Wann hat sich der Schlaf auf der Zeitachse der Geschichte entwickelt? Foto von Mpho Mojapelo auf Unsplash

Die Evolution des Schlafes

Warum hat sich der Schlaf bei Menschen und Tieren entwickelt?

Schlaf ist eine phänomenale Sache. Wie der Komiker Steve Byrne einmal scherzte: „Ich liebe den Schlaf so sehr, dass ich, wenn ich aufwache, sagen kann:‚ Ich kann es kaum erwarten, das noch einmal zu tun! ' Eckpfeiler unserer geistigen Gesundheit sind die Stunden des Tages, an denen wir abschalten und uns ausruhen können, um uns von harter Arbeit und dem Druck ständiger Wachsamkeit zu erholen.

Einige von uns lieben es, andere hassen es und wehren sich gänzlich dagegen, diese Nachtschwärmer, die die ganze Nacht über bis in den Morgen wach bleiben und nur wenige Stunden später aufwachen, um sich den Pflichten und Verantwortlichkeiten des Lebens zu widmen. Aber, liebe es oder hasse es, Schlaf ist notwendig. Der Schlaf ist unglaublich wichtig, um unsere biologischen Funktionen wiederherzustellen und uns auf einen weiteren Wachtag vorzubereiten. Aber warum hat sich der Schlaf entwickelt? Warum begannen Organismen irgendwo auf der evolutionären Zeitachse zu schlafen?

Die Antwort ist derzeit nicht genau klar, aber es gibt viele Theorien, die vorgeschlagen wurden, wie die Erhaltung der Energie, die benötigt wird, um Nahrung und Obdach zu erhalten, sowie die Abwehr von Raubtieren, und dann gibt es auch noch eine Die Idee, dass sich der Schlaf entwickelt, sodass unser Körper eine gewisse Zeit hat, sich selbst zu reinigen, und die Erlebnisse unseres Tages in Erinnerungen zusammenfasst, die wir für die kommenden Jahre mitnehmen werden. Ein eklatantes Problem bei all diesen Aussagen ist jedoch, dass es ein bisschen wie ein Hühnchen- und ein Eiproblem ist, dass sich der Schlaf entwickelt hat, um diese Funktionen auszuführen, oder dass sich diese Funktionen auf den Schlaf ausgewirkt haben, der sich aus einer anderen Ursache als die Hauptursache entwickelt hat Zeit, um das zu tun, was der Körper tun musste?

Eine weitere eklatante Schwierigkeit bei der Beantwortung der Frage, wie und wann sich der Schlaf entwickelt hat, besteht darin, dass es äußerst schwierig ist, auf der evolutionären Zeitachse genau zu bestimmen, wann der Schlaf begann, wenn er nicht immer bei uns war. Nahezu alle Tiere schlafen, von Fischen über Zebras bis zu Hunden und Insekten. Fast jedes Tier, das wir beobachten konnten, hat irgendeine Art von Schlaf - manche Tiere brauchen möglicherweise eine Stunde Schlaf, andere Tiere schlafen möglicherweise den größten Teil ihres Lebens. Tiere zu finden, die nicht schlafen, hat sich jedoch als immense Herausforderung für die Wissenschaft erwiesen. Ein großer Teil dieser Herausforderung liegt in den technologischen und logistischen Hürden, beispielsweise in der Tatsache, dass es nicht einfach ist, einen massiven Computer an ein Tier zu binden und natürliches Verhalten zu erwarten, oder in der Tatsache, dass wir die meiste Zeit Tiere untersuchen so in der Begrenzung, die radikal verändert, wie sich Tiere bis zu ihren tiefsten biologischen Funktionen verhalten.

Die Erklärung zur Energieeinsparung

Faultiere sind ein großartiges Beispiel für eine Evolutionsstrategie, die Schlaf unter vielen beinhaltete. Wir Laien, die sich nicht mit solchen Dingen beschäftigen, sind uns einig, dass Faultiere langsam und oft unbeweglich sind und fast ihr ganzes Leben lang schlafen. Sie sind daher eine leichte Beute für massive Raubtiere, die wach waren. Sie sind auch ein hervorragendes Beispiel für die Herausforderungen, denen Forscher gegenüberstehen, wenn es darum geht, Entdeckungen in Bezug auf natürlichen Schlaf zu machen. Faultiere schlafen etwa 9,5 Stunden in freier Wildbahn, beschränken sich jedoch auf ein Labor, um ihren Schlaf zu untersuchen, und schlafen über 16 Stunden pro Faultier Tag, radikale Veränderung des Schlafes beobachtet.

Dies ist eigentlich weit von der Wahrheit entfernt. Faultiere scheinen zu schlafen, weil sie den Schlaf nutzen, um Energie zu sparen und sich nicht so schnell oder so viel zu bewegen, aber nur, weil dies ihre Überlebensstrategie ist, heißt das nicht, dass sie nicht können, wenn sie es brauchen. Faultiere können in der Tat äußerst aggressive und sich schnell bewegende Tiere sein, wenn es darum geht, im Tierreich Druck auszuüben.

Faultiere haben wahrscheinlich in einer Welt voller bösartiger Raubtiere überlebt, da sie aufgrund ihrer langsamen Bewegungen seltener bemerkt werden. Diese Strategie hat den doppelten Vorteil, dass sie immer mehr Energie zur Verfügung haben, wenn sie gebraucht werden - wenn sie plötzlich gefunden werden Je mehr Energie Sie gleichzeitig aktivieren und verbrauchen können, desto besser.

Erklärung der Umgebungssymbiose

Eine Erklärung dafür, warum es so wenige Tiere gibt, die nicht schlafen, könnte in dem Mechanismus liegen, mit dem die Evolution funktioniert. Natürliche Auslese funktioniert auf mysteriöse Weise. Diese Erklärung hat mit der symbiotischen Natur der Beziehung zwischen Raubtier und Beute zu tun, von der wir Menschen wahrscheinlich viel lernen könnten. Nehmen wir an, es gab ein Raubtier, das wach und bei Bewusstsein war und 24 Stunden am Tag Beute jagte, und das in kurzer Zeit seine gesamte Beute aufgefressen hätte und wahrscheinlich verhungert wäre aufgrund unzureichender Nahrung für Organismen. Das Besondere an der darwinistischen natürlichen Auslese ist, dass es nicht um Kraft und Fitness geht, sondern vielmehr um Anpassungsfähigkeit und Gleichgewicht. Wie die Faultiere gezeigt haben, haben es Organismen geschafft, sich über Tausende von Jahren hinweg von den bösartigsten Raubtieren der Erde zu schleichen, indem sie dies einfach taten Was diese effizienten Raubtiere nicht tun würden - Faultiere verstecken sich in der Öffentlichkeit und machen sich selbst unbemerkt.

Vielleicht brauchten mehr Tiere in der evolutionären Vergangenheit keinen Schlaf, aber sie starben als Folge der Überalterung ihrer Umwelt. Wenn diese Idee entfernt oder unwahrscheinlich erscheint, möchte ich Sie daran erinnern, dass in den nächsten hundert Jahren die Möglichkeit besteht, dass die neueren Raubtiere, die Menschen, wahrscheinlich alle Fische im Meer getötet haben. Vielleicht könnten wir ein oder zwei Dinge von unseren evolutionären Kollegen lernen und mehr schlafen, während wir weniger arbeiten.

Defragmentierung der organischen Festplatte

Wenn es um Biologie geht, ist zu viel Gutes normalerweise eine schlechte Sache - denn bei natürlicher Auslese geht es wieder darum, ein Gleichgewicht mit unserer Umwelt zu finden, mehr als die oft vertretene, aber offensichtlich falsche Vorstellung, dass wir Organismen sind, die sind darauf programmiert, zu jagen, zu töten, sich zu paaren und zu überleben. Der letztgenannte Begriff stammt in der Regel aus einer oberflächlichen Lesart der natürlichen Auslese und der Evolutionstheorie und ist völlig falsch. Zu viel Paarung kann zur Übertragung einiger ziemlich übler STIs führen, zu viel Jagd verbraucht Energie und verbraucht die Ressourcen, zu viel Proliferation führt zwangsläufig zu einer Umgebung, die nicht alle Mitglieder eines Organismus und damit auch die Malthusianer unterstützen kann Die Falle setzt ein, während Organismen verhungern, bis die Gruppe ins Gleichgewicht zurückkehrt. Sauerstoff ist eine kraftvoll brennende, sehr dichte Energie, die durch unsere Venen fließt, aber die Verwüstung unserer DNA ist nur ein weiteres Beispiel für die Idee, dass zu viel Gutes etwas Schlechtes ist.

Das Gehirn ist das effizienteste Verarbeitungswerkzeug auf der Erde und kann astronomisch mehr berechnen als ein Computer. Es ist eine Maschine, die wie keine andere gebaut ist. Aber könnte es so etwas wie zu viel Bewusstsein, zu viel Wachsamkeit, zu viel Sauerstoff geben, um das Gehirn anzutreiben, was unweigerlich zu den freien Radikalen in unserem Blut und damit zum lebendigen Verfall des Organismus beiträgt? Wir wissen, dass wenn wir keinen Schlaf haben, das Gehirn ziemlich katastrophal leidet und wenn wir tagelang wach gehalten werden, Menschen dazu neigen, buchstäblich wahnsinnig zu werden, halluzinieren, in Panik zu geraten und mehr, wenn sie einen tiefen kognitiven Verfall erleben.

Das Gehirn nutzt den REM-Schlaf, um den Stoffwechsel auszugleichen und sich für den nächsten Tag fit zu machen. Dies trägt zur Gedächtnisbildung bei, insbesondere im Hinblick auf das prozedurale Gedächtnis Geige spielen oder einen Speer schärfen. Aber auch andere Dinge sind betroffen, wie Stimmung, Kreislaufsystem und mehr, und es stellt sich heraus, dass Schlaf zumindest für den Menschen ein unverzichtbarer Bestandteil für die Schaffung eines Organismus ist, der in der Lage ist, den nächsten Tag zu überleben.

Tatsache ist, dass ein Organismus, der nicht geschlafen hat, möglicherweise nicht so scharf ist, möglicherweise nicht so vorbereitet ist, möglicherweise nicht in der Lage ist, Räuber abzuwehren und einen weiteren Tag zu überleben.

Was ist Schlaf?

Vielleicht fragen Sie sich, wohin das alles führt, und als Sie zu denken begannen: „Das sind wirklich viele Informationen, die keinen wirklichen Sinn haben.“ Ich stelle eine der albernsten Fragen, die Sie jemals gehört haben: „Was ist Schlaf? ? ”Aber ich spreche diese Frage aus gutem Grund an, und der Grund ist, dass wir diese sehr vage Vorstellung davon haben, was Schlaf tatsächlich ist. Es ist ein lose konstruiertes Thema von etwas ähnlichen Verhaltensweisen, die sich vielleicht doch nicht als ähnlich herausstellen. Wenn man sich der Frage der Evolution des Schlafes nähert, ist dies äußerst wichtig, denn wenn sich der Schlaf nicht in einem Organismus entwickelt und dann für diesen Organismus so vorteilhaft ist, dass er sich nur in der Evolutionskette fortsetzt, entstehen mehrere Schlafzustände für verschiedene Lebewesen bei verschiedenen Zeiten - Schlaf für unterschiedliche Umgebungen, Schlaf mit unterschiedlichen Überlebensstrategien und Maximierung der Anpassungsfähigkeit des Organismus an seine Umgebung?

Fische, Amphibien und Reptilien tun allesamt so etwas wie menschlicher Schlaf, aber Fische sind im Allgemeinen nur äußerst stationär und verhalten sich bei weitem nicht so wie der REM-Schlaf. Sie scheinen sich nur zu entspannen und ihre Batterien ein wenig aufzuladen, während Menschen Erinnerungen festigen und ihre verwalten ganze Körpersysteme im Schlaf. Noch interessanter ist, dass Forscher, die vorausgesetzt haben, dass sich der Schlaf entwickelt hat und anschließend adoptiert wurde, bei der Untersuchung von Reptilien flach auf den Kopf fallen, was darauf hindeutet, dass sich mehrere Schlaftypen entwickelt haben, jeweils für verschiedene Arten, um unterschiedlichen Lebensräumen und unterschiedlichen Bedingungen zu entsprechen.

Säugetiere und Vögel haben sich alle aus Reptilien entwickelt, so dass man leicht annehmen kann, dass sich der Schlaf in einer frühen Kreatur, wie einem Reptil, entwickelt hat und dann einfach seinem Weg durch die Linie gefolgt ist. Wir stellen jedoch fest, dass einige Reptilien eine Art Schlaf besitzen, der als Pre-REM-Schlaf bezeichnet wird und ursprünglich als evolutionärer Vorläufer des REM-Schlafes bei Säugetieren und Vögeln angesehen wurde.

Aber auch diese Theorie fällt auseinander, wenn wir Arten wie Kaimane und Krokodile analysieren, wobei wir bemerken, dass Kaimane im Prä-REM-Schlaf sind, Krokodile jedoch nicht. Dies deutet darauf hin, dass diese verschiedenen Arten, obwohl alle Reptilien, ihre eigenen Schlafvarianten an ihre eigenen Bedürfnisse anpassten, während Vögel und Säugetiere eine andere Schlafvariante an ihre eigenen Bedürfnisse anpassten. Einige Reptilien beschäftigen sich mit dem Pre-REM-Schlaf, andere einfach nicht.

Beispielsweise tun einzellige Organismen nichts, was auch nur annähernd dem Schlaf ähnelt. Sie sind wahrscheinlich die einzigen Arten, die wir finden können und die nichts in der Nähe des Schlafes tun. Es wurde vermutet, dass ein Grund dafür die Tatsache ist, dass das Licht die Hauptursache für die Schädigung ihrer DNA-Strukturen ist und somit eine evolutionäre Anpassung an eine große Bedrohung ihrer Existenz darstellt.

Während sich unterschiedliche Schlafarten für verschiedene Arten unterschiedlich entwickelt haben, können sie letztendlich einen größeren Prozess darstellen, da sauerstoffatmende Tiere den ursprünglichen Schlaf als einen Mechanismus zur Entfernung von freien Radikalen entwickelten, die aus der Sauerstoffatmung stammen die DNA schädigen, etwas, um das sich einzellige Organismen, Pflanzen, Pilze und dergleichen einfach nicht so viel Gedanken machen müssen wie um Licht. Dies wird wahrscheinlich das erste Stadium in der Entwicklung des Schlafes sein, als Tiere einer neuen Bedrohung für ihren Körper durch den Sauerstoff ausgesetzt waren, der sie mit Energie und nicht mit Licht versorgte. Dies ist ein grundlegendes Erfordernis für jeden sauerstoffatmenden Organismus, um die freien Radikale zu beseitigen, die mit dem kraftvollen Energieschub einhergehen, den wir durch das Einatmen von Sauerstoff erhalten.

Vielleicht ist der erste Organismus, der den Schlaf als Mittel des Gehirns und des Körpers entwickelt hat, um überschüssige freie Radikale zu entfernen und seine DNA zu schützen, längst in der Geschichte verschwunden.

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