Plankton kan også få jetlag
Utviklingen av menneskets døgnrytme startet trolig for flere hundre millioner år siden – i havet.
Melatonin er et hormon som spiller en nøkkelrolle i døgnrytmen vår. Det gjør oss søvnige.
Hormonet gjør at vi får jetlag når vi flyr på tvers av tidssoner. Mørket sender nemlig signaler til hjernen om å produsere melatonin, mens dagslys sender motsatt signal, og vi kvikner til igjen fordi melatoninproduksjonen stopper.
Så godt som alle dyr har dette hormonet, ikke bare virveldyr.
Men hvilken rolle spiller melatonin hos andre organismer? De som ikke finner seg en krok og snorker seg gjennom natta. Og hvordan utviklet hormonet seg til å bli det søvndyssende hormonet det er i oss?
For å bli klokere på dette har forskere ved European Molecular Biology Laboratory i Tyskland studert aktiviteten i gener involvert i produksjonen av melatonin i larvene til Platynereis dumerilii, en dyreplankton som finnes i alle verdens hav. Den er en svært gammel organisme, ansett som en levende fossil.
Gjennom døgnet forflytter larvene seg fra havbunnen opp til overflaten og ned igjen ved hjelp av flimmerhår som beveger seg i en rytmisk bevegelse.
De er nærmest overflaten på natten for å spise, og synker ned til bunnen før solas farlige UV-stråler tar tak.
Larvenes indre klokke
Forskerne oppdaget at larvene produserer melatonin kun på natten, ikke når de ble eksponet for lys, akkurat som vi.
– Vi fant at en gruppe multifunksjonelle celler i larvene, som både registrerer lys og lager melatonin, sier Detlev Arendt i en pressemelding.
Disse cellene bruker melatonin for å regulere aktiviteten i noen andre nerveceller, de motoriske nervecellene, de som styrer fimmerhårenes bevegelser.
Spesialiserte nevroner
Maria Antonietta Tosches, også en av forskerne bak studien, oppdaget en gruppe spesialiserte nerveceller som reagerer på melatonin.
Med hjelp av molekylære sensorer har hun sett på aktiviteten i disse nevronene i larvens hjerne, og sett at den forandres drastisk mellom natt og dag.
Nattproduksjonen av melatonin gjør at det går lenger og lenger tid mellom hvert slag fimmerhårene tar. Larven synker sakte men sikkert mot havbunnen.
På dagen produseres ikke melatonin, og flimmerhårene tar ikke disse pausene, larven begynner sakte ferden oppover igjen – og er fremme ved solnedgang.
Får jetlag
– Når larvene eksponeres for melatonin på dagen, skifter de over til natt-rytme, akkurat som om de hadde jetlag, sier Tosches.
Forskerne mener dette tyder på at de melatonin-produserende cellene i larvene er evolusjonære sletninger med cellene som styrer døgnrytmen i våre hjerner.
Celler som altså først oppsto i havet, hundrevis millioner av år siden – på grunn av behovet for å skjerme seg mot sola.
Referanse:
Maria Antonietta Tosches m. fl.:Melatonin signaling controls circadian swimming behavior in marine zooplankton (2018) Cell, doi.org/10.1016/j.cell.2014.07.042
