Этот непредсказуемый покой, зависящий от сиюминутных условий, означает: отдых рыб и земноводных носит характер приспособления. Рыбы часто живут в мутных или глубоких водах — там просто не существует разницы в яркости дня и ночи. Значит, рыбам почти не нужно зрение. Спрятаться от хищников, найти пищу и половых партнеров им помогают запахи и навигация при помощи электромагнитных полей — вот они как раз критически важны.
Те немногие виды рыб, которые уже изучены в лаборатории, продемонстрировали поведение, характерное для сна: периодическое затихание и повышение двигательной активности после введения кофеина; нарушение поведения после лишения сна. Но оно вызывает все-таки не особо сильный стресс и отскок. Рыбы, живущие в коралловых рифах, двигаются без остановки днем и ночью, но предполагается, что они просто способны плавать во сне.
По амфибиям научной информации еще меньше. Американская лягушка-бык, крупное дневное земноводное, демонстрирует циркадные вариации в поведении. Ее реакция на стимуляцию чувств оказалась в покое выше, чем в более активный период. Это позволило предположить, что сон у земноводных подавляется из-за их большей физической уязвимости.
Однако исследование маленькой древесной лягушки (кубинской квакши)
В отличие от рыб и земноводных, у пресмыкающихся, птиц, млекопитающих поверхность тела сухая и водонепроницаемая. Эмбрион у них находится в амниотическом пузыре, где достаточно тепла, влаги и питания. Эти приспособления позволяют наземным позвоночным селиться в местах, весьма удаленных от больших и маленьких водоемов.
Суша на нашей планете некогда представляла собой огромный континент — мы называем его Пангея. Водная среда 315 миллионов лет назад кишела жуткими плотоядными позвоночными и беспозвоночными, но обширную твердь уже опробовали первые рептилии. Тогда это был рай изобилия, полный растений и насекомых, — исключение не составляла даже Антарктида.
Судя по окаменелым зубам, найденным в Новой Шотландии (Канада), первые рептилии были насекомоядными и походили на современных ящериц. Первоначально вокруг них отсутствовали хищники, а пищи было вдоволь. Рептилии быстро развились в разные виды и заняли самые различные экологические ниши. Однако для всех был характерен цикл свет — темнота.
Прозрачность воздуха и периодическое обилие света способствовали эволюции все более сложной и мощной зрительной системы у наземных позвоночных. Главное достоинство зрения — способность воспринимать других существ и предметы на расстоянии.
Однако периодическое отсутствие света создает проблему: затрудняет добычу пищи и значительно повышает риск нападения хищников. По сей день почти для всех травоядных наземных позвоночных нормально прятаться с наступлением темноты и собираться вместе на ночной сон. Поэтому, возможно, медленный сон, снижающий скорость метаболизма и существовавший в примитивной форме уже у первобытных рыб и земноводных, развился и у наземных позвоночных — как побочный эффект потребности прятаться от хищников.
Искать пищу, сидя в норе, невозможно, и наземные позвоночные эволюционировали таким образом, чтобы подолгу оставаться неподвижными, снизив температуру тела и расход энергии, а иногда даже достигая состояния оцепенения.
Во сне частота мозговых волн снижается до 50%, то есть происходит их замедление при одновременном увеличении длины и амплитуды. Мы называем это состояние медленным сном. Способность сохранять все тело в неподвижности эволюционировала вместе с медленным сном, при котором клетки как бы на мгновение замирают, приглушая свою функциональную активность.
Трудно предположить, какие именно события привели к эволюции быстрого сна — фазы, для которой характерны самые яркие сновидения. Какое-то время считалось, что различие между медленным и быстрым сном сформировалось в триасовом периоде (225 миллионов лет назад), когда эволюционировали общие предки всех млекопитающих. Это были ночные насекомоядные, похожие на нынешних мелких грызунов. Гипотеза была основана на предположении, что у пресмыкающихся и птиц нет фазы быстрого сна. Такое мнение преобладало среди экспертов в течение нескольких десятилетий.
Однако состояние высокой активности мозга при минимальной активности тела, которое до недавнего времени считалось исключительным свойством млекопитающих, сегодня выявлено у нескольких видов птиц и рептилий и задокументировано.
Какое-то время велись споры по поводу существования фазы быстрого сна у ехидны, странного насекомоядного млекопитающего из Австралии и Новой Гвинеи. У ехидны есть защитные иглы и хоботок, предназначенный для извлечения из земли и укрытий муравьев, термитов, червей и личинок.
Предполагаемое отсутствие быстрого сна у этого вида было бы не более чем курьезом, но ехидна принадлежит к отряду
Более поздние электрофизиологические исследования продемонстрировали наличие быстрого сна и у ехидны, и у другого однопроходного животного — утконоса. Он способен проводить в этом состоянии 8 часов в день — это самый продолжительный быстрый сон, когда-либо наблюдавшийся среди всех видов.
У страуса — птицы, больше всего напоминающей предка всех птиц, режим сна очень схож с режимом сна утконоса. Полученные данные подтверждают гипотезу о едином происхождении быстрого сна, характерного для наземных позвоночных. Таким образом, отделение медленного сна от быстрого могло произойти за 75 миллионов лет до триаса, в каменноугольный период, когда предки земноводных и рептилий вторглись на сушу.
Если вышеизложенное верно, то весьма вероятно, что динозавры — разнообразного размера рептилии, господствовавшие на планете 230 миллионов лет назад, — спали и видели сны так же, как современные птицы, их ближайшие потомки. Это был циклический сон со скорым, нерегулярным чередованием медленного и быстрого сна.
Артефактов, которые могли бы подтвердить эту гипотезу, конечно же, не существует. Однако в западном Китае были обнаружены останки двух троодонтидов, пернатых динозавров начала мелового периода, филогенетически близких к птицам. Окаменелости имели позу спящей птицы — с подогнутой шеей, со спрятанной под передней конечностью-пракрылом головой. Казалось, смерть настигла их во сне.
Возникает соблазн предположить, что быстрый сон сыграл значимую роль в господстве динозавров на планете. Присутствие фазы быстрого сна у столь разных видов свидетельствует о наличии очень важной физиологической выгоды. Какую функцию мог выполнять быстрый сон? Какие факторы естественного отбора повлияли на его формирование?
ebooksa