Forskere ved Universitetet i Bonn har funnet tegn på at edderkopper har to tydelige søvnstadier. Det ene ligner REM-søvn, fasen som hos mennesker forbindes med raske øyebevegelser, muskelaktivitet og drømmer.

Under dette stadiet beveget de australske hoppeedderkoppene Portia fimbriata øynene og rykket i musklene. Forskerne understreker samtidig at observasjonene ikke viser om edderkoppene faktisk drømmer.

Studerte en avansert edderkoppjeger

Undersøkelsen ble gjennomført av forskere ved Institute of Organismic Biology ved Universitetet i Bonn. De studerte Portia fimbriata, en liten hoppeedderkopp fra Australia som blir omtrent like stor som en euromynt når den er fullvoksen.

Arten ble valgt fordi den har uvanlig avanserte jaktmetoder. I motsetning til mange edderkopper som hovedsakelig fanger insekter, jakter Portia-arter på andre edderkopper.

Edderkoppene kan blant annet etterligne vibrasjoner fra insekter som har satt seg fast i et nett. Signalene kan lokke en nettbyggende edderkopp mot det som ser ut som et lett bytte, før den i stedet møter en jagende Portia.

Den kompliserte atferden tyder på at edderkoppene har uvanlige læringsevner. Det gjør dem interessante for forskere som undersøker sammenhengen mellom søvn, nervesystemet og kognitive evner.

To klart forskjellige søvnstadier

Forskerne fulgte edderkoppene gjennom flere dager og netter for å undersøke om de faktisk sov, og om søvnen besto av ulike stadier.

Resultatene viste to tydelig forskjellige stadier. Det ene var en rolig hvilefase, mens det andre hadde trekk som minner om REM-søvn hos mennesker og andre virveldyr.

I den REM-lignende fasen gjorde edderkoppene karakteristiske øyebevegelser og muskelrykninger. Det gir støtte til at enkelte trekk ved søvn som tidligere først og fremst er studert hos virveldyr, også kan forekomme hos edderkopper.

Funnene er den første omfattende eksperimentelle bekreftelsen på at edderkopper har ekte, regulert søvn – og ikke bare står stille i perioder med lav aktivitet. Samtidig er det ikke dokumentert at REM-lignende bevegelser betyr at edderkoppene opplever drømmer.

Slik undersøkte forskerne søvnen

Hver Portia fimbriata ble plassert alene i en plastskål med en diameter på 12 centimeter. Forskerne fulgte edderkoppene under ulike lysforhold for å undersøke døgnrytmen og periodene med aktivitet og hvile.

Infrarøde kameraer gjorde det mulig å filme edderkoppene gjennom natten uten synlig lys. Opptakene viste sovestillinger, perioder med ro og episoder med REM-lignende bevegelser.

Forskerne måtte også avgjøre om edderkoppene virkelig sov, i stedet for bare å sitte ubevegelig. Derfor brukte de lydstimuli og målte hvor raskt dyrene reagerte på forstyrrelser. Testene skulle skille søvn fra vanlig inaktivitet.

Et annet viktig forsøk handlet om søvnmangel. Forskerne undersøkte om edderkoppene fikk såkalt «sleep rebound» – altså om de kompenserte for avbrutt søvn ved å sove mer etterpå.

Observasjonene, reaksjonstestene og forsøkene med søvnforstyrrelser ga samlet sterke bevis for at Portia fimbriata har regulert søvn med flere stadier.

Kunne ikke måle hjerneaktivitet

Det er mer komplisert å avgjøre om en edderkopp sover enn å observere et sovende menneske. Edderkopper registrerer omgivelsene på en annen måte enn mennesker, og forskerne måtte først finne en lydstimulus som ga en jevn og sammenlignbar respons.

Forskerne måtte også unngå å anta at øyebevegelsene og muskelrykningene representerte nøyaktig de samme prosessene som ved menneskelig REM-søvn.

En sentral begrensning var at teamet ikke kunne måle hjerneaktiviteten hos edderkoppene. I stedet måtte forskerne identifisere de ulike søvntilstandene ut fra nøye dokumentert atferd.

Det krevde høyoppløselige videoopptak over mange dager og netter, noe som ga store datamengder å analysere. Til sammen gjorde kombinasjonen av atferdsovervåking, reaksjonstester og søvnforstyrrelser det mulig å bygge et detaljert bilde av edderkoppenes søvn.

Kan gi ledetråder om søvnens utvikling

Funnene kan få betydning langt utover studien av edderkopper. Mesteparten av den vitenskapelige kunnskapen om søvn kommer fra forskning på virveldyr, særlig pattedyr og fugler.

Hvis dyr med svært ulike nervesystemer har sammenlignbare søvntrekk, kan det hjelpe forskere med å forstå når og hvorfor ulike former for søvn utviklet seg. Studien åpner også for videre forskning innen atferdsvitenskap, nevrovitenskap og kronobiologi – læren om biologiske rytmer.

Ved å undersøke flere dyrearter håper forskerne å finne ut hvilke trekk som er felles på tvers av arter, og hvilke grunnleggende biologiske funksjoner søvnen kan ha hatt tidlig i evolusjonshistorien.

Forskerne mener videre studier bør omfatte flere dyr med uvanlige tilpasninger eller enklere nervesystemer. Slike sammenligninger kan vise om bestemte søvnmekanismer er utbredt i dyreriket, eller om de har utviklet seg uavhengig i ulike evolusjonslinjer.

Selv etter flere tiår med omfattende søvnforskning er mange grunnleggende spørsmål ubesvart, også om menneskers søvn.

Vil undersøke flere arter og kunstig lys

Teamet ved Universitetet i Bonn utvider nå forskningen for å undersøke hvordan søvn, særlig REM-lignende søvn, varierer mellom ulike edderkopparter.

Forskerne sammenligner også edderkopper som sover i naturlige omgivelser, med edderkopper som observeres i laboratoriet. Målet er å finne ut hvordan omgivelsene påvirker atferden.

Et annet hovedmål er å undersøke forholdet mellom søvn og kognitive evner. Forskerne vil finne ut hva som skjer inne i hjernen hos edderkopper og insekter under søvn, og om ulike søvnstadier bidrar til læring og andre mentale prosesser.

Miljøendringer er også et viktig tema. Teamet planlegger å undersøke hvordan klimaendringer og menneskelig aktivitet, særlig kunstig lys om natten, kan forstyrre søvnmønsteret hos edderkopper og andre leddyr.

Studien viser foreløpig at en liten hoppeedderkopp kan ha en overraskende kompleks søvn. Om den faktisk drømmer, er fortsatt ukjent.