没有大脑的生物，也需要睡觉吗？
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尽管没有大脑，水母仍能睡觉——这一元祖级睡眠形态的发现对我们人类具有主要的启迪意义。
水母晚上都在干什么？时至今日，几乎没有人严厉地思虑过这个问题……这种明胶状的透明生物似乎亘古不变，它们从不跟随大千宿世界的节拍，慵懒地漫游在海中，随性起舞。
然而美国加州理工学院（Caltech）三位年青研究人员却发现，当夜晚到临，这种古老的生物也会进入深度睡眠，就像你我一样。
这一成果看似可有可无，但现实上这是今朝所发现的最远古的睡眠形式。“我们的研究初次揭示没有中枢神经系统的动物也能入眠。”Caltech 的分子遗传学家拉维·纳特（Ravi Nath）指出。
古老的、无需大脑的睡眠，或将解答现代神经生物学最难以证实的谜题之一：为什么要睡觉？为什么要花费三分之一的生命在这不达时宜的歇息上，占用我们社交和进食的时候，还使我们表露在致命的危险中？
谜底可能正埋没在水母的无脑睡眠中。“这项试验具有立异性及靠得住性，找到了所有界说睡眠的根基指标。”美国宾夕法尼亚大学的神经内科副传授大卫·雷曾（David Raizen）赞赏道。
仙后水母（Cassiopea）Caltech 的研究人员拔取仙后水母（Cassiopea）的热带品种为研究对象，经由过程为期六天六夜的尝试，确认了这类所谓的“倒置水母”具备睡眠的三个关头特征：显著勾当较少，但睡眠状况下的敏捷可逆性足以证实其并非处于昏倒或麻木状况；对于刺激的反映性低下；褫夺睡眠后白日勾当削减。
诚然，科学家在浩繁哺乳动物、鸟类甚至是像蚯蚓一样简单的无脊椎动物身上发现过这些特征，但水母要比其他动物古老得多。
“秀丽隐杆线虫固然只有 302 个神经元，但它身上仍是存在相对集中化的脑部。”大卫·雷曾申明道，“而水母没有集中、当作型的神经系统，其神经元呈弥散分布。水母的身体也并非两侧对称，分歧于脊椎动物、线虫、节肢动物和软体动物……从这点上来说，比拟果蝇或秀丽隐杆线虫，水母和人类的亲缘关系更远。”
事实上，作为最早拥有特化细胞（神经细胞、肌肉细胞等）的生物之一，水母在至少 6 亿年前便与两侧对称动物分道扬镳了——它们显然是能入眠生物中最古老的！
“他们的试验还证实水母对褪黑素（调节睡眠的激素）有反映，和今朝研究过的其他动物一样。”大卫·雷曾弥补道，“这喻示睡眠的机制是十分古老的。”“越来越多对于分歧种系发生的研究使人相信，睡眠是具有配合发源的，并非是平行演化的成果。”拉维·纳特附和道。
这一古老睡眠所揭示的当然远不止于此。美国加利福尼亚州立大学的生物化学家谢立尔·范巴斯科克（Cheryl Van Buskirk）就赞叹道：“这显然驳倒了只有集中化的神经系统才会发生睡眠需求的教条，我很喜好！”
不管如何，“水母睡眠巩固了一个假说，即睡眠的呈现与高度组织化的复杂神经回路无关，后者遍及被认为用于处置和储存大量信息。”法国里昂神经科学研究中间的洛朗·瑟涅（Laurent Seugnet）弥补道。
积极的副感化
换言之，我们需要睡眠的真正原因很可能与记忆的巩固或其他高级进修功能毫无瓜葛。
“睡眠状况跟着演化越来越复杂，与此同时有各类分歧的功能被插手进来。”按拉维·纳特的不雅点，个中价值对于个别机能和脑容积晋升而言只有益处没有坏处。看来需要睡眠的真正原因得在别处寻找了。
没有大脑的水母机关去哪里找呢？ “像水母一样拥有简单神经系统的动物也睡觉，申明睡眠与神经元的根基特征有关。”拉维·纳特暗示。
谜团的关头在皮质细胞层面，且比拟整体更需着眼于局部。近些年睁开的多项研究都是朝这个偏向在进行。
例如，美国威斯康星大学的一个团队发此刻连结清醒的大鼠脑中有一些孤立的神经元发生了慢波睡眠的波相——都是些频率仅为 1 赫兹摆布的高度局部化的睡眠。
更令人受惊的是，瑞士洛桑大学的神经学家证实，经试管培育的简单神经细胞收集会发生一种现象，这种现象具备睡眠的所有特征（变动调节基因的表达、慢波等）！
“睡眠的呈现是为了庇护神经元。”最早发现这一试管睡眠的迈赫迪·塔夫蒂（Mehdi Tafti）指出，“我们注重到，在睡眠褫夺时代，与细胞内钙含量升高有关的 Homer1 基因被激活，而这可能会对细胞发生毒性。我们还不雅测到在清醒时，溶血脂类的含量呈现大幅上升，它们可能会粉碎细胞膜的完整性。”
真是惊人，但关于这一行为发源的争论还远未竣事。睡眠的益处如斯浩繁——对大脑、免疫系统、心血管系统等都有益——使我们不禁想反问，为什么人类要醒着？
水母机关极为简单，因而十分适合当作为摸索这一问题的研究对象。一如大卫·雷曾所说，“对它们整个睡眠周期和睡眠褫夺时代的行为进行更详尽的研究有助于启迪我们睡眠的真正功能”。
领会水母的漫漫长夜已然意义不凡。但或许我们今后还会把目光投标的目的海绵，甚至植物。
撰文 Vincent Nouyrigat
编译 沈一蕊
新发现公家号 id：sciencevie
- 发表于 2019-04-11 22:55
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