Badania „w terenie” zazwyczaj oznaczają dla Danieli Rößler, ekologa z Uniwersytetu w Konstancji, podróż do odległej brazylijskiej Amazonii. Ale podczas blokady koronawirusów w 2020 roku, najlepsze, co mogła zrobić, to skrawek zarośniętej trawy w pobliżu jej domu w Trewirze w Niemczech.
Rößler (wymawiana jako RUES-slur) szybko zauroczyła się maleńkimi pająkami skaczącymi. Po zapadnięciu zmroku niektóre pająki, wielkości jej paznokcia u palca u nogi, wycofywały się do małych jedwabnych woreczków zwanych „kryjówkami”. Inne były nieruchome, zwisające do góry nogami z pojedynczego pasma jedwabiu, ze zgrabnie zwiniętymi odnóżami – a czasami się ruszały.
„Sposób, w jaki drgały, przywodził mi na myśl śniące psy i koty” – mówi Rößler.
Niedługo potem Rößler założyła w swoim laboratorium żłobek dla małych pająków, aby obserwować ich nocne pląsanie. Jej nowe badania, opublikowane 8 sierpnia w Proceedings of the National Academy of Science, pokazują, że pająki skaczące doświadczają stanu zbliżonego do snu z szybkimi ruchami gałek ocznych, podobnymi do tych obserwowanych u śniących ludzi.
Tak zwany sen REM, charakteryzujący się również rozluźnieniem mięśni i zmianami aktywności elektrycznej w mózgu, jest uważany za ważny w konsolidacji pamięci i może odgrywać rolę w rozwoju ważnych umiejętności przetrwania. Potwierdzenie występowania snu REM u pająków skaczących może zmienić naszą wiedzę na temat tego, kiedy i w jaki sposób sen ten ewoluował – do tej pory sen REM zidentyfikowano jedynie u zwierząt z kręgosłupem (gadów, ptaków, ryb i większości ssaków).
„Inteligencja pająków i ich sny mogą być pod wieloma względami zupełnie inne niż nasze” – mówi Nate Morehouse, profesor nadzwyczajny Uniwersytetu w Cincinnati, który bada widzenie i podejmowanie decyzji u pająków skaczących i nie brał udziału w badaniach. „Nie mogę się doczekać, aby dowiedzieć się, co to nowe badanie otworzyło dla nas wszystkich, aby je zrozumieć, na ich własnych warunkach”.
Oko pająka
Nie możesz wykonać skanu mózgu na pająku, tak jak na ludziach lub innych większych zwierzętach, ani nie możesz zapytać ich, jak spali, ale w przypadku pająków niemowląt możesz zajrzeć do ich głów. W ciągu pierwszych dziesięciu dni życia pająki skaczące, zwane też salticidami, nie wykształciły jeszcze pigmentu na egzoszkielecie pokrywającym ich maleńkie gałki oczne.
Są one w zasadzie „chodzącymi siatkówkami”, mówi Morehouse.
Sześć mniejszych oczu zapewnia 360-stopniowy, monochromatyczny widok świata, który jest bardzo wrażliwy na ruch, podczas gdy główne oczy – „duże, okrągłe, słodkie” oczy – zapewniają wysokiej rozdzielczości wizję podobną do ostrości widzenia kota domowego, wyjaśnia Morehouse. Chociaż ich gałki oczne są nieruchome i nie mogą obracać się w gniazdach, jak nasze, siatkówka w kształcie bumerangu porusza się z tyłu głównych oczu, przesuwając pole widzenia pająka.
W swoim laboratorium Rößler próbowała nagrać drzemiące pająki, aby poznać ich zwyczaje związane ze snem, używając do tego lupy i kamery noktowizyjnej. Skupiła się na ruchach gałek ocznych i ciała pająków, które dostarczają informacji o tym, co dzieje się podczas ich odpoczynku.
Szybko odkryła, że pająki doświadczają okresów szybkich ruchów siatkówki, które zwiększały swój czas trwania i częstotliwość w ciągu nocy, trwając około 77 sekund i zdarzając się mniej więcej co 20 minut. To właśnie podczas tych okresów REM Rößler zaobserwowała nieskoordynowane ruchy ciała – ich brzuchy poruszały się, nogi były zwinięte lub rozwinięte.
Jak mówi Rößler, pajęczyny, organy na końcu odwłoka odpowiedzialne za tworzenie jedwabiu, okresowo „wariowały”. Podobnie jak rytmiczne podrygi stóp u śpiącego szczeniaka, pająki zdawały się „ćwiczyć” jedno ze swoich zachowań podczas snu.
Chociaż pająki skaczące nie tworzą pajęczyn, „to jednak stale zakładają małe jedwabne kotwice, gdziekolwiek się znajdą” – wyjaśnia. „Nigdy nie chodzą bez pozostawienia jedwabnego śladu, więc w razie gdyby skoczyły, zawsze mają zapasową linkę, jak bungee [sznurek]”.
Morehouse mówi, że jedną z wiodących teorii na temat snu REM jest to, że pozwala on zwierzętom doskonalić istotne umiejętności przetrwania.
„Od czasu do czasu dzieją się rzeczy, które mogę wyjaśnić tylko teorią, że mają koszmar” – mówi Rößler. Będą spokojnie dyndać, nogi skulone w zgrabny sposób, gdy nagle „wszystkie nogi wysuwają się jednocześnie, jak aah!”.
Były też okresy skoordynowanego ruchu, kiedy pająki zatrzymywały się, aby się rozciągnąć, dostosować jedwabną linkę, na której dyndały, lub oczyścić się. Sądząc po braku ruchu siatkówki, wygląda na to, że pająki tylko na krótko ożywiały się, aby się wygodnie ułożyć przed powrotem do spoczynku.
Spać, a może śnić?
Rößler podkreśla, że musimy jeszcze udowodnić, że ten okres bezczynności u pająków można technicznie uznać za sen. W tym celu należy sprawdzić kilka możliwości – m.in. wykazać, że pająki są mniej pobudzone, wolniej reagują na bodźce i potrzebują „snu z odbicia”, jeśli są go pozbawione.
Z jej obserwacji na zewnątrz wynika, że „pająki są w stanie odróżnić, co jest rzeczywistym zakłóceniem”, a co nie, mówi Rößler.
Jeśli, na przykład, są „wibracje na roślinności lub na jedwabiu – reagują natychmiast”, mówi. Ale kiedy jest wietrznie, kołyszą się na wietrze „i nie przejmują się tym”.
Naukowcy są pewni, że wszystkie zwierzęta śpią, choć to, jak to wygląda, może być bardzo różne. Niektóre ptaki i ssaki morskie śpią tylko połową mózgu na raz, podczas gdy zwierzęta hibernujące mogą spać prawie bez przerwy przez tygodnie lub miesiące. Zdefiniowanie „snu” jest jeszcze trudniejsze – ale okresy odpoczynku przypominające REM sugerują, że zwierzęta mają sny wizualne.
Skakanie po szansie na naukę
Inni badacze skaczących pająków opisali badania Rößlera jako niezwykle ekscytujące.
„To był sprytny pomysł z zastosowaniem stosunkowo prostych metod, które dały naprawdę głębokie rezultaty” – mówi Alex Winsor, doktorant na Uniwersytecie Massachusetts Amherst, który bada widzenie u pająków skaczących. On i jego doradca, Beth Jakob, która bada pająki skaczące od dziesięcioleci, mówią, że chętnie skontaktują się z Rößlerem z pomysłami na dalsze badania.
„Jesteśmy zainteresowani tym, czy pająki reagują na bodźce wizualne” podczas tego stanu przypominającego sen, powiedziała Jakob – w końcu nie mają powiek. Winsor opracowuje już system monitorowania aktywności mózgu u skaczących pająków, co może dostarczyć jeszcze więcej dowodów na to, że śnią.
„Używam pojedynczej elektrody wolframowej – naprawdę cienkiego drutu” umieszczonego poza głową, aby wykryć aktywność elektryczną, mówi Winsor. Zespół planuje również połączyć to z konfiguracją, którą zespół wcześniej wykorzystał do monitorowania ruchów siatkówki u pająków oglądających malutkie telewizory.
