El sueño, un estado en el que permanecemos alrededor de un tercio de nuestra vida, sigue encerrando muchos misterios. El hecho de que duerman de alguna forma los animales, incluyendo artrópodos o nematodos, demuestra su importancia fisiológica. Hasta 2017 se pensaba que solo los animales equipados con un sistema nervioso central dormían o, al menos, presentaban estados similares al sueño. Ese año se descubrió que una medusa, perteneciente al género Cassiopea (Figura 1), pasaba por periodos nocturnos de un estado similar al sueño[1].
El descubrimiento causó sensación, porque Cassiopea, como el resto de los cnidarios (medusas y corales) tiene un sistema nervioso descentralizado, formado por ganglios nerviosos distribuidos por el cuerpo y conectados por una red de nervios. Se pudo afirmar que Cassiopea dormía por la noche porque cumplía tres criterios establecidos para definir ese estado, como veremos a continuación.
En primer lugar, debe observarse una fase reversible de quiescencia o baja actividad. Esto es fácil de cuantificar en Cassiopea. Esta medusa se desplaza bocarriba, al revés de lo que es habitual. Durante el día, la umbrela se contrae con una periodicidad aproximada de un segundo, como podemos ver en este vídeo. Esto le permite atrapar alimento, intercambiar gases con el medio y proporcionar nutrientes a sus simbiontes fotosintéticos. Durante la noche, los intervalos entre contracciones se hacen más largos, y a veces pasan varios segundos sin que haya movimientos.
Un segundo criterio es la homeostasis, es decir, las consecuencias que tiene una privación del sueño en la actividad posterior. Para comprobar esto se utilizaron dos formas de perturbar el sueño nocturno de Cassiopea: pulsos luminosos (las medusas detectan la luz) y pequeños chorros de agua. Cuando las medusas “durmieron mal” por la noche, su actividad disminuyó al día siguiente e incluso experimentaron periodos diurnos de sueño con mucha más frecuencia que las medusas control durante las noches (Figura 2).
El tercer criterio requiere que existan diferencias en los tiempos de respuesta ante un estímulo durante el hipotético periodo de sueño y en la vigilia. El ingenioso método para comprobar esto consistió en una pequeña plataforma sobre la que se dejaba reposar a la medusa. En un momento dado la plataforma se deja caer, y la medusa reacciona con contracciones para frenar su caída. Cuando esto se hace en el periodo nocturno de sueño, la reacción se produce mucho más lentamente que durante el día. Además, las medusas que supuestamente están dormidas, por su menor actividad, reaccionan más lentamente que las despiertas. Dos minutos después las diferencias en el tiempo de respuesta desaparecen, indicando que las que estaban dormidas han vuelto al estado de vigilia (Figura 3).
En resumen, lo que sabíamos hasta ahora es que la medusa Cassiopea pasa por una fase nocturna que cumple los criterios para ser considerada como sueño, o algo similar al sueño. Un nuevo estudio, que se acaba de publicar en PNAS, ha ampliado nuestros conocimientos sobre la regulación de esta fase.
Los investigadores compararon la expresión de genes en los ganglios nerviosos de medusas con privación de sueño y medusas control. Entre los genes afectados por la falta de sueño uno aumentaba fuertemente su expresión. Se trataba de chrnal-E, gen que codifica una subunidad de un receptor nicotínico de acetilcolina (Chrnal-E). La acetilcolina es un neurotransmisor crucial del sistema nervioso y es captada por varios tipos de receptores. Los denominados receptores nicotínicos pueden ser estimulados también por la nicotina e intervienen en el movimiento voluntario, memoria, sueño y alerta, entre otros procesos fisiológicos. La estructura de Chrnal-E resultó ser muy similar a un receptor presente en el sistema nervioso humano, CHRNA7, cuyas alteraciones se asocian con trastornos neurosiquiátricos y cognitivos.
Un segundo experimento consistió en bloquear la expresión de Chrnal-E en los ganglios de Cassiopea mediante ARN de interferencia. El resultado fue que la fase diurna de sueño aumentó. De alguna forma este receptor promovía la fase de vigilia. De hecho la expresión de Chrnal-E en los ganglios se reduce de forma natural por la noche.
El nuevo estudio muestra similitudes sorprendentes en la regulación del sueño en medusas y vertebrados, incluyendo humanos. En ambos casos el sistema colinérgico, basado en receptores de acetilcolina, está implicado en el ciclo sueño/vigilia. Por otro lado, la complejidad de este tema es enorme y estamos lejos de aclarar los detalles de dicha regulación. Por poner un ejemplo, la mosca Drosophila cuenta con trece receptores de acetilcolina en su sistema nervioso, y la regulación de sus fases de sueño y vigilia implica a diferentes receptores en distintos tipos de neuronas.
Por si fuera poco, ni la acetilcolina ni su enzima sintetizadora, colina acetiltransferasa han podido ser detectadas hasta ahora en el sistema nervioso de cnidarios, por lo que la estimulación de los receptores podría ir por una vía no habitual.
En cualquier caso, el que existan mecanismos conservados en la regulación del sueño a lo largo de toda la evolución animal demuestra la importancia capital que tiene este fenómeno para nuestra fisiología.
Referencias
Abrams, M.J., Ohdera, A., Francis, D.A. et al. (2025). Sleeping upside-down: Knockdown of a sleep-associated gene induces daytime sleep in the jellyfish Cassiopea. Proc Natl Acad Sci USA doi: 10.1073/pnas.2505074122.
Nath, R.D., Bedbrook, C.N., Abrams, M.J. et al. (2017). The jellyfish Cassiopea exhibits a sleep-like state. Curr Biol. doi: 10.1016/j.cub.2017.08.014.
Sobre el autor: Ramón Muñoz-Chápuli Oriol es Catedrático de Biología Animal (jubilado) de la Universidad de Málaga.
Nota:
[1] En 2020 se comprobó esto en otro cnidario, el pólipo de agua dulce Hydra.
