В процессе особого вида сна пауки демонстрируют характерные признаки, такие как подергивания лапок и перемещение сетчатки глаз. Ранее ученые наблюдали подобные движения, однако оставался вопрос: действительно ли эти создания спят или просто находятся в состоянии покоя? Новое исследование выявило, что паучий сон имеет более сложную структуру, чем считалось ранее.

Объектом исследования стал Portia fimbriata— вид пауков-скакунчиков, достигающих размера от пяти до десяти миллиметров, обитающих в тропических лесах австралийского штата Квинсленд. Эти пауки преимущественно охотятся на других паукообразных, обладают острым зрением и способны выбирать оптимальные маршруты к добыче. В течение дня они исследуют окружающую среду, а ночью располагаются на небольших участках паутины. Во время отдыха тело паука постепенно расслабляется, а ногощупальца – короткие придатки вблизи ротового отверстия – прижимаются друг к другу.

Несколько лет назад у другого вида скакунчиков — Evarcha arcuata— было отмечено движения, напоминающие фазу быстрого сна, характерную для человека (REM). Тем не менее, одних только внешних признаков оказалось недостаточно: для определения состояния неподвижности как сна необходимо продемонстрировать снижение реакции на внешние воздействия и компенсацию недостатка отдыха.

Авторы новой научной работы, опубликованной в журнале PNAS, провели серию наблюдений и опытов с Portia fimbriataС применением инфракрасных камер ученые получили возможность наблюдать за пауками даже в темное время суток.

Проведенные опыты с различной интенсивностью освещения продемонстрировали, что пауки сохраняют свой обычный цикл активности и отдыха, даже находясь при постоянном слабом свете. Это указывает на то, что регуляция периодов покоя обусловлена не только чередованием дня и ночи, но и внутренними биологическими механизмами.

Детальный анализ записей, сделанных в течение ночи для десяти пауков, позволил выявить два последовательно сменяющих друг друга состояния. В первом случае животные оставались практически неподвижными, а во втором наблюдались движения внутренних структур глаз, непроизвольные подергивания конечностей и других частей тела, нередко сопровождающиеся характерным поджиманием ног. За ночь ученые зафиксировали в среднем одиннадцать таких эпизодов, длительность каждого из которых составляла приблизительно 83 секунды. Общая продолжительность периода ночного отдыха составила около 10,7 часа.

Далее исследователи оценили глубину сна пауков, используя звуковой сигнал для стимуляции и фиксируя время реакции. Животные в состоянии бодрствования реагировали в среднем за 1,7 секунды, пауки, находящиеся в неподвижном состоянии отдыха, – за 2,7 секунды, а те, что проявляли активность во время фазы с подергиваниями, – за 4,3 секунды. У четырех из десяти пауков не было отмечено никакой реакции на стимул в течение отведенных десяти секунд.

Наиболее наглядные результаты были получены в ходе эксперимента, связанного с лишением пауков возможности нормально спать. В ночное время к ним подсаживали плодовых мушек, создавая помехи для их отдыха. После такой бессонной ночи наблюдалось увеличение продолжительности сна на 8,5%, рост числа эпизодов, напоминающих REM-фазу, на 64,6%, и значительное повышение – почти на 80% – суммарного времени фазы с подергиваниями. Это указывает на то, что пауки не просто замирают в темноте, а их организм обладает системой регуляции сна и стремится компенсировать его дефицит.

В результате проведенных исследований была получена первая экспериментальная доказательная база существования у пауков двухфазного сна. На данном этапе говорить о том, что пауки видят сны, преждевременно: активность их нервной системы в период этих фаз не подвергалась измерениям. Тем не менее, открытие продемонстрировало, что сложное устройство сна встречается и у животных, чья структура мозга существенно отличается от человеческой.