جانورانی که در شرایط و محیطهای سخت زندگی میکنند، روشهای ویژهای برای خوابیدن تکامل دادهاند
نوشتهٔ کریستینا لارسن، خبرنگار علمی ایپی
هر موجودی که مغز دارد به خواب نیاز دارد — و حتی برخی موجودات بدون مغز نیز میخوابند. انسان میخوابد، پرندگان میخوابند، نهنگها میخوابند و حتی عروسدریایی میخوابد.
خواب همگانی است «اگرچه در واقع بسیار خطرناک است»، گفت پل‑آنتوان لیبوریل، پژوهشگر مرکز پژوهشهای عصبشناسی لیون در فرانسه.
وقتی جانورها به خواب میروند، در برابر شکارچیان زیرک بیشترین آسیبپذیری را دارند. اما علیرغم این خطرها، نیاز به خواب آنقدر قوی است که هیچ موجودی نمیتواند آن را کاملاً رها کند، حتی زمانی که بسیار نامناسب باشد.
جانورانی که در شرایط و محیطهای دشوار زندگی میکنند، روشهای افراطی برای خوابیدن توسعه دادهاند — به عنوان مثال، در حین پرستاری شبانهروزی ثانیههای کوتاهی میخوابند، در طول مهاجرتهای طولانی در حین پرواز چشمان خود را هم میبندند و حتی هنگام شنا هم میخوابند.
مدتها پژوهشگران تنها میتوانستند بر پایهٔ مشاهدات خود، تخمینهای معقولی دربارهٔ زمان خواب حیوانات وحشی بزنند؛ مثلاً وقتی که ساکن میشوند و چشمانشان را میبندند. اما در سالهای اخیر، ردیابهای کوچک و کلاهحسگری که امواج مغزی را اندازهگیری میکنند — نسخههای مینیاتوری تجهیزات آزمایشگاههای خواب انسان — به پژوهشگران این امکان را دادند تا برای اولین بار به روشهای گوناگون و گاهی شگفتانگیز خواب حیوانات وحشی نگاهی بیندازند.
«ما در حال کشف این هستیم که خواب نسبت به نیازهای بومشناختی بسیار انعطافپذیر است»، گفت نیلز راتنبرگ، متخصص پژوهشهای خواب حیوانات در مؤسسهٔ ماکس پلانک برای هوش زیستی در آلمان.
این را میتوان علم نوظهور «خواب افراطی» نامید.
به پنگوئنهای چناستراپ در قطب جنوب که لیبوریل مطالعه میکند، نگاه کنید.
این پنگوئنها برای تمام عمر شریک میشوند و وظایف والدگری را تقسیم میکنند — بهطوریکه یکی از پرندگان از تخم یا جوجهٔ خاکستری کوچک و پفکی مراقبت میکند تا آن را گرم و ایمن نگه دارد، در حالیکه دیگری برای شکار غذا به شنا میپردازد. سپس نقشها را عوض میکنند — این کار بیوقفه را به مدت هفتهها ادامه میدهند.
والدین پنگوئن با یک چالش مشترک روبرو هستند: بهدست آوردن خواب کافی در حالیکه مراقب نوزادان خود میمانند.
آنها با انجام هزاران چرت کوتاه در روز زنده میمانند — هر یک بهصورت متوسط تنها ۴ ثانیه طول میکشد.
این «میکروسلیپ»های کوتاه، همانطور که زیستشناس ون یونگ لی از مؤسسه پژوهشهای قطبی کره مینامد، بهنظر میآید برای انجام وظایف پرستاری والدین پنگوئن در طول هفتهها در مستعمری شلوغ و پر سر و صدا کافی باشد.
وقتی همسایهای ناتوان عبور میکند یا پرندگان شکاری نزدیک میشوند، والد پنگوئن با پلکزدن توجه را جلب میکند و بهسرعت دوباره خفته میشود؛ چانهاش بهسوی سینهاش میتازد، شبیه رانندهای خسته.
چرتها جمع میشوند. هر پنگوئن بهطور متوسط در روز ۱۱ ساعت میخوابد، همانطور که پژوهشگران با اندازهگیری فعالیت مغزی ۱۴ فرد بالغ در طی ۱۱ روز روی جزیرهٔ کینگ جورج در قطب جنوب دریافتند.
برای اینکه همچنان هوشیار بمانند، در عین حال چرتهای کافی بگیرند، پنگوئنها توانایی شگفتانگیزی را برای کارکردن با خواب بسیار پارهپاره توسعه دادهاند — حداقل در دورهٔ تخمگذاری.
پژوهشگران اکنون میتوانند ببینند که کدام نیمکرهٔ مغز — یا هر دو بهصورت همزمان — در حالت خواب هستند.
شاعران، ملوانان و علاقهمندان به پرندگان مدتهاست که تعجب میکنند آیا پرندگانی که ماهها بهصورت پیوسته پرواز میکنند، واقعاً قادر به چرت زدن در حین پرواز هستند.
در برخی موارد پاسخ مثبت است — همانطور که دانشمندان کشف کردند وقتی دستگاههای اندازهگیری فعالیت موجهای مغزی را بر سر پرندگان دریایی بزرگ در جزایر گالاپاگوس، بهنام «کشتیدارهای بزرگ» نصب کردند.
در حین پرواز، کشتیدارها میتوانند فقط با نیمی از مغزشان بخوابند. نیمهٔ دیگر بهصورت نیمههشیار میماند تا یک چشم همچنان مسیر پرواز را برای موانع زیر نظر داشته باشد.
این امکان به پرندگان میدهد تا بهصورت هفتگی به پرواز ادامه دهند، بدون اینکه به زمین یا آب برسند؛ زیرا تماس با آب یا زمین میتواند پرهای نازک و غیرآبدست این پرندگان را آسیب بزند.
کشتیدارها نمیتوانند با تنها نیمی از مغزشان، حرکات پیچیده — پرواز با پرهای تکپهن، تغذیه یا شیرجه — را انجام دهند. هنگام غوطهور شدن برای شکار، باید کاملاً بیدار باشند. اما در پرواز، آنها بهطوری تکامل یافتهاند که هنگام سرگردانی و بالا رفتن با جریانهای گرم پرقدرت که بهکمترین تلاش آنها را در هوا نگه میدارد، بخوابند.
در لانهای که در درختان یا بوتهها ساختهاند، کشتیدارها الگوی چرت خود را تغییر میدهند — آنها تمایل دارند تمام مغزشان را بهطور همزمان بخوابانند و دورههای خواب طولانیتری داشته باشند. این نشان میدهد که خواب در پرواز، سازگاری خاصی برای پروازهای طولانی است، گفت راتنبرگ.
چندین حیوان دیگر نیز روشهای مشابهی برای خواب دارند. دلفینها میتوانند هنگام شنا کردن، نیمی از مغزشان را بخوابند. برخی پرندگان دیگر، از جمله پرستوها و آلباتروسها، میتوانند در حین پرواز بخوابند، پژوهشگران میگویند.
کشتیدارها میتوانند روزانه ۲۵۵ مایل (۴۱۰ کیلومتر) پرواز کنند و بیش از ۴۰ روز بدون تماس با زمین ادامه دهند، محققان دیگر اینچنین دریافتند — دستاوردی که بدون توانایی خوابیدن در حین پرواز امکانپذیر نبود.
در خشکی، زندگی برای یک فوک شمالی که وزن آن ۵۰۰۰ پوند (۲۲۶۸ کیلوگرم) است، آسان است. اما در دریا، خواب خطرناک است — کوسهها و نهنگهای قاتل که به فُوکها خوراک میخورند، در کمیناند.
این فوکها سفرهای طولانی برای تغذیه انجام میدهند، تا هشت ماه، و بارها به عمق چند صد متر شیرجه میزنند تا ماهی، ماهیچه، شمشیر ماهی و دیگر خوراکیهای دریایی را شکار کنند.
هر یک از این شیرجههای عمیق حدود ۳۰ دقیقه طول میکشد. و در حدود یک سوم این زمان، ممکن است فوکها خوابیده باشند، همانطور که پژوهشی بهرهبری جسی کاوندل‑بار از مؤسسه اقیانوسشناسی اسکریپس نشان داد.
تیم کاوندل‑بار یک کلاهسر نئوپرنی شبیه به کلاه شنا طراحی کرد که دارای تجهیزات برای تشخیص حرکت و فعالیت مغزی فوک در طول شیرجهها بود، و این کلاهسرها را بهمحض بازگشت فوکها به سواحل شمالی کالیفرنیا، همراه با دادههای ثبتشده بازیابی کردند.
فوکهای مادهٔ ۱۳ گانهای که مورد مطالعه قرار گرفتند، تمایل داشتند در عمیقترین بخشهای شیرجههای خود بخوابند، زمانی که زیر عمقهایی بودند که شکارچیان معمولاً در آنها گشت میزنند.
این خواب شامل هم خواب موجی آهسته و هم خواب REM (حرکت چشم سریع) بود. در دورهٔ REM، همانطور که در انسانها رخ میدهد، فوکها بهطور موقت فلج میشدند — و حرکت شیرجهشان تغییر میکرد. بهجای یک سرنشین کنترلشدهٔ پاییندوستی، گاهی سر خود را معکوس میکردند و در یک «مارپیچ خواب» که پژوهشگران نامیدند، میچرخیدند.
در بازهٔ ۲۴ ساعته، فوکهای دریایی بهطور کلی حدود دو ساعت میخوابیدند. (در سواحل، بهطور متوسط حدود ۱۰ ساعت میخوابیدند.)
دانشمندان هنوز دربارهٔ تمام دلایلی که ما میخوابیم و دقیقاً چه مقدار خواب نیاز داریم، تحقیق میکنند.
احتمالاً هیچ انسان خستهای نمیتواند این تکنیکهای خواب افراطی حیوانات را امتحان کند. اما آموختن اینکه چقدر خوابکشی در طبیعت میتواند متنوع باشد، انعطافپذیری برخی گونهها را نشان میدهد. طبیعت بهگونهای تکامل یافته است که حتی در خطرناکترین شرایط نیز امکان خواب را فراهم میکند.
___
بخش بهداشت و علم ایپی از حمایتهای بخش آموزش علمی مؤسسه پزشکی هوارد هیوگز و بنیاد رابرت وود جانسون بهره میبرد. مسئولیت تمام محتوا بهطور کامل بر عهده ایپی است.