Quallen und Seeanemonen sind einfach gebaute Lebewesen ohne Gehirn und im evolutionären Stammbaum sehr weit vom Menschen entfernt – und doch haben die Lebewesen eine überraschende Gemeinsamkeit: Beide brauchen ihren Schlaf. Das berichten Forscher aus den USA und Israel im Fachmagazin „Nature Communications“. 

Ihre Studie stützt die These, dass der Schlaf nicht erst notwendig wurde, als die ersten Lebewesen ein komplexes Gehirn entwickelten. Dabei ist es für ein Lebewesen überaus riskant, über Stunden nicht wach zu sein. Der Schlaf macht sie anfällig für Räuber und Umweltgefahren und verkürzt die verfügbare Zeit für Nahrungssuche, Paarung und Nachwuchsversorgung. Dass selbst Quallen und Seeanemonen dennoch viele Stunden lang schlummern, bestärke die Bedeutsamkeit von Schlaf für die Pflege von Nervenzellen, schreiben die Forscher. 

Obwohl weder Quallen noch Seeanemonen über ein Gehirn verfügen, schlafen diese Tiere auf eine Weise, die der des Menschen auffallend ähnlich ist, wie das Team um Lior Appelbaum von der Bar-Ilan Universität in Ramat Gan (Israel) berichtet. Die Mangrovenqualle Cassiopea andromeda schlummert demnach etwa acht Stunden pro Tag, größtenteils nachts, aber auch bei kurzen Mittagsschläfchen. Im Labor untersuchte Exemplare der Seeanemone Nematostella vectensis schliefen ebenfalls etwa ein Drittel des Tages, vor allem in den Morgenstunden.

Bei den Quallen wurde der schlafähnliche Zustand durch die Überwachung der Pulsationsrate des Quallenschirms charakterisiert, die nachts abnimmt. Die Forscher zeigten, dass die Tiere dann langsamer auf Reize reagierten. Bei Schlafentzug, verursacht etwa durch Wasserturbulenzen, schliefen sie anschließend tagsüber deutlich länger. Auch bei den Seeanemonen wurde der Schlummerzustand über Änderungen der Bewegungsintensität erfasst. Die Tiere reagierten auf Lichtreize und Futter langsamer, wenn ihre Ruhephase bereits mindestens acht Minuten währte.

In Experimenten mit beiden Arten stellten die Wissenschaftler zudem fest, dass die DNA-Schäden in Neuronen während der Wachphase zunahmen und während des Schlafs abnahmen. Als das Team mit ultravioletter Strahlung gezielt DNA-Schäden hervorrief, reagierten die Tiere mit längerem Schlaf. Die Ergebnisse stützten die Theorie, dass sich der Schlaf – zumindest teilweise – zum Schutz des Erbguts in den Nervenzellen entwickelt hat. In den Ruhephasen werden Schäden repariert, die sich während des Wachzustands der Tiere ansammeln.

Da der Schlaf im Zuge der Evolution bei allen bisher untersuchten Tieren mit Nervensystem erhalten geblieben ist, sind sich Wissenschaftler schon lange weitgehend einig, dass er eine grundlegende biologische Funktion erfüllen muss. „Neuronen sind sehr wertvoll“, sagt Appelbaum. „Sie teilen sich nicht, daher muss man sie intakt halten.“

Früheren Analysen zufolge ist Reparatur jedoch wohl nicht die einzige evolutionäre Ursache für Schlaf, es wird zum Beispiel auch die Stärke von Verbindungen zwischen Neuronen reduziert, die sich im Laufe des Tages verstärken. „Beim Menschen unterstützt Schlaf das Lernen und Gedächtnis“, erklärte Appelbaum.

Der Schlaf entstand vermutlich parallel zur Entwicklung einfacher Nervennetze bei Nesseltieren, zu denen neben Quallen und Seeanemonen auch die Korallen gehören, heißt es in der Studie. Es wird angenommen, dass Neuronen vor Hunderten Millionen Jahren erstmals in sogenannten Metazoen auftraten, frühen Tieren, die heutigen Quallen und Seeanemonen ähnelten und über diffuse Netze miteinander verbundener Neuronen verfügten.

Schon eine 2017 vorgestellte Studie hatte gezeigt, dass es bei Quallen einen schlafähnlichen Zustand gibt. Nun wurde das Phänomen auch bei Seeanemonen nachgewiesen und das Schlafmuster beider Lebewesen im Detail beschrieben. Auch bei ihnen könnten im Schlaf Gedächtnisinhalte konsolidiert werden, vermuten die Forscher.

Interessant sei jetzt etwa die Frage, ob die Tausenden miteinander verbundenen Polypen einer Korallenkolonie gleichzeitig oder koordiniert abwechselnd schlafen. Zu prüfen sei zudem die Theorie, dass schlafähnliche Zustände sich zur Zellerhaltung sogar schon vor den Neuronen entwickelt haben könnten.

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