Können Sie nicht schlafen? Fliegen auch nicht

Fragen Sie zehn Studenten, wie viel sie schlafen, und Sie werden zehn verschiedene Antworten erhalten. Obwohl es allgemein anerkannt ist, dass acht Stunden Schlaf ein gutes Ziel sind, sind sich Wissenschaftler nicht sicher, wie viel Schlaf für das Überleben notwendig ist. Schlaf ist schlecht verstanden, besonders wenn man bedenkt, dass Schlaf fast ein Drittel unseres Lebens ausmacht. Aber da jedes Tier zu schlafen scheint, schließen Wissenschaftler oft, dass es irgendeine notwendige biologische Funktion haben muss. Ein Forscherteam am Imperial College London hat jedoch gezeigt, dass die gemeine Fruchtfliege in der Lage ist, ihr gesamtes natürliches Leben mit kaum Schlaf zu überleben.

In früheren Studien wurden Tiere – darunter Ratten, Kakerlaken, Tauben, Hunde und Fruchtfliegen – wochenlang gewaltsam wach gehalten, und alle schienen einen frühen Tod zu sterben. Eine genauere Untersuchung dieser Experimente zeigt jedoch, dass die Methoden, mit denen die Tiere wachgehalten wurden, oft stressig und gewalttätig waren, vom Einfangen von Kakerlaken in einem endlosen Hamsterrad bis hin zum Abführen von Hunden in den Tod. Daher konnten diese Studien nicht schlüssig beweisen, dass der Schlafentzug die Todesursache war und nicht der Stress durch die Maßnahmen, mit denen die Tiere wachgehalten wurden.

Forscher kombinierten kürzlich moderne Technologie und die Macht der Statistik, um ein besseres Fruchtfliegenexperiment zu entwerfen. Für dieses Experiment wurden einzelne Fruchtfliegen in einer engen Röhre gefangen, während eine hochauflösende Videokamera ihre Bewegungen mit einem maschinellen Lernalgorithmus verarbeitete. Die Forscher konnten feststellen, wann die Fliege schlief, wach war oder „Mikrobewegungen“ ausführte, wie z. B. das Reiben der Hände aneinander. Anstatt die Fliegen manuell von Studenten überwachen zu lassen, würde das System automatisch erkennen, ob eine Fliege eingenickt ist, wodurch Tausende von Fliegen ohne menschliche Aufsicht untersucht werden könnten. „Hätten wir dieses Experiment mit einer kleineren Anzahl von Fliegen durchgeführt, hätten wir ganz andere Ergebnisse gesehen“, sagt Giorgio Gilestro, der leitende Forscher, und erklärt, warum noch nie schlaflose Fliegen gefunden wurden.

Zunächst verfolgten die Forscher nur, wie viel Zeit jede Fruchtfliege mit Schlafen verbrachte – durchschnittlich zehn Stunden pro Nacht bei den männlichen Fruchtfliegen und fünf bei den Weibchen. Dieser Geschlechtsdimorphismus erklärt sich vor allem dadurch, dass die weiblichen Fruchtfliegen häufiger fressen müssen, da sie mehr Eiweiß zur Eiablage benötigen. Interessanterweise schliefen drei der 1.366 beobachteten Fliegen weniger als zwanzig Minuten in einem Zeitraum von vierundzwanzig Stunden. Diese schlaflosen Fliegen sind nur ein kleiner Teil der untersuchten Fliegen, aber sie zeigen, dass Schlaf vielleicht nicht so notwendig ist, wie bisher angenommen.

Danach wurden die Fruchtfliegen in eine spezielle Röhre gesteckt, an der ein kleiner Rotor befestigt war. Jedes Mal, wenn die Videokamera, die die Fliegen verfolgte, einen Bewegungsmangel von mehr als zwanzig Sekunden bemerkte, drehte sich die Röhre, in der sich die Fliegen befanden, für eine Sekunde schnell. Dieser Prozess würde die Fruchtfliege aufwecken und gleichzeitig „versuchen, die Stresskomponente zu entfernen“, sagte Gilestro. Infolgedessen überlebten die 160 Fruchtfliegen, die dieser Behandlung ein Leben lang unterzogen wurden, genauso lange wie ihre nicht schlafentzogenen Partner.

Warum also sollten wir evolutionär Nervenbahnen entwickeln, die zum Schlaf führen, einem Zustand, der uns stundenlang unbeweglich und besinnungslos macht, wenn es nicht absolut notwendig ist? Eine mögliche Erklärung ist, dass es mehrere Stufen des Schlafs gibt und die Fruchtfliegen nur das absolute Minimum zum Überleben erreicht haben. Grundsätzlich wird eine bestimmte Menge an Schlaf benötigt, um grundlegende biologische Prozesse aufrechtzuerhalten, wie z. B. das Ausschwemmen von Giftstoffen aus dem Gehirn. Eine zweite Stufe des Schlafes ermöglicht kognitive Höchstleistungen und schnellere Reaktionszeiten. Eine dritte Stufe des Schlafs dient in erster Linie dem Komfort, aber auch dem Schutz der Tiere vor Raubtieren. Die meisten Tiere haben ein Nest oder ein Zuhause, zu dem sie zurückkehren, weit weg oder abgeschirmt von Gefahren. Ein regelmäßiger Schlafrhythmus ermöglicht es dem Tier, in einer sicheren Umgebung zu bleiben, anstatt von einem umherstreifenden Raubtier gefangen zu werden.

Beide, die von Natur aus schlaflosen Fliegen und die Fähigkeit der Fliegen, ohne Schlaf zu überleben, sind faszinierende Ergebnisse, die in naher Zukunft getestet werden sollen. Leider bedeutet diese neue Forschung nicht, dass Studenten die ganze Nacht durchschlafen können, ohne Konsequenzen zu haben. Zahlreiche Studien an Menschen zeigen, dass eine verringerte Reaktionszeit und kognitive Funktion mit verlorenem Schlaf zusammenhängt. Die Entdeckung schlafloser Fliegen in der Natur könnte jedoch dazu führen, dass wir besser verstehen, warum wir Menschen – und in der Tat alle Tiere – überhaupt schlafen müssen.