Článek
Nezávislá skupina vědkyň a vědců z českých i zahraničních výzkumných institucí odpovídá na vaše dotazy. Některé odpovědi pak sdílí i na sociálních sítích Facebook, Instagram, Threads, Bluesky a zde na Médiu.
Dotaz
Chtěl bych se zeptat, zdali má hmyz schopnost spánku. Napadlo mě to, když jsem viděl v koupelně komára. Když jsem se za pár hodin vrátil, seděl beze změny na stejném místě. Chtěl jsem ho zaplácnout a hned si mě všiml a uletěl. Jak dlouho takhle dokáže vydržet a má něco jako spánek, nebo jen sedí a dívá se před sebe?
Minutová odpověď
- Spánek se s největší pravděpodobností vyskytuje i u hmyzu – má však trochu jinou podobu než u lidí. Jelikož hmyz nemá víčka, nevíme, jestli se při spánku dívá před sebe.
- Komáři tráví spánkem větší část dne a jsou méně vnímaví ke vnějším podnětům. Reakce na pohyb je pro ně ale životně důležitá.
- Stejně jako my, tak i hmyz, který se pořádně nevyspí, potřebuje další den spát déle. Látky jako kofein, které ovlivňují naši aktivitu, fungují podobně i u hmyzu.
Odpověď
Spánek hmyzu je v poslední době velmi studované téma, které si zaslouží pozornost. Má totiž potenciál poodhalit mechanismy, které fungují i u nás – lidí.
Jak vypadá spánek u různých živočichů?
Asi každý člověk má jasnou představu o tom, jak spánek vypadá. Umíme ho poznat, jakmile se jedná o spánek lidí, psů, koček a nebo jiných savců. Složitější to začíná být, jakmile se jedná o ptáky, plazy či jiné obratlovce. Přesto o tom, že spí, tak nějak nepochybujeme. Jak je to tedy s hmyzem či jinými bezobratlými?
Zatímco po Zemi chodí, létá či plave zhruba čtyři a půl tisíce druhů savců [1], nynější odhady počtu druhů hmyzu se pohybují kolem pěti milionů [2, 3]. Takový počet je spjat s obrovskou rozmanitostí tělních forem a životních strategií.
Ve spojení s odlišnou fyziologií (jednodušší nervová soustava, tělo děleno na články atd.) lze stěží očekávat, že spánek bude mít u hmyzu stejnou podobu jako u lidí. Nicméně vědecké objevy zhruba od 80. let minulého století ukazují, že hmyz skutečně spí.
Není jednoduché určit, co je spánek
Ačkoliv to může znít překvapivě, jasně určit, co je spánek, není jednoduché. Odborná literatura se shoduje na tom, že při spánku dochází ke změnám chování. Spící živočich zaujme polohu typickou pro jeho druh, sníží svoji aktivitu, a přestože je méně vnímavý k podnětům ze svého okolí, je možno ho probudit – to odlišuje spánek od smrti nebo bezvědomí [4, 5].
A nepřekvapivě tato kritéria splňuje i hmyz! Dokonce nejen hmyz, ale i další „primitivnější“ živočichové jako třeba nezmar (žahavci) či háďátko (hlístice) [6].
Spánkový dluh u hmyzu
Asi každý zná ten pocit ospalosti a únavy, který následuje po probdělé noci. Onen pocit odborná veřejnost nazývá anglickým termínem „sleep rebound“, který si dovolím přeložit jako spánkový dluh. Z hmyzí říše byl pozorován například u včel, švábů či octomilek [7]. Při pokusech těmto hmyzákům nebylo dovoleno spát a při první příležitosti si dali dodatečného šlofíka.
Zajímavý efekt nedostatku spánku byl ukázán u včel. Létavka, která se vrátí ze sběru nektaru a pylu, sdělí informace o poloze dobrého stanoviště včelím tanečkem dalším dělnicím. Pokud však včela trpí nedostatkem spánku, tančí hůře a navigace je tak méně přesná [8].
Pokusy na krysách v 80. letech minulého století dokonce ukázaly, že pokud je absence spánku dlouhodobá, vede ke smrti [9]. Takové výsledky přinesly i studie, ve kterých bylo dlouhodobě bráněno spát švábům či octomilkám [10, 11].
Jak spí komáři
Komáři při spánku zaujímají polohu, kdy mají tělo a zadní nohy blíže povrchu, na kterém sedí. To je velký rozdíl oproti jejich aktivní poloze, při které mají zadní nohy zvednuté nad úroveň těla [12]. V takové poloze jsou méně vnímaví k vnějším podnětům a vydrží v ní hodiny [12].
Studií o vnímavosti spících komárů zatím moc není, ale pokusy na octomilkách nám ukázaly, že při spánku je hmyz skutečně méně vnímavý. Vědci se snažili vybudit octomilky k reakci pomocí mechanických podnětů – zvukem [11] a zatřesením s nádobkou, ve které octomilky žily [13]. Spící octomilky vyžadovaly pro reakci silnější podněty (hlasitější zvuk nebo silnější zatřesení) než jejich bdící protějšky.
U komárů se jako podnět pro vzbuzení použil dobrovolník, na kterém by se komáři mohli nakrmit. A skutečně, pokud komáři spali, reagovalo jich na potenciálního hostitele méně, než pokud byli aktivní [12].
Komár, kterého jste pozoroval, tedy nejspíše skutečně spal. Jelikož je to pro něj otázka života a smrti, můžeme spekulovat, že reakce na rychlý pohyb se během spánku nemění. Protože komáří oči nemají víčka, nevíme, zdali se při spánku dívají před sebe a nebo v takovém stavu nevidí nic – potažmo tmu.
Vliv kofeinu na octomilky
Podpůrných důkazů pro tvrzení, že spánek probíhá i u hmyzu, je nespočet. Například kofein má u octomilek podobný stimulační efekt jako u lidí – snižuje únavu a podporuje aktivitu [11, 13]. Potřeba spánku je u včel a octomilek odlišná v závislosti na věku – mladší spí více než starší – stejně jako u lidí a jiných savců [5].
Podobná je i aktivita genů, které plní při spánku důležité role [6, 14]. U některých pavouků (nepatří mezi hmyz) byla dokonce pozorována REM fáze spánku, při které se lidem zdají sny [15].
Nespíme sami
Aby odpověď nenarostla do větších rozměrů, zmiňuji zde jen vybrané podobnosti spánku hmyzu a obratlovců. I přes obrovský pokrok v posledních letech spánku ještě zcela nerozumíme, ale můžeme si být docela jisti, že na naší planetě rozhodně nespíme sami!
Pro Zeptej se vědce odpovídal Matěj
Mgr. Matěj Miláček, Entomologický ústav, Biologické centrum AVČR, Přírodovědecká fakulta JU
Odbornou revizi poskytl Ing. Matěj Novák, Výzkumný ústav rostlinné výroby, vvi
Odpověď editovali Luděk Vašta a Ing. Kristýna Kantnerová, Dr. sc. ETH Zürich, University of Colorado Boulder, Geological Sciences & Institute of Arctic and Alpine Research
Zdroje
[1] https://doi.org/10.1038/nature05634
[2] https://doi.org/10.1073/pnas.1502408112
[3] https://www.cambridge.org/cz/universitypress/subjects/life-sciences/entomology/evolution-insects?format=HB&isbn=9780521821490
[4] https://sleep.hms.harvard.edu/education-training/public-education/sleep-and-health-education-program/sleep-health-education-47
[5] https://www.cambridge.org/us/universitypress/subjects/life-sciences/neuroscience/evolution-sleep-phylogenetic-and-functional-perspectives?format=HB&isbn=9780521894975
[6] https://doi.org/10.1126/science.acx9492
[7] https://doi.org/10.1016/j.pt.2020.08.004
[8] https://doi.org/10.1073/pnas.1009439108
[9] https://doi.org/10.1126/science.6857280
[10] https://doi.org/10.1242/jeb.005322
[11] https://doi.org/10.1126/science.287.5459.1834
[12] https://doi.org/10.1242/jeb.244032
[13] https://doi.org/10.1016/S0896-6273(00)80877-6
[14] https://doi.org/10.1146/annurev-ento-020117-043201
[15] https://doi.org/10.1073/pnas.2204754119
Anketa
Zeptej se vědce
Projekt Zeptej se vědce propojuje vědeckou a nevědeckou veřejnost. Máte-li na vědce nějaký dotaz, zeptejte se nás na webu nebo sociálních sítích Facebook, Twitter, Instagram či Bluesky. Líbí se vám naše příspěvky? Budeme rádi, když podpoříte naši činnost: darujme.cz/projekt/1209422
