Állatilag fáradt - DER SPIEGEL 42009
Kalia nem akar aludni. Nem ma. Nem holnap. Egy hét múlva sem. Lehetőleg eleinte egyáltalán. Születése óta ez a helyzet a baba orkával a kaliforniai San Diego-i SeaWorld vidámparkban.
A cikk PDF formátumban
Az állat folyamatosan mozgásban van, köröz a 6400 köbméteres medencében. És közvetlenül mellette nyugtalanul úszik a becslések szerint két és fél tonnás Kasatka, a kicsik anyja.
"Mindannyian úgy érezzük, hogy az állatoknak hihetetlenül fáradtnak kell lenniük" - mondja James McBain, a SeaWorld állatorvosa -, de úgy tűnik, hogy nem az. "
A bálnaborjú 2004-es születése után több mint négy hétig Kalia és édesanyja megállás nélkül navigált az állatkert egyik medencéjén keresztül. Jerome Siegel, a Los Angeles-i Kaliforniai Egyetem alváskutatója pedig a mai napig csodálkozik. "Az állatok hetekig nem csináltak semmit, ami alvásnak tűnt" - emlékezik a kutató. "Ez alapvetően ellentmond annak az elképzelésnek, hogy az alvás elengedhetetlen az agy és a test fejlődéséhez."
A gyilkos bálna alvása jelenség. Fiatalon alig alszanak egyáltalán. Később csak az agya fele szundikál. Valószínűleg soha nem álmodnak. Extravagáns alvási magatartásukkal még az állatvilágban sincsenek egyedül.
Az állatok alszanak, ahogy nőtt a csőrük és az orruk. Az alpesi mormota évente akár hét hónapot is pihen. A zsiráf éjszaka csak négy órát kezel. A djungáriai hörcsögök nappal bénulási állapotba kerülnek, míg éjszaka fürgén fütyülnek a földalatti alagutakon keresztül. A lajhár viszont nem annyira lusta. Kilenc és fél órakor alig alszik tovább, mint az emberek.
Semmi sem tűnik lehetetlennek a hálóteremben és az éjszakai fecskében. És a kutatók rágják az agyukat: Hogyan jön létre a sokszínűség? Mi az alvás egyetemes jelentése, amikor minden állat másképp alszik? A viselkedés nagy spektruma lehetővé teszi következtetések levonását az alvás alakulásáról - mondja Siegel. És még inkább: Siegel ki akarja olvasni az alvás kíváncsiságának mélyebb értelmét az állatok alvási viselkedéséből.
"A fő kérdés az, hogy az anyatermészet miért hozott létre ilyen furcsa jelenséget" - mondja Patrick McNamara, a Boston Egyetem neuropszichológusa. A kutató kollégáival együtt elindított egy projektet az alvás törzsi történetéről. A tudósok már mintegy 150 emlősfaj alvási viselkedését dokumentálták egy adatbázisban. McNamara: "A szex, a vadászat vagy a menekülési magatartással szemben az alvás funkciója nem nyilvánvaló."
A somnológusok céhe már mindenféle csodálatos dolgot összeállított. A békabéka például pimaszul ül ott, de soha nem alszik. A kubai Osteopilus septentrionalis levelibéka, a zebrafish vagy a gyümölcslégy különbözik: néha egyfajta álmosságot éreznek.
Az ember által ismert alvás azonban úgy tűnik, csak emlősöknél és madaraknál létezik. A kutatók már régóta kidolgoztak okos módszereket az alvók lehallgatására. Elektródákat ültetnek be az állatok agyába, hogy a gondolkodó szerv aktivitását elektroencefalogramként (EEG) rögzítsék. A viselkedéskutatók aprólékosan rögzítik, mennyire erős az álmodozó patkányok erekciója, akár éjszaka cserélnek lángot a flamingók, akár alvás közben milyen gyakran rángatóznak az oroszlánok.
Magasan fejlett kémkedési technikát alkalmaznak. A Tasmaniai Egyetem kutatói ultrahangos szondákkal és nyomkövető eszközökkel figyelték meg az ausztrál rövidszámlájú sündisznókat a hibernációs negyedükben. Felfedezték, hogy a hímek gyakran hamisítanak alvó nőstényeket. A nem megfelelő időben történő szex növeli annak esélyét, hogy a rendbontók saját utódokat kapjanak.
Más tudósok csúnya megjelenésű kísérleteket használnak annak kiderítésére, hogy az állatok hogyan reagálnak az alváshiányra. Allan Rechtschaffen amerikai alváskutató "diskover-water-method" híres és hírhedt. A vízgyűjtő közepén a tudós egy forgótárcsát szerelt fel, amelyet a medencére véglegesen beépített fal osztott két félre. A kutató patkányt helyezett e felek egyikére. Amikor az állat elalvással fenyegetett, hagyta, hogy a korong forogjon, és ezáltal futásra kényszerítette a patkányt. A következmények végzetesek voltak: az állat lefogyott. Testhőmérséklete emelkedett. Két-három hét múlva halál következett.
"Ördögi eszköz" - kommentálja Siegel - de értékes az alváskutatás szempontjából. Egy ideig biztosnak tartották, hogy az alváshiány végzetes. A tézist azóta cáfolták - mondja Siegel. A kísérleteket egerekkel megismételtük. Egyik sem halt meg. A kutatók patkányokat tettek egy futópadba, amely akkor kezdett futni, amikor az állatok elfáradtak. Egy patkány sem halt meg - mondja Siegel. A szakértők még madarakat is kergettek a kerítésen, hogy megfosztják őket az alvástól. Hetek óta. - Semmi - mondja Siegel -, még fogyás sem.
Az agyhullám-mérések eredménye hasonlóan változó. A kutatók különbséget tesznek az alvás különböző fázisai között, például a mély alvás, amelyben az agy kvázi pihen és hosszú hullámú elektromos impulzusokat produkál, valamint az úgynevezett REM alvás ("Rapid Eye Movement"), amelynek hatására a szemgolyók hevesen megrándulnak a zárt fedél mögött és élénken Az álmok kéz a kézben járnak.
Sok biológus úgy véli, hogy a REM alvás segíti a tanulást és fontos az agy fejlődéséhez. Valójában szinte minden újszülött emlős sokat alszik; az álom alvás aránya szokatlanul magas számukra. De mi van a kaliforniai orkababával, Kaliával? Mi a helyzet a delfinekkel, akiket több évtizedes intenzív palackorrú delfinek alváskutatása után még mindig nem kaptak el álmodni? Ehelyett az állatok csak az agyuk egyik felével alszanak, ha egyáltalán. Míg a gondolkodó szerv egyik felében az idegsejtek hevesen tüzelnek, a másik felét leállítják. Egy bizonyos ponton az inaktív oldal felébred, a másik elalszik.
Vagy a madarak: az amerikai fiziológus, Niels Rattenborg, a bajor Seewiesenben található Max Planck Ornitológiai Intézetből néhány évvel ezelőtt megfigyelte, hogy az észak-amerikai borzok is nagyon kevés alvással tudnak boldogulni. Ketrecekben tartott madarakat a vonulás idején zavargások fogták el. "Izgatottan ugráltak előre-hátra, és egyszerűen hiányolták alvásuk kétharmadát" - számol be a kutató.
Rattenborg most azt próbálja kideríteni, hogy a madarak valóban alvás nélkül élnek-e meg a költözés során, vagy repülés közben egy vagy két szundit szünetelnek-e. Tavaly a kutató és csapata rózsa seregélyeket helyezett el egy 20 méter hosszú szélcsatornában. Aztán beindították a zúgó gépet. Elölről hat szélerővel a madaraknak el kellett menniük.
A tollállatok szunnyadtak az órákig tartó próbarepülés során? - Nem - mondja Rattenborg -, de utána még inkább. A kutató most vad fregattmadarakon akarja ellenőrizni az eredményeket. Apró EEG felvevőket viselnek a fejükön. Az eszközöket úgy tervezték, hogy rögzítsék az agy aktivitását a repülés alatt.
A kiváló repülőgépek akár egy hétig is a levegőben tartózkodnak a nyílt tengeren tett horgászútjaikra. Autopilótára vált? Rattenborg szerint ez lehetséges. A delfinekhez hasonlóan a madarak is fél aggyal aludhatnak. Az ébren lévő félgömbhöz rendelt szem nyitva marad. "Az agy egyik fele helyreáll, a másik éber marad" - mondja a kutató. Ő már megfigyelte a furcsa jelenséget a vadkacsákban. Ha csoportosan alszanak, a kint ülő állatok mindig éberen figyelik a világot. A kacsák hébe-hóba megfordulnak, és a másik oldalon alszanak tovább.
Az extrém alvók listája folytatható. Szinte minden tengeri emlős mestere a kevés alvásnak a tengeren: A rozmárok több mint 80 órán keresztül ébren lehetnek anélkül, hogy fel kellene térniük. A spermabálnák naponta legfeljebb két órát alszanak, függőlegesen lebegve a vízben. A füles tömítések viszont úgy tűnik, hogy tetszés szerint képesek előre-hátra váltani a különféle alvási módok között. Az állatok az óceánban folytatott vadászati expedícióik során nyilvánvalóan csak az agyuk felével alszanak, mint a delfinek - jelenti Oleg Lyamin biológus a moszkvai Utrischki delfináriumból. REM alvás nélkül is megteheti hetekig. A szárazföldön a mély alvás és az álom fázisai ismét váltakoznak.
Az alvók között a szélsőségesek nem sokat tesznek. Amikor Kalifornia és Arizona sivatagában hideg lesz, például Hölchoko, az "alvó" eltűnik sziklafülkékben vagy kaktuszok alatt. Testhőmérséklete ezután 40 körülről mindössze 5 fokra csökken. Csak amikor a rovarok tavasszal repülnek, akkor emelkednek fel újra a levegőbe. A téli éjszakai fecske az állandó alvó neve, alig 50 gramm, és a téli alvás a jelenség. Valószínűleg ez a legradikálisabb módja a test készenléti állapotba helyezésének. A hideg, az élelmiszerhiány vagy a vízhiány miatt az emberek energiatakarékos üzemmódba menekülnek. A trópusi virág denevérek és a kolibri megfagynak, ha hiányzik a nektárt tartalmazó virág. A madagaszkári félmajmok eltelik a száraz évszakot, a kaliforniai földi mókusok alszanak az izzó nyáron.
A leállítás az élet titka a legkisebb lángon. "Az anyagcsere nagyrészt ki van kapcsolva" - mondja Gerhard Heldmaier, a Marburgi Egyetem zoofiziológusa. A kis állatok ezzel akár 98 százalékos energiát is megtakaríthatnak. Az agyban bekövetkező változás különösen radikális - az energia ébrenlét par excellence. "Az agyi aktivitás már nem látható az EEG-n" - mondja Heldmaier, egy olyan állapot, amely meghatározza az emberek agyhalálát. Az agytörzsnek csak néhány területe marad aktív.
A természet szinte abszurditásig tolta az élet és a halál határát. A téli alvók között szélsőséges az északi-sarki mókus. Amikor Alaszka északi részén közeledik a tél, a föld alá görbül és megfagy. A padló hőmérséklete mínusz 18 Celsius-fokra csökken. De az állat ellenáll. Mínusz 2 foknál stabilizálja testhőmérsékletét - anélkül, hogy megfagyna a vér. A biológusok ezt a képességet "túlhűtésnek" nevezik.
Ez még mindig alszik? Pontosan azért, mert a hibernálás során az agy szinte teljesen kikapcsol, sok biológus nem tartja összehasonlíthatónak a jelenségeket. De Siegel párhuzamokat lát. A goferek hibernálása, a téli éjszakai fecske szigorúsága, a delfinek féloldalas alvása mindenekelőtt az állatok életkörülményeihez való alkalmazkodás.
"Az ökológiai tényezők figyelemre méltóan befolyásolják az állatok alvási szokásait" - erősíti meg McNamara neuropszichológus. A zsiráfok vagy az elefántok keveset alszanak, mert sok időre van szükségük ahhoz, hogy elegendő zöld takarmányt töltsenek be. Az oroszlánoknak vagy más ragadozóknak viszont nem kell sokáig ébren lenniük: egyetlen vadászattal fedezhetik napi táplálékigényüket, majd energiatakarékos módba kapcsolhatnak. A tengeren élő madarak viszont, amelyek nagy távolságokat tesznek meg a víz felett, nem tudják csökkenteni az alvásukat a minimumra.
Vagy a nagy barna denevér: akár 700 példányú telepekben az állat Észak- és Közép-Amerikában telepedik le - és hatalmasat lóghat. A csapongás akár 20 órát is alszik naponta. Csak az esti órákban válik aktívvá, és rovarokra vadászik. "Az ütő rosszul lát a nap elején, nincs elegendő enni, és madarak támadása fenyegeti" - mondja Siegel.
Siegel úgy véli, hogy az alvás azért alakult ki, mert lehetővé teszi az energiatakarékosságot és a veszélyek elkerülését. És a kutató azt is gondolja, hogy tudja, hogyan jött létre a jelenség. Több mint tíz évvel ezelőtt expedíciója az állatok ágyneműjén át az ausztrál kacsacsőrű alvóbarlangjába vitte. A tojást tojó egyedi minta - egyfajta kacsa és hód czimer - az emlősök gyökereinél található. A csodálatos dolog: Az Ornithorhynchus anatinus alvási idejének 60 százalékát REM-alvással tölti. A villám ekkor villogott szunnyadó elméjében. Csőre úgy mozog, mintha egy álomszerű zsákmánykeresésben lenne. Az agya azonban másként viselkedik, mint a patkány vagy az ember. Míg a REM alvás az agy elülső régióiban is észrevehető a megnövekedett izgalmak miatt, a platypus fejében a tűzijáték az agy szárára korlátozódik, amely az agy legrégebbi része.
"Úgy tűnik, hogy a REM alvás gyökerei egy létfontosságú, primitív agyműködésben vannak" - mondja Siegel, és messzemenő következtetéseket von le. Lehetséges, hogy elsősorban a REM alvás az alvás eredete? A kutató folytonosságot lát. A REM alvás először az evolúció során jelent meg. Az agyi aktivitás hasonlít az ébrenlétre. Csak az izmokat állítják le. A későbbi mély alvási fázisban az agy is megpihen. Végül a téli alvókban a gondolkodó szerv teljesen gömbölyű. Az energiatakarékosság maximális. Így alakulhatott ki az alvás.
Az alvás tehát nem más, mint az ébrenlét megtakarítási alternatívája, egy olyan állapot, amelyre az állatok mindig törekednek, amikor nincs jobb dolguk?
"Nem hiszem, hogy az alvásnak létfontosságú élettani funkciója lenne" - mondja Siegel. "Az állatok egyszerűen alszanak, amikor nem kell ébren lenniük." De a kutató bizonyos ellentmondásban van az ilyen tézisekkel. Számos publikáció azt sugallja, legalábbis embereknél, hogy alvás nélkül az agy szenved, és súlyos pszichológiai és neurológiai károsodások lépnek fel.
Siegel elfogadja ezeket az eredményeket. De kételkedik abban, hogy valóban elfogják-e az alvás alapvető funkcióját. Mert ha az alvás olyan fontos az agy számára, akkor hogyan lehet, hogy néhány állat úgy tűnik, alig boldogul nélküle?
"A bálnák és a delfinek az összes legnagyobb agyú állatok közé tartoznak - mondja a kutató -, és felnőnek, és valószínűleg sokat tanulnak anélkül, hogy valaha is aludnának rendesen."
Az olyan orkák babáknak, mint Kalia a San Diego-i SeaWorld Parkból, ébren kell maradniuk életük első heteiben: "Különben halálra fagynak, elveszítik anyjukat vagy cápaeledellé válnak."
"Valahogy úgy tűnik, hogy ezek az emlősök megtalálták a módját a tartós alváshiány kezelésére" - mondja Siegel. Mintha téziseit bizonyítaná, intézete szomszédos szobájába vezet. A sápadt állati agy nagy formájú üveghengerekben bukkan formalinba. "Elefánt, tigris, delfin, beluga bálna, fóka" - Siegel járkál a polcokon. "Ah, itt van" - mondja, és műanyag kesztyűt vesz fel, és az egyik edényből kiveszi egy gyilkos bálna impozáns agyát.
- Csak nézze - mondja a kutató -, akkora - és az állat gyakorlatilag soha nem alszik!