PLOS Genetics: особые гены помогают китам спать, отключив половину мозга

Ученые из Университета Сучжоу (Китай) установили, что ряд генов помог китообразным, сиренам и ластоногим выработать необычный режим сна, известный как однополушарный медленный сон. Когда эти виды спят, половина их мозга остается активной, чтобы животное могло всплывать и насыщать легкие кислородом. Результаты исследования опубликованы в журнале PLOS Genetics.

Ученым давно известно, что китообразные лишены "бессознательной" дыхательной системы. Это значит, что эти животные должны контролировать каждый свой вдох, в том числе во время сна. Киты, косатки, дельфины и сирены обладают невероятной способностью отключать одну половину своего мозга и использовать другую, чтобы не забывать дышать, всплывая на поверхность.

При этом глаз, связанный с бодрствующим полушарием, остается открытым, чтобы мониторить обстановку.

Исследователи задались целью выяснить, какие адаптивные механизмы позволили этим животным развить такую особенность. Ученые проанализировали геномы ластоногих и китообразных, сравнив их с рыбками данио. Последним спят, опускаясь на дно. Также рыбки данио, в отличие от китов и дельфинов, могут зарываться в грунт и прятаться в растениях, чтобы почувствовать себя в безопасности.

Результаты показали, что у китообразных и ластоногих пять циркадных генов (CLOCK, NPAS2, CRY1, PER2 и PER3) работают иначе, чем у рыбок данио. Ученые также обнаружили, что специфичные для китообразных мутации в генах clocka и bmal1a могут оказывать подавляющее воздействие на потребность во сне. Эти гены снижают активность особого холинергического пути мозга, связанного с потерей фазы быстрого сна у китообразных.