Biologie: Ruhen wie ein Fisch

Wer nicht oder zu wenig schläft, dem geht es nicht gut. Das gilt nicht nur für Menschen und andere Säugetiere, sondern auch für Reptilien, Vögel und Fische. Eine gerade in der Fachzeitschrift Nature veröffentlichte Untersuchung deutet jetzt darauf hin, dass nicht nur der Schlaf an sich ein uraltes grundsätzliches Prinzip des Lebens ist, sondern auch die Art zu schlafen.

Vom Menschen und vielen anderen Lebewesen ist bekannt, dass sich Tiefschlafphasen mit sogenannten REM-Phasen (Rapid Eye Movement) abwechseln, die so heißen, weil sich dabei die Augen des Schlafenden schnell hin- und herbewegen. In den Tiefschlafphasen synchronisieren sich die Neuronen im Gehirn, sodass Wellen elektrischer Aktivität das Gehirn fluten. Während der REM-Phasen ist das Gehirn dagegen fast so aktiv wie im Wachzustand und Menschen, die man in dieser Phase aufweckt, berichten fast immer, dass sie gerade geträumt haben.

Einem internationalen Forscherteam um Philippe Mourrain von der Stanford University ist es jetzt erstmals gelungen, solche Schlafrhythmen auch bei Fischen nachzuweisen, genauer gesagt bei nur zwei Wochen alten Zebrafischlarven. Da die Vorfahren dieser Tiere lange vor den ersten Säugetieren auf der Erde lebten, vermuten die Wissenschaftler, dass auch der in Phasen aufgeteilte Schlaf viel früher entstanden ist, als bisher gedacht - wahrscheinlich schon vor 450 Millionen Jahren.

Schlummernde Zebrafische treiben bewegungslos im Wasser und lassen den Schwanz hängen

Was genau in den verschiedenen Schlafstadien passiert, und warum Schlaf für alle Lebewesen so essenziell ist, ist noch nicht genau bekannt. Allerdings gibt es verschiedene Theorien dazu. Ebenfalls an Zebrafischen haben Wissenschaftler der israelischen Bar-Ilan-Universität erst kürzlich herausgefunden, dass im Schlaf Schäden im Erbmaterial der Nervenzellen repariert werden. Das Team um Lior Appelbaum beobachtete, dass sich im Erbgut der Zebrafische Brüche anhäuften, solange die Tiere wach waren. Schliefen sie, wurde das Erbgut in den Nervenzellen wieder repariert.

Als die Forscher den Fischen Schlaf entzogen, häuften sich die Schäden im Erbgut ihrer Neuronen dramatisch an. Und wenn sie die DNA künstlich mit Chemikalien beschädigten, schliefen die Fische länger und zwar so lange, bis die Schäden repariert waren. Eine wichtige Funktion des Schlafs könnte also sein, die Aktivität in den Neuronen herunterzufahren, sodass Kapazitäten für Reparaturen frei werden.

Auch rein äußerlich ist der Schlaf von Zebrafischen und Menschen so ähnlich, dass sogar Laien einen schlummernden Fisch erkennen können. Die Tiere schweben dann nämlich bewegungslos knapp über dem Boden und lassen ihre Schwanzflosse hängen. Außerdem sind sie schwer zu wecken. Ähnlich wie bei einem Teenager der morgens nicht aus dem Bett kommt, bedarf es auch bei einem tief schlafenden Zebrafisch größerer Störungen, um ihn wieder aufzuwecken.

Allerdings gibt es auch Unterschiede zwischen dem Schlafverhalten von Menschen und Tieren. Am offensichtlichsten sind sie bei der Dauer des Schlafs. Die meisten Menschen schlafen sechs bis acht Stunden pro Tag. Ihre nächsten Verwandten, die Schimpansen, müssen sich dagegen fast zwölf Stunden täglich ausruhen, um fit zu sein. Warum es diese Unterschiede gibt, ist noch nicht genau bekannt. Allerdings haben Forscher herausgefunden, dass sich Menschen 25 Prozent ihrer Schlafenszeit in der REM-Phase befinden. Bei Schimpansen und anderen Primaten sind es nur etwa fünf Prozent. Möglicherweise hat der Mensch durch die Verlängerung der REM-Phase im Lauf der Evolution seinen Schlaf optimiert, sodass er mit weniger Pausen auskommt.