Karanlığın örtüsü altında, bir köşeye sinmiş minik bir örümcek uyuyor. Gecenin ilerleyen saatlerinde ise hareketsiz kalmıyor. Minik uzuvları seğiriyor, çeneleri titriyor, sanki orada olmayan bir şeyin hareketlerini takip ediyormuş gibi gözbebekleri gidip geliyor.
Bu minik canlı, Portia fimbriata - en zeki örümcek türlerinden biri olarak bilinen, püsküllü zıplayan örümcek. Bilim insanlarına göre, örümceklerin REM uykusuna benzer belirgin bir evre geçirdiğine dair en güçlü kanıtı bu geceki davranışları sunuyor.
Bonn Üniversitesi'nden davranış ekolojistleri Nadja Geiger ve Daniela C. Rößler, “Bizi şaşırtan şey, örümcek uykusunun yapısı ve düzenlenmesi açısından omurgalı uykusuna ne kadar yakın olmasıydı” diyor. “Bu kadar güçlü paralellikler görmek, özellikle uykunun homeostatik kontrolünde, nöral mimarileri bu kadar farklı olan hayvanlarda gerçekten heyecan vericiydi ve hayvanlar âleminde uykunun nasıl işlediğine dair yeni bir karşılaştırmalı pencere açıyor.”
Uyku, biyolojinin en büyük gizemlerinden biri. İhtiyacımız olduğunu biliyoruz ve bilim insanları uyku sırasında neler olup bittiği hakkında çok şey keşfetmeyi başardı, ancak asıl bilinmeyen neden evrimleştiği. Hayatımızın önemli bir bölümünü, çevremize dair farkındalığımızın dramatik bir şekilde azaldığı, oldukça savunmasız bir durumda geçiriyoruz. Faydaları ne olursa olsun, bu dezavantajları dengeleyecek kadar büyük olmalı.
Bu faydalardan bazılarını biliyoruz. Hafızayı ve öğrenmeyi iyileştirir, beynin atık yönetimine yardımcı olur, fiziksel bakım süreçlerini ve bağışıklık fonksiyonunu destekler, duygusal düzenlemeye katkıda bulunur. Peki bunlardan hangisi, ya da hangileri, uykunun evrimi için tetikleyici oldu? Hepsi en başından beri mi vardı, yoksa uyku faydaları zamanla mı birikti? Ve neden gece-gündüz döngüsüyle bu kadar yakından ilişkili?
REM uykusu özellikle ilgi çekici – uyku sırasında beynin aktif hale geldiği, ancak vücudun uyumaya devam ettiği periyodik bir evre. Vücudun buna neden ihtiyacı var? Hatta yetersiz REM uykusu, vücudun daha sonra telafi etmeye çalıştığı bir borç biriktirebilir mi?
Geiger ve Rößler, “Bulgularımızın, REM benzeri veya aktif uyku dahil olmak üzere belirgin uyku evrelerinin çok derin evrimsel köklere sahip olabileceği fikrini desteklediğini düşünüyoruz” diyor. “Karşılaştırılabilir aktif uyku evrelerinin artık örümcekler, sefalopodlar ve omurgalılar kadar evrimsel olarak uzak hayvanlarda tanımlanmış olması bu olasılığı özellikle çarpıcı kılıyor.”
2022'de Rößler liderliğindeki bir ekip, dikkat çekici bir açıklama yaptı. Evarcha arcuata adlı bir zıplayan örümcek türünde, REM benzeri bir uyku durumuna fazlasıyla benzeyen bir şey kaydetmişlerdi. Örümcekler hareketsizken uzuvları ve vücutları seğiriyor, retina hareketleri taklit ediyordu. Ancak bir pürüz vardı. Örümcekler REM uykusu yaşıyormuş gibi görünse de, araştırmacılar gerçekten uyuduklarını henüz kanıtlayamamışlardı. Bu önemli bir ayrım, çünkü uyku kısmı olmadan REM benzeri bir uyku durumu kurulamıyordu.
İşte bu noktada Portia devreye giriyor. Büyük, berrak gözleriyle örümcek âleminin adeta yavru köpekleri gibiler, ancak bu minik araknidler bilişsel olarak oldukça yetenekliler. Hedeflerini kaybettikten sonra bile karmaşık av rotaları çizebiliyorlar ve yakalanmış böceklerin titreşimlerini taklit etmek için ağlarını çalarak diğer örümcekleri kendilerine yaklaştırabiliyorlar. Bir taktik başarısız olduğunda, işe yarayan bir sinyal bulana kadar farklı sinyalleri test ederek doğaçlama yapabiliyorlar. Sorun çözme ve bilgi tutma yetenekleri ilginç bir soruyu gündeme getiriyor: REM benzeri uyku buna yardımcı oluyor mu?
Evarcha ile yapılan önceki araştırmaları temel alan Geiger, Rößler ve meslektaşları ilk olarak örümceklerin gerçekten uyuduğunu kanıtlamak zorundaydılar. Uykunun, basitçe dinlenmekten ayıran birkaç belirgin özelliği vardır. Bir hayvan karakteristik bir duruş benimser, çevresine karşı daha az duyarlı hale gelir ve yeterince güçlü bir uyarı ile uyandırılabilir. Uyku aynı zamanda düzenlenir: bir hayvan uykudan mahrum bırakıldığında, daha sonra telafi etme eğilimindedir.
Araştırmacılar, örümceklerin hareketlerini izlemek için kızılötesi kameralar, rahatsızlıklara karşı tepkilerini belirlemek için deneyler ve sonrasında ne olduğunu görmek için gece dinlenmelerini bozma deneyleri kullanarak bu özellikleri Portia üzerinde test etmeye başladılar. Portia uyku testini başarıyla geçti. Örümcekler çoğunlukla gündüzleri aktifti, geceleri karakteristik dinlenme pozisyonlarına yerleşiyorlardı ve dinlenme sırasında, özellikle REM benzeri ataklar sırasında rahatsızlıklara karşı daha az duyarlı hale geliyorlardı.
Ve gece dinlenmeleri homojen değildi. Hareketsiz dönemler, seğiren uzuvlar, titreyen ağız parçaları ve hareket eden gözbebekleriyle kesintiye uğruyordu – Evarcha'da gözlemlenen REM benzeri davranışlarla aynıydı. Ancak en ikna edici kanıt, araştırmacılar örümceklerin uykusunu bozduğunda geldi.
Örümcekleri uyanık tutmak için araştırmacılar gece, normal dinlenmelerini bozarak kafeslerine 25 canlı meyve sineği bıraktılar. Ardından, ertesi gece örümceklerin dinlenmelerine izin verildiğinde inanılmaz bir şey oldu. REM benzeri uyku davranışları sergileme süresi, kesintiden önceki zamana göre neredeyse yüzde 80 daha fazlaydı. Daha uzun bireysel ataklar yaşamak yerine, kaçırdıklarını telafi ediyormuş gibi daha fazla atak yaşadılar.
Araştırmacılara göre, bu olgu REM geri tepmesi olarak biliniyor ve örümceklerin gerçekten REM benzeri uykuya ihtiyaç duyduğuna dair ikna edici bir kanıt. Geiger ve Rößler, “Bildiğimiz kadarıyla, bu bir omurgasızda REM geri tepmesinin ilk gösterimidir, bu da bulguyu özellikle heyecan verici kılıyor” diyor. “Örümceklerin açık bir REM benzeri uyku basıncı gösterdiğini görmek, yani kaybedilen REM benzeri uykuyu telafi etme ihtiyacı, bu evrenin rastlantısal bir özellikten ziyade önemli bir biyolojik işlevi yerine getirdiğini kuvvetle düşündürüyor.”
Ve kaydettikleri gibi, bu örüntü omurgalılardaki REM geri tepmesine dikkat çekici derecede benziyordu – bu ihtiyacın ne olduğu, örümceklerin diğer canlılarla paylaşıyor olabileceğini düşündürüyordu.
Peki, bu işlev ne olabilir? Araştırmacılar bunu test etmediler. Ancak akılda kalıcı bir olasılık, Portia'nın dikkate değer zekasına geri dönüyor. Omurgalılarda REM uykusu, öğrenme ve hafıza işleme ile ilişkilendirilmiştir. Bu minik, kurnaz avcıların beyinlerinde benzer bir şey mi oluyor?
Araştırmacılar, “Omurgalılardaki REM uykusu gibi, bu aktif uyku evresinin öğrenme ve hafıza pekiştirmesi de dahil olmak üzere bilgi işlemede bir rol oynadığını düşünüyoruz” diyor. “Portia'nın dikkate değer avlanma stratejileri göz önüne alındığında, gündüz deneyimlerinin gece REM benzeri uyku sırasında olanları şekillendirmesi, karar verme yeteneklerini geliştirmelerine, hassasiyetlerini artırmalarına ve geçmiş karşılaşmalardan öğrenmelerine yardımcı olması oldukça olasıdır.”
Ve bu, başka, daha da ilginç bir olasılığı gündeme getiriyor. Örümcekler REM benzeri uyku sırasında deneyimlerini işliyorsa, aynı zamanda rüya görüyorlar mı? Yani, görebilirler. Ama bunu nasıl bilebilirdik? Geiger ve Rößler, bir REM benzeri uyku durumunun doğrulanmasının onları bu olasılığa yaklaştırdığını belirtiyorlar. Ancak daha ilginç soru, davranışsal tekrar olarak adlandırılan bir şeyi deneyimleyip deneyimlemedikleridir – uyanıkken gerçekleştirilen eylemleri yansıtan, dahili olarak üretilen hareketler.
Bu seğiren uzuvlar ve hızla hareket eden gözbebekleri, potansiyel olarak örümceklerin uyanıkkenki aktivite kalıplarını tekrarlayan izleri olabilir; bu süreç hafızaların pekiştirilmesine yardımcı olabilir. Gelecekteki araştırmalar, örümceklerin beyinlerinin hangi kısımlarının REM benzeri uyku sırasında aktif olduğunu ve bu örüntülerin uyanıkkenki aktiviteyle benzeşip benzeşmediğini ortaya çıkararak bu soruyu yanıtlamaya yardımcı olabilir.
Yanıtları ne olursa olsun, bu keşif karmaşık uykunun ne kadar süredir var olduğu ve hayvanlar âleminde ne kadar yaygın olabileceği hakkında akılda kalıcı soruları gündeme getiriyor. Geiger ve Rößler, örümceklerin bu açıdan pek de alışılmadık olmayabileceğini düşünüyor. Belki de yeterince yakından bakmıyorduk, diyorlar. “Onları incelerken kesinlikle öğrendiğimiz bir şey oldu: davranışlarına ayrıntılı olarak baktığınızda, yabancı hissetmekten çıkıyorlar ve şaşırtıcı derecede tanıdık gelmeye başlıyorlar.”
