Nach wie vor ist unklar, warum die Evolution den Schlaf hervorgebracht hat. Wieso schlafen körperteile ein. Wieso schlafen wir?
Während Lebewesen schlafen, sind sie völlig wehrlos und nicht imstande, Nahrung zu sich zu nehmen und sich fortzupflanzen. Trotzdem gibt es kein höher entwickeltes Lebewesen, das ganz ohne Schlaf auskommen würde. Selbst Fruchtfliegen machen in ihrem kurzen Leben gelegentlich ein Auge zu. Die Zweizehenfaultiere gönnen sich den Luxus, jeden Tag ungefähr 20 Stunden schlafend zu verbringen. Raubtiere wie Löwen, Tiger oder Jaguare gönnen sich immerhin mehr als 12 Stunden Schlaf täglich. Allenfalls einige wenige Stunden Schlaf können sich hingegen solche Pflanzenfresser leisten, die ständig vor Raubtieren auf der Hut sein müssen.
Warum brauchen manche Lebewesen sehr viel, andere sehr wenig Schlaf?
Warum es zwischen den Tierarten dermaßen starke Abweichungen bei der durchschnittlichen Schlafdauer gibt, ist nach wie vor nicht völlig geklärt. Doch ohne Zweifel spielen hier unterschiedliche Lebensbedingungen eine wesentliche Rolle. Offensichtlich sind Raubtiere in der Regel Langschläfer, weil es sie verhältnismäßig wenig Zeit kostet, sich ihre kalorienreiche fleischliche Nahrung zu beschaffen. Außerdem ist für Raubtiere das Risiko relativ gering, dass sie zur Schlafenszeit anderen Raubtieren, die auf der Suche nach einem saftigen Happen sind, zum Opfer fallen. Hingegen fehlt etlichen Pflanzenfressern die Zeit für ausgedehnte Schlafphasen, weil sie den Großteil des Tages damit beschäftigt sind, sich mit gigantischen Mengen von kalorienarmen Gräsern oder Blättern den Bauch vollzuschlagen. Allein deswegen bleiben Elefanten Tag für Tag 20 Stunden wach. Hinzu kommt, dass die meisten Pflanzenfresser Räuber zu fürchten haben und sich deswegen mit einem kurzen, leichten und häufig unterbrochenen Schlaf begnügen müssen. Dass Pflanzenfresser wie die Faultiere sich derart lange aufs Ohr legen, hängt damit zusammen, dass sie über einen sicheren Unterschlupf verfügen, in den sie sich zum Schlafen zurückziehen können. Mit der Dauer und Intensität seines Schlafs liegt der Mensch genau in der Mitte zwischen den Raubtieren und den von ihnen gejagten Pflanzenfressern.
Eine Fülle von Indizien sprechen dafür, dass dem Schlaf eine biologische Schlüsselfunktion zukommen muss. Doch bis heute ist das Rätsel nicht gelöst, welche Funktion ihm die Evolution zugedacht hat.
Hat der Schlaf die Funktion, das ökologische Gleichgewicht aufrechtzuerhalten?
Nach der ökologischen Theorie, zu deren bedeutendsten Verfechtern der amerikanische Biologe Jerry Siegel (Universität von Kalifornien) gehört, soll der Schlaf in erster Linie dazu dienen, Tiere zu veranlassen, zu den Tageszeiten untätig zu bleiben, wenn sie die schlechtesten Aussichten haben, Nahrung zu finden, und wenn das Risiko für sie am größten ist, auf ihre Feinde zu treffen.
Gegen diese waghalsige Erklärung spricht jedoch allein schon der Umstand, dass eine beträchtliche Zahl von Tierarten ihren Wach-Schlaf-Zyklus das ganze Jahr hindurch beibehält, obwohl sich ihre Lebensbedingungen von Jahreszeit zu Jahreszeit stark verändern. Nicht weniger waghalsig ist die Behauptung, dass der Schlaf die Aufgabe hätte, das ökologische Gleichgewicht aufrechtzuerhalten. Demnach hätte die Evolution den Raubtieren einen langen Schlaf verordnet, die die Bestände ihrer Beutetiere durch Überjagung gefährden könnten. Die tatsächlichen Schlafgewohnheiten etlicher Tierarten – angefangen mit den Zweizehenfaultieren – stehen aber in krassem Widerspruch zu dieser Hypothese.
Dient der Schlaf dazu, Energie einzusparen?
Des weiteren gibt es die Hypothese, dass der Schlaf ein Mechanismus zur Senkung des Energieverbrauchs sei. Diese Annahme hat einiges für sich. Menschen profitieren allerdings kaum von diesem Effekt, und die Kalorienmenge, die allein durch das Dösen eingespart wird, ist nahezu ebenso groß. „Der Mensch spart in acht Stunden Schlaf gerade mal die Energie eines Toastbrotes“, sagt Jürgen Zulley vom schlafmedizinischen Zentrum der Universität Regensburg. Trotzdem ist für warmblütige Tiere, die reichlich Energie aufwenden müssen, um eine Körpertemperatur oberhalb der Umgebungstemperatur aufrechtzuerhalten, offenbar selbst eine geringe Senkung des Verbrauchs ein Vorteil im Überlebenskampf. Tatsächlich schlafen etliche solcher Säugetiere, die die kalten Klimazonen bewohnen und die aufgrund ihres ungünstigen Verhältnisses zwischen Körperoberfläche und Körpervolumen rasch auskühlen, ungewöhnlich lange.
Die Sparhypothese tut sich allerdings schwer damit zu erklären, warum auch die wechselwarmen Reptilien und Amphibien und warum sogar Wirbellose wie Krebse, Bienen oder Fruchtfliegen auf die eine oder andere Weise schlafen. Ansonsten gilt: Nicht durch herkömmlichen Schlaf reduzieren Tiere in beträchtlichem Maße ihren Energieverbrauch, sondern durch den Winterschlaf, die Winterruhe, die Winterstarre oder den Sommerschlaf.
Dient der Schlaf der Regeneration des Körpers?
Dass der Schlaf es dem Körper ermöglichen soll, sich zu regenerieren, ist eine schlüssige Hypothese, die sich auf zahlreiche Befunde berufen kann. Offenkundig beschleunigt sich während des Schlafs das Wachstum der Zellen, verschiedene Reparaturmechanismen sind am Werk, Stoffwechselprodukte, die sich tagsüber angesammelt haben, werden abgebaut, und das Immunsystem nutzt die Nachtstunden dazu, seine Abwehrkräfte zu verstärken. Doch bis heute ist nicht eindeutig bewiesen, dass Menschen, die ständig schwere körperliche Arbeit leisten, besonders viel Schlaf benötigen.
Soll der Schlaf das Verarbeiten und Speichern von Informationen erleichtern?
Junge Zebrafinken lernen das Singen, indem sie sich ausgiebig mit den Gesangskünsten eines älteren Vorbildes beschäftigen. Zunächst hören sie ihm wochenlang aufmerksam zu und prägen sich die Gesangsmuster ein. Erst danach versuchen sie sich selbst als Sänger, wobei sie an ihren Gesängen so lange feilen, bis sie mit den Vorlagen nahezu vollkommen übereinstimmen. Wie der Psychologe Sylvan Shank und der Biologe David Margoliash (Universität Chicago) kürzlich herausgefunden haben, macht der Zebrafinken-Nachwuchs beim Singenlernen die größten Fortschritte, wenn er schlummert. Die gleichen Gruppen von Neuronen, die aktiv sind, wenn die Jungvögel tagsüber ihre Gesangsübungen absolvieren, arbeiten nämlich auch nachts auf Hochtouren. „Wir glauben, dass die Vögel vom Singen träumen. Sie können anscheinend speichern, welche Nervenzellen tagsüber beim Singen aktiv sind, und proben dann nachts,“ erklärt Daniel Margoliash.
Es scheint, dass auch Menschen die entscheidenden Dinge im Schlaf lernen. Nach den Erkenntnissen des Lübecker Schlafmediziners Jan Born ist das Gehirn immer dann, wenn das Bewusstsein ausgeschaltet ist, damit beschäftigt, Informationen vom Kurzzeitgedächtnis ins Langzeitgedächtnis zu überführen, sie miteinander zu vernetzen, sie einzuordnen und zu bewerten; außerdem treibt es die Aneignung und Vervollkommnung von Fertigkeiten voran, indem es die ihnen zugrundeliegenden Handlungsprogramme immer wieder abspulen lässt. Einige Befunde deuten zudem darauf hin, dass im Gehirn während der Schlafphasen Wartungsarbeiten durchgeführt werden, in ihm aufgeräumt und es von nutzlosen synaptischen Verbindungen entrümpelt wird. „Jeden Tag,“ erklärt der Neurowissenschaftler Giulio Tononi (Universität Wisconsin), „lernen wir mehr, als wir glauben. Tonnen von Erfahrungen hinterlassen Spuren, indem sie Synapsen verändern, meist verstärken. Es ist wunderbar, dass man so viele synaptische Spuren im Hirn haben kann, aber sie haben ihren Preis: Synapsen brauchen Proteine und Fett, Platz und Energie.“
Dadurch, dass im Schlafzustand das Bewusstsein abgeschaltet ist und das Gehirn kaum von äußeren Sinnesreizen behelligt wird, wird vermutlich eine Art Offline-Verarbeitung von gespeicherten Informationen ermöglicht. Laut dem Traumforscher Jonathan Winson (Rockefeller Universität in New York) kann das menschliche Gehirn deswegen mit Rechenleistungen aufwarten, zu denen es in den Wachstunden nicht imstande wäre, weil es dafür eine ungeheure Menge von Ressourcen benötigen würde.
Fazit: Der Schlaf ist nach wie vor ein großes Mysterium. Aber aus dem, was man mittlerweile weiß, ergibt sich immerhin eine Schlussfolgerung: Der Schlaf dient nicht einer Funktion, er dient mehreren verschiedenen Funktionen – und je höher ein Lebewesen entwickelt ist, desto mehr sind es.