Uno de los grandes misterios sin resolver en la ciencia es exactamente por qué duermen los humanos y otros animales. Hay muchas hipótesis: se cree que dormir es importante para permitir que nuestros órganos se reparen a sí mismos y es clave para desarrollar recuerdos. Pero no está claro por qué ese mantenimiento tan necesario solo ocurre después de que caemos en un estado inconsciente, haciéndonos vulnerables a los depredadores. Una forma de resolver el enigma del sueño es investigar sus orígenes, y un nuevo estudio en la revista Nature que involucra al pez cebra revela que el patrón de sueño encontrado en humanos y muchos otros animales evolucionó hace al menos 450 millones de años.
Los investigadores construyeron un microscopio especial de lámina de luz fluorescente que podría obtener imágenes de todo el pequeño pez en células individuales. También manipularon genéticamente a los peces para que sus músculos y neuronas se iluminaran en presencia de calcio, que se libera cuando esas células están activas. Luego inmovilizaron un pez cebra dormido de dos semanas de edad, que son transparentes, en una solución de agar. También pudieron capturar la frecuencia cardíaca, el movimiento de los ojos, el tono muscular y otros datos utilizando un aparato de estudio del sueño basado en fluorescencia que desarrollaron.
Descubrieron que los peces pasaron por ciclos de sueño similares a los humanos, incluidos los períodos que el equipo denominó "sueño de explosión lenta" y "sueño de ondas de propagación". Si bien no exhibían movimiento ocular aleatorio (REM), que es ubicuo en los mamíferos, sus ojos hizo retroceder en sus cuencas. Sin embargo, sus firmas cerebrales y musculares, así como las hormonas que regulan el sueño, fueron todas similares a las que se encuentran en los mamíferos. "Pierden tono muscular, sus latidos cardíacos disminuyen, no responden a los estímulos; la única diferencia real es la falta de movimientos oculares rápidos durante el sueño REM", dice el autor principal Philippe Mourrain de la Universidad de Stanford en un comunicado de prensa.
El estudio sugiere que los principios básicos del sueño surgieron antes de que los mamíferos y los peces se separaran de un ancestro común que habita en el océano 450 millones de años, unos 150 millones de años antes de lo que se creía anteriormente. "Estas firmas [del sueño] realmente tienen funciones importantes, aunque no sepamos cuáles son, que han sobrevivido a cientos de millones de años de evolución", le dice a Tina Hesman el primer autor del estudio, Louis Leung, investigador del sueño en Stanford. Saey en Science News .
"Realmente no esperábamos encontrar tantas similitudes con el sueño humano y de mamíferos", le dice Mourrain a Kashmira Gander en Newsweek . "Ver, en un vertebrado vivo, la coreografía compleja de la actividad cerebral y muscular durante las transiciones de vigilia-sueño y el sueño fue alucinante".
El hallazgo significa que los investigadores pueden usar el pequeño pez, que ya es un elemento básico en los laboratorios de ciencias, para investigar los trastornos del sueño y probar las drogas para dormir. Actualmente, muchos estudios se basan en ratones, que son nocturnos, para investigar el sueño. Leung dice en el comunicado de prensa que el pez podría ser un mejor sustituto para los humanos. "Debido a que las firmas neuronales de los peces son esencialmente las mismas que las nuestras, podemos usar información sobre ellas para generar nuevos contactos para ensayos de drogas", dice. "Como el pez cebra es diurno como los humanos, quizás sea más biológicamente preciso comparar el sueño de los peces con el de los humanos en algunos aspectos".
Si bien la nueva tecnología utilizada para obtener imágenes del pez dormido está siendo ampliamente elogiada, Jenny Howard de National Geographic informa que no todos piensan que los ciclos de sueño en los peces son análogos a los de los mamíferos. Por un lado, el científico del sueño Jerry Siegel de la Universidad de California, Los Ángeles, señala que los investigadores observaron a peces muy jóvenes y que los patrones de sueño en juveniles y adultos son casi universalmente diferentes en el reino animal.
"No se puede decir que dormir es dormir", dice, señalando que entre los mamíferos los patrones de sueño son increíblemente variados, con algunas especies recibiendo tres horas de sueño por día y otras durmiendo durante 20 horas. Algunos animales tienen ciclos REM y otros no.
Mourrain, sin embargo, es más optimista sobre el uso del pequeño nadador en la investigación del sueño, incluso si las rutinas nocturnas del pez cebra no son exactamente las mismas que las de los humanos. "La gente olvida que los vertebrados son muy similares en su organización corporal y sus órganos", le dice a Gander de Newsweek . "No solo compartimos una columna vertebral que protege nuestra médula espinal, el resto del cerebro y la neuroquímica que permite que las neuronas se comuniquen está extremadamente conservada".
Señala que los peces ya se usan en muchas investigaciones médicas, incluidas investigaciones cardiovasculares y de cáncer, y cree que este estudio muestra que también podrían usarse en estudios de sueño y neurociencia.
