睡眠は脳ができるよりずっと前に進化した

日本と韓国の共同研究チームが行った実験により、中枢神経系さえ持たない単純な水生生物のヒドラも眠りに入ったり、眠りを妨げられた後に寝直したりすることが確認されました。これにより、「生物は脳を獲得するよりはるか前から睡眠を行っていたことが世界で初めて証明された」と、研究チームは発表しています。

A sleep-like state in Hydra unravels conserved sleep mechanisms during the evolutionary development of the central nervous system | Science Advances
https://advances.sciencemag.org/content/6/41/eabb9415

私たちの眠りの起源はどこに？ | 研究成果 | 九州大学（KYUSHU UNIVERSITY）
https://www.kyushu-u.ac.jp/ja/researches/view/504

Sleep Evolved Before Brains. Hydras Are Living Proof. | Quanta Magazine
https://www.quantamagazine.org/sleep-evolved-before-brains-hydras-are-living-proof-20210518/

睡眠には脳の老廃物を除去する働きがあるとの研究結果や、睡眠不足によって脳が変化して記憶に影響が出てしまうことなどから、これまでは「睡眠には脳の関与が不可欠」との説が有力でした。しかし、実験により脳を持たないサカサクラゲでも眠ることなどが分かってきたため、近年では「眠るのに脳は必要ない」という見方が優勢になりつつあります。

脳のないクラゲも眠ることが実験で示される - GIGAZINE

クラゲのように、脳に電極をあてて脳波を測定できない生き物の眠りを証明できるようになったのは、「睡眠恒常性」という考え方が開発されたことによるもの。1970年代後半にスイスのチューリッヒ大学で睡眠を研究していたアイリーン・トブラー氏は、「睡眠を妨害された動物は、その後いつもより長く、深く眠るようになる」という性質を手がかりに、節足動物であるゴキブリにも睡眠があることを突き止めました。この研究で見られたような、必要な量の睡眠を確保しようとする働きが睡眠恒常性です。

脳を持たない生物の眠りについて研究している九州大学の伊藤太一助教らの研究チームは、サカサクラゲよりもさらに原始的な生物であるヒドラに着目し、その睡眠の様子を調べる実験を行いました。その結果、ヒドラはときおり活動を止めて静止状態に入ることや、静止状態の時に強い光を当てると覚醒状態に戻ることが判明。静止状態の時に弱い光を当てても反応が鈍いことから、「静止状態の時は感覚機能が低下している」ことが分かったほか、振動や高温などにより眠りを妨げるとその後の睡眠が増加する「睡眠恒常性」があることなども確かめられました。

by Jasper Nance

研究チームがさらに、ヒドラにさまざまな生理活性物質を投与する実験を行ったところ、睡眠薬の成分として知られているメラトニンやGABAで睡眠が促進されたほか、一般的には覚醒作用をもたらす神経伝達物質とされるドーパミンでも眠りが促されました。また、眠りを妨げられたヒドラにおける遺伝子の発現状況を解析したところ、マウスやハエ、線虫などの睡眠を制御しているとされる遺伝子が、ヒドラの眠りにも関与していることが分かりました。

この結果について研究チームは、「動物が脳の進化よりも先に睡眠を獲得していた可能性があることが世界で初めて実験的に証明された」との見方を示しました。

しかし、脳もないヒドラが一体なぜ眠るのかなど、未解明の謎も残されています。サカサクラゲが眠ることを突き止めたカリフォルニア大学バークレー校のマイケル・エイブラムス氏は、科学雑誌・Quanta Magazineの取材に対し、「睡眠は最初に眠り始めた生き物の初歩的な神経系を維持するのに役立ったか、あるいは代謝や消化のためだったのではないでしょうか。なにせ、生き物は脳より先に腸を獲得したわけですから」とコメントしました。