kan vara mer komplex än den verkar vid första anblicken, till och med hos ett djur med ett helt annorlunda nervsystem. De observerade sömnfaserna, den minskade reaktionsförmågan och förändringarna efter störd nattvila utgör övertygande beteendemässiga bevis på ett reglerat sömnmönster med en REM-liknande fas. Om spindlarna faktiskt drömmer är fortfarande oklart. Det vore också förhastat att dra en direkt parallell till människans REM-sömn.

Upptäckten öppnar dock upp för ett spännande perspektiv: Det kan vara möjligt att studera grundläggande egenskaper hos sömnen inte bara hos däggdjur och fåglar, utan även hos djur vars nervsystem är organiserade på helt andra sätt.

För kronobiologin innebär detta en breddning av perspektivet. Sömn och biologiska rytmer är inte ämnen som uteslutande berör människor. Den som vill förstå deras grunder måste också söka där man till en början minst förväntar sig att hitta dem – till exempel hos en liten spindel som vilar under sitt nät på natten.