دانشمندان به تازگی سرنخ شگفت‌انگیزی پیدا کرده‌اند که عنکبوت‌ها ممکن است به طرز شگفت‌آوری شبیه به انسان‌ها بخوابند، که شامل مراحل خواب متمایز و حالت REM شبیه به خواب است.
به گزارش اطلاعات آنلاین به نقل از ساینس آلرت، دانشمندان کشف کرده‌اند که عنکبوت‌ها مراحل متمایزی از خواب را تجربه می‌کنند؛ از جمله حالتی شبیه به خواب REM که شباهت‌های شگفت‌انگیزی با خواب انسان دارد. در طول این مرحله، عنکبوت‌ها چشمان خود را حرکت داده و عضلات خود را منقبض می‌کنند؛ رفتارهایی که با خواب (REM یعنی حرکت سریع چشم) در انسان و سایر مهره‌داران نیز مرتبط است.
محققان دانشگاه بن، عنکبوت جهنده استرالیایی Portia fimbriata را مورد مطالعه قرار دادند؛ یک شکارچی فوق‌العاده باهوش که به خاطر استراتژی‌های پیچیده‌اش شناخته می‌شود. با ثبت حرکات عنکبوت‌ها در طول چندین روز و شب، آنها شواهد روشنی از خواب تنظیم شده یافتند؛ از جمله مرحله‌ای شبیه به REM که با حرکات چشم و انقباضات عضلانی مشخص می‌شود.
این یافته‌ها اولین تأیید تجربی جامع را ارائه می‌دهند که عنکبوت‌ها خواب واقعی و تنظیم‌شده را تجربه می‌کنند، نه اینکه صرفاً غیرفعال بمانند. آنها همچنین سوالات جذابی را مطرح می‌کنند در مورد چگونگی تکامل خواب و اینکه آیا حیواناتی با سیستم عصبی بسیار متفاوت ممکن است برخی از ویژگی‌های اساسی آن را به اشتراک بگذارند.
محققان مؤسسه زیست‌شناسی ارگانیسمی دانشگاه بن این کشف را هنگام مطالعه عنکبوت جهنده استرالیایی Portia fimbriata، یک شکارچی کوچک اما فوق‌العاده پیچیده، انجام دادند.
یک عنکبوت کوچک با مهارت‌های شکار قابل توجه
عنکبوت جهنده استرالیایی Portia fimbriata در هنگام رشد کامل فقط به اندازه یک سکه است، اما توانایی‌های شکارش، آن را برای دانشمندان به ویژه جالب می‌کند.
برخلاف بسیاری از عنکبوت‌ها که در درجه اول حشرات را شکار می‌کنند، اعضای جنس Portia در شکار عنکبوت‌های دیگر تخصص دارند. آنها از استراتژی‌های پیچیده‌ی متنوعی برای گرفتن طعمه خود استفاده می‌کنند؛ از جمله تقلید ارتعاشات ایجاد شده توسط حشرات در حال تقلا که در تار عنکبوت به دام می‌افتند.
این سیگنال‌های فریبنده می‌توانند عنکبوت‌های تارساز را به سمت چیزی بکشانند که به نظر یک وعده غذایی آسان می‌رسد، اما در عوض با عنکبوت پورتیا که در حال شکار است، مواجه شوند.
چنین رفتارهای پیچیده‌ای نشان می‌دهد که این عنکبوت‌ها توانایی‌های یادگیری غیرمعمولی دارند و آنها را به سوژه‌های ارزشمندی برای بررسی رابطه‌ی بین خواب، عملکرد سیستم عصبی و شناخت تبدیل می‌کند.
دانشمندان دو مرحله متمایز از خواب عنکبوت‌ها را کشف می‌کنند
اگرچه خواب به طور گسترده در انسان‌ها و سایر مهره‌داران مورد مطالعه قرار گرفته است اما دانشمندان هنوز اطلاعات نسبتاً کمی در مورد نحوه عملکرد آن در حیواناتی با سیستم‌های عصبی بسیار متفاوت دارند.
برای بررسی اینکه آیا عنکبوت‌ها خواب واقعی را تجربه می‌کنند و اینکه آیا این خواب شامل مراحل مختلفی است، محققان این عنکبوت را طی چندین روز و شب از نزدیک زیر نظر گرفتند.
آنها کشف کردند که عنکبوت‌ها دو مرحله خواب کاملاً قابل تشخیص را نشان می‌دهند. یکی از این مراحل شبیه خواب REM است؛ مرحله‌ای در انسان که با حرکات سریع چشم، فعالیت عضلانی و رویای واضح مرتبط است.
در طول این مرحله شبیه REM، عنکبوت‌ها حرکات چشم و انقباضات عضلانی مشخصی را نشان دادند. این مشاهدات نشان می‌دهد که برخی از ویژگی‌های خواب که قبلاً عمدتاً در مهره‌داران مورد مطالعه قرار گرفته بود، ممکن است در عنکبوت‌ها نیز رخ دهد.
محققان تأکید می‌کنند که شناسایی حرکات شبیه REM ثابت نمی‌کند که آیا عنکبوت‌ها خواب می‌بینند یا خیر. با این حال، این کشف شواهد مهمی ارائه می‌دهد که خواب در این حیوانات پیچیده‌تر از آن چیزی است که قبلاً تصور می‌شد.
چگونه محققان تأیید کردند که عنکبوت‌ها واقعاً می‌خوابند؟
تیم تحقیقاتی برای مطالعه رفتار خواب، عنکبوت‌های Portia fimbriata را در ظروف پلاستیکی به قطر ۱۲ سانتی‌متر قرار داد. آنها حیوانات را در شرایط نوری مختلف تحت نظر گرفتند تا چرخه‌های فعالیت و استراحت روزانه آنها را بررسی کنند.
دوربین‌های مادون قرمز به محققان این امکان را دادند که عنکبوت‌ها را در طول شب بدون تکیه بر نور مرئی مشاهده کنند. ضبط‌های دقیق، موقعیت‌های خواب، دوره‌های استراحت آرام و دوره‌های حرکت شبیه REM آنها را ثبت کرد.
این تیم همچنین آزمایش‌هایی را انجام داد تا مشخص کند که آیا عنکبوت‌ها واقعاً خواب هستند یا صرفاً بی‌حرکت نشسته‌اند.
محققان با استفاده از محرک‌های صوتی، سرعت واکنش عنکبوت‌ها به اختلالات را اندازه‌گیری کردند. این آزمایش‌ها به تشخیص خواب از بی‌تحرکی معمولی کمک کردند.
بخش مهم دیگری از تحقیقات شامل محرومیت از خواب بود. محققان بررسی کردند که آیا عنکبوت‌ها «بازگشت خواب» را نشان می‌دهند یا خیر؛ به این معنی که آنها با افزایش خواب بعدی خود، خواب منقطع را جبران می‌کنند.
مشاهدات رفتاری و آزمایش‌های تجربی در کنار هم، شواهد محکمی ارائه دادند که نشان می‌دهد این عنکبوت خواب منظمی را با مراحل متمایز تجربه می‌کند.
مطالعه خواب عنکبوت‌ها با چالش‌های غیرمعمولی روبرو شد
تعیین اینکه آیا یک عنکبوت واقعاً خواب است یا خیر، به طور قابل توجهی پیچیده‌تر از مشاهده یک انسان در حال خواب است.
از آنجا که عنکبوت‌ها محیط اطراف خود را متفاوت از انسان‌ها حس می‌کنند، محققان ابتدا باید یک محرک صوتی را شناسایی می‌کردند که در طول آزمایش‌هایشان پاسخ ثابتی ایجاد کند.
آنها همچنین باید از این فرض اجتناب می‌کردند که حرکات چشم و انقباضات عضلانی مشاهده شده لزوماً همان فرآیندهایی هستند که در طول خواب REM انسان دیده می‌شوند.
یکی از محدودیت‌های اصلی این بود که محققان نمی‌توانستند فعالیت مغز عنکبوت‌ها را اندازه‌گیری کنند. در عوض، آنها کاملاً به رفتار مستند شده دقیق برای شناسایی حالت‌های مختلف خواب متکی بودند.
این امر مستلزم ضبط‌های ویدیویی گسترده با وضوح بالا بود که در طول روزها و شب‌های متمادی جمع‌آوری شده و حجم عظیمی از داده‌ها را برای تجزیه و تحلیل تولید می‌کرد.
با وجود این موانع، ترکیب نظارت رفتاری، آزمایش پاسخ و آزمایش‌های اختلال خواب به محققان این امکان را داد تا تصویری دقیق از نحوه خواب این عنکبوت‌ها بسازند.
خواب عنکبوت چه چیزی را می‌تواند در مورد تکامل آشکار کند؟
این کشف پیامدهایی دارد که فراتر از عنکبوت‌ها گسترش می‌یابد. بیشتر دانش علمی در مورد خواب از مطالعه مهره‌داران، به ویژه پستانداران و پرندگان حاصل می‌شود. یافتن ویژگی‌های خواب قابل مقایسه در حیواناتی با سیستم‌های عصبی کاملاً متفاوت می‌تواند به محققان کمک کند تا بفهمند چه زمانی و چرا انواع مختلف خواب تکامل یافته‌اند.
این نتایج همچنین فرصت‌های جدیدی را در علوم رفتاری، علوم اعصاب و کرونوبیولوژی، مطالعه ریتم‌های بیولوژیکی، ایجاد می‌کند.
دانشمندان با بررسی خواب در طیف وسیع‌تری از حیوانات، امیدوارند ویژگی‌هایی را که در بین گونه‌ها مشترک هستند شناسایی کنند و عملکردهای بیولوژیکی اساسی را که خواب ممکن است در اوایل تاریخ تکامل به آنها ارائه داده باشد، کشف کنند.
محققان استدلال می‌کنند که تحقیقات آینده باید فراتر از حیواناتی که به طور سنتی مورد مطالعه قرار گرفته‌اند، حرکت کند و گونه‌هایی با سازگاری‌های غیرمعمول یا سیستم‌های عصبی بسیار ساده‌تر را در بر بگیرد.
چنین مقایسه‌هایی می‌تواند نشان دهد که آیا مکانیسم‌های خواب خاصی در سراسر قلمرو حیوانات گسترده هستند یا به طور مستقل در دودمان‌های تکاملی مختلف توسعه یافته‌اند.
حتی پس از دهه‌ها تحقیق فشرده، بسیاری از سؤالات اساسی در مورد خواب، از جمله اسرار مهم پیرامون خواب انسان، بی‌پاسخ مانده‌اند.
آیا عنکبوت‌ها می‌توانند خواب ببینند؟ دانشمندان سؤالات بیشتری دارند.
تیم دانشگاه بن اکنون تحقیقات خود را گسترش می‌دهد تا بررسی کند که چگونه خواب، به ویژه خواب REM مانند، در بین گونه‌های مختلف عنکبوت متفاوت است.
دانشمندان همچنین عنکبوت‌هایی را که در محیط‌های طبیعی می‌خوابند با عنکبوت‌هایی که در آزمایشگاه‌ها مشاهده می‌شوند، مقایسه می‌کنند تا مشخص شود که محیط چگونه بر رفتار آنها تأثیر می‌گذارد.
یکی دیگر از اهداف اصلی، بررسی رابطه بین خواب و توانایی‌های شناختی است. محققان می‌خواهند بفهمند که در طول خواب چه اتفاقی در مغز عنکبوت‌ها و حشرات می‌افتد و آیا مراحل مختلف خواب در یادگیری و سایر فرآیندهای ذهنی نقش دارند یا خیر.
تغییرات محیطی نیز به یک موضوع مهم تبدیل شده است. این تیم قصد دارد بررسی کند که چگونه تغییرات آب و هوایی و فعالیت‌های انسانی، به ویژه نور مصنوعی در شب (ALAN)، ممکن است در الگوهای خواب عنکبوت‌ها و سایر بندپایان اختلال ایجاد کند.
در حال حاضر، یافته‌ها ثابت می‌کنند که حتی یک عنکبوت جهنده کوچک نیز می‌تواند شکل شگفت‌انگیزی از خواب را تجربه کند. اینکه آیا عنکبوت‌ها واقعاً خواب می‌بینند یا خیر، هنوز ناشناخته است، اما رفتار شبانه آنها سرنخ‌های جدیدی در مورد یکی از ماندگارترین اسرار زیست‌شناسی به دانشمندان ارائه می‌دهد.
