Loví obratně, reagují na své okolí a zdá se, že v noci upadají do stavu, který vykazuje nápadné podobnosti s naším spánkem. Vědci pozorovali u australského skákavého pavouka dvě odlišné fáze spánku – včetně fáze s rychlými pohyby očí a svalovými záškuby, které připomínají lidský REM spánek. Zda tato zvířata skutečně sní, zůstává otevřenou otázkou. Tento objev však vyvolává širší otázku: Jak daleko do minulosti sahají evoluční kořeny spánku?

Malý lovec s překvapivým tajemstvím

Pavouci pravděpodobně nepatří mezi zvířata, na která většina lidí jako první pomyslí, když přijde řeč na spánek nebo dokonce sny. Často vypadají nehybně, dokážou reagovat v mžiku a jsou známí svými složitými loveckými strategiemi. Co se ale děje, když skutečně odpočívají? Tuto otázku zkoumal výzkumný tým vedený vědci z Univerzity v Bonnu. Pozornost se soustředila na australského skákavého pavouka Portia fimbriata. Tento druh je obzvláště zajímavý tím, že loví jiné pavouky pomocí úžasně sofistikovaných strategií. Například někteří zástupci tohoto rodu napodobují vibrace ulovené kořisti, aby nalákali jiné pavouky.

Výzkumníci chtěli zjistit, zda tato zvířata skutečně spí, nebo si pouze dopřávají delší odpočinková období. Zkoumali také, zda lze v rámci těchto období identifikovat různé stavy, srovnatelné s fázemi spánku u jiných zvířat.

Výsledek byl pozoruhodný: pozorování naznačují pravidelný spánkový rytmus se dvěma odlišnými fázemi. Jedna z nich vykazuje behaviorální charakteristiky připomínající REM spánek u lidí a jiných obratlovců. Výsledky byly publikovány v časopise Proceedings of the National Academy of Sciences.

Když se během spánku něco náhle pohne

REM spánek je zvláštní fáze spánku. Zkratka znamená „Rapid Eye Movement“ (rychlé pohyby očí). U lidí se tato fáze vyznačuje mimo jiné charakteristickými pohyby očí a intenzivní mozkovou aktivitou. Uvádí se, že během této fáze spánku se vyskytuje mnoho obzvláště živých snů. U skákavého pavouka vědci rovněž pozorovali nápadné pohyby během určitých fází odpočinku. Patřily mezi ně rychlé pohyby očí – respektive pohyby očních struktur – stejně jako krátká svalová záškuby.

To samo o sobě by však nestačilo jako důkaz spánku. Zvířata totiž mohou vykazovat pohyby i v klidu, aniž by skutečně spala. Tým proto zkoumal další charakteristiky chování. Pavouci byli několik dní a nocí sledováni pomocí kamer s vysokým rozlišením. Během tmy byly použity infračervené kamery, aby bylo možné zvířata zaznamenávat s co nejmenším rušením. Vědci zdokumentovali polohy těl pavouků, období odpočinku a opakující se epizody pohybů podobných REM.

Zvláště důležitá byla otázka, jak pavouci reagovali na vnější podněty. Spánek se totiž od pouhého odpočinku liší mimo jiné tím, že dochází ke změně reakceschopnosti. Vědci použili akustické podněty a zkoumali, jak rychle na ně pavouci reagovali. Během určitých fází podobných REM spánku se zvířata probouzela hůře. To poskytlo vědcům další důkaz, že toto chování nespočívalo pouze v nehybnosti.

Dohánění spánku: další důkazy

Zvláště zajímavým aspektem studie byl takzvaný „spánkový rebound“. Tento pojem označuje reakci organismu na nedostatek spánku: pokud je spánek narušen nebo zkrácen, může se tělo následně pokusit nahradit část ztraceného spánku. Tento jev lze pozorovat i u lidí. Po období nedostatečného spánku se může změnit délka nebo intenzita určitých fází spánku.

Vědci zkoumali, zda lze u pavouků po narušení jejich nočního odpočinku pozorovat podobné změny. Zvířata skutečně následně vykazovala více epizod podobných REM spánku. Spolu se změněnými reakcemi na podněty a opakujícími se fázemi spánku tento nález podporuje interpretaci, že pavouci procházejí regulovaným spánkovým stavem. To je z vědeckého hlediska významné, protože studie se nespoléhá pouze na vnějškově pozorovatelné pohyby. Několik nezávislých behaviorálních znaků ukazuje stejným směrem.

Opravdu pavouci sní?

Zde začíná obzvláště fascinující část příběhu – a zároveň oblast, kde je důležitá vědecká opatrnost. U lidí je REM spánek často spojován s živými sny. To rychle vyvolává otázku, zda by skákaví pavouci mohli mít během své fáze podobné REM také vnitřní prožitky. Současná studie však na tuto otázku nemůže odpovědět.

Vědci zaznamenávali chování zvířat, ale nebyli schopni přímo měřit jejich mozkovou aktivitu. Nelze tedy určit, zda pozorované fáze neurologicky odpovídají lidskému REM spánku. Není ani známo, zda pavouci během této doby prožívají subjektivní zážitky, které by bylo možné smysluplně přirovnat k lidským snům. Pozorované pohyby rovněž nedokazují, že si zvířata během spánku přehrávají své lovecké strategie či jiné zážitky.

Přesný závěr tedy zní: Pavouci vykazují pravidelný spánkový rytmus s fází podobnou REM. Zda sní, zůstává otevřenou otázkou. Právě toto rozlišení činí tento objev zajímavým. Ukazuje, že vědci nesmí hledat pouze vnější podobnosti, ale musí také krok za krokem zkoumat, jaké závěry data skutečně umožňují.

Co to má společného s naším spánkem?

Na první pohled se zdá, že spánkové návyky malého pavouka a lidský spánek mají málo společného. Lidé mají komplexní mozek s miliardami nervových buněk. Pavouci mají nervový systém s úplně odlišnou strukturou. Studie by nám nicméně mohla pomoci lépe porozumět základním charakteristikám spánku.

Lidský spánek se skládá z různých fází, které se v průběhu noci několikrát střídají. Patří mezi ně různé fáze spánku bez REM a REM spánek. Tyto fáze se liší mimo jiné svou mozkovou aktivitou, fyzickými projevy a významem pro různé biologické procesy. U skákavého pavouka byly rovněž pozorovány odlišné stavy spánku a opakující se epizody podobné REM spánku. To neznamená, že jeho architektura spánku je identická s tou lidskou. Naznačuje to však, že určité charakteristiky vícefázového spánku se nemusí omezovat pouze na obratlovce.

To vyvolává zásadní otázku pro evoluční biologii: Vznikly některé charakteristiky spánku v průběhu evoluce nezávisle na sobě několikrát, nebo částečně vycházejí z velmi starodávných biologických mechanismů? Nová studie neposkytuje definitivní odpověď. Rozšiřuje však základ, na kterém lze tuto otázku zkoumat.

Vnitřní hodiny pavouka

Studie je zajímavá také z pohledu chronobiologie. Tento vědecký obor se zabývá biologickými rytmy a tím, jak organismy organizují svou aktivitu v čase. Vědci u druhu Portia fimbriata pozorovali výraznou denní aktivitu a cirkadiánní rytmus. Biologické rytmy trvající přibližně 24 hodin se označují jako cirkadiánní. U lidí vnitřní hodiny řídí mimo jiné to, kdy se cítíme unavení, kdy jsme nejproduktivnější a jak se v průběhu dne mění různé tělesné funkce.

U mnoha zvířat jsou tyto rytmy úzce spojeny se střídáním světla a tmy. Vnitřní hodiny se mohou orientovat podle vnějších podnětů, zejména světla. Zároveň mohou za vhodných podmínek biologické rytmy pokračovat i bez pravidelného vnějšího cyklu. Studie skákavých pavouků poskytuje důkaz, že i u těchto živočichů jsou aktivita, odpočinek a různé fáze spánku organizovány v čase.

To však neznamená, že jejich vnitřní hodiny fungují přesně jako u lidí. Studie spíše ukazuje, že časovou organizaci odpočinku a aktivity lze zkoumat i u zvířat s odlišně strukturovaným nervovým systémem. To je obzvláště cenné pro chronobiologii: kdokoli, kdo chce porozumět biologickým rytmům, by neměl omezovat své studie výhradně na druhy, jejichž fyziologie je obzvláště podobná té lidské.

Proč je třeba v výzkumu pokračovat právě nyní

Navzdory pozoruhodným výsledkům zůstává řada otázek nezodpovězena. Klíčovým úkolem je zjistit, zda se srovnatelné fáze spánku vyskytují i u jiných druhů pavouků. Vědci proto hodlají porovnat spánkové vzorce různých pavouků. Kromě toho plánují zkoumat, zda se chování zvířat v jejich přirozeném prostředí liší od chování v laboratorních podmínkách.

Další oblastí výzkumu je souvislost mezi spánkem a kognitivními schopnostmi. Sofistikované lovecké strategie rodu Portia vyvolávají otázku, zda by určité fáze spánku mohly souviset s procesy učení nebo paměti. Zda tomu tak skutečně je a jaké mechanismy tomu leží v základu, je třeba ještě prozkoumat.

Roli by mohly hrát také vlivy prostředí.Umělé noční osvětlení narušuje přirozené cykly světla a tmy u mnoha organismů a může rušit biologické rytmy. Zda a jak takové vlivy působí na spánek pavouků, je další otevřenou výzkumnou otázkou.

Z dlouhodobého hlediska by srovnávací studie mohly pomoci identifikovat ty charakteristiky spánku, které jsou společné pro velmi odlišné skupiny zvířat. To by byl důležitý krok k pochopení toho, které funkce spánku jsou obzvláště zásadní a jak se v průběhu času vyvíjely.

Závěr: Pohled na původ spánku

Australský skákavý pavouk dokazuje, že spánek může být složitější, než se na první pohled zdá, a to i u zvířete s úplně odlišným nervovým systémem. Pozorované fáze spánku, snížená reaktivita a změny po narušeném nočním odpočinku poskytují přesvědčivý behaviorální důkaz o regulovaném spánkovém vzoru s fází podobnou REM. Zda pavouci skutečně sní, zůstává nejasné. Bylo by také předčasné vyvozovat přímou paralelu s lidským REM spánkem.

Tento objev však otevírá vzrušující perspektivu: možná bude možné studovat základní charakteristiky spánku nejen u savců a ptáků, ale také u živočichů, jejichž nervové soustavy jsou uspořádány zcela odlišně.

Pro chronobiologii to znamená rozšíření perspektivy. Spánek a biologické rytmy nejsou témata, která se týkají výlučně lidí. Kdo chce pochopit jejich základy, musí se podívat i tam, kde by je zpočátku nejméně očekával – například u malého pavouka, který v noci odpočívá pod svou pavučinou.