沒有大腦的生物，也需要睡覺嗎？
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盡管沒有大腦，水母仍能睡覺——這一元祖級睡眠形態的發現對我們人類具有主要的啟迪意義。
水母晚上都在干什么？時至今日，幾乎沒有人嚴厲地思慮過這個問題……這種明膠狀的透明生物似乎亙古不變，它們從不跟隨大千宿世界的節拍，慵懶地漫游在海中，隨性起舞。
然而美國加州理工學院（Caltech）三位年青研究人員卻發現，當夜晚到臨，這種古老的生物也會進入深度睡眠，就像你我一樣。
這一成果看似可有可無，但現實上這是今朝所發現的最遠古的睡眠形式。“我們的研究初次揭示沒有中樞神經系統的動物也能入眠。”Caltech 的分子遺傳學家拉維·納特（Ravi Nath）指出。
古老的、無需大腦的睡眠，或將解答現代神經生物學最難以證實的謎題之一：為什么要睡覺？為什么要花費三分之一的生命在這不達時宜的歇息上，占用我們社交和進食的時候，還使我們表露在致命的危險中？
謎底可能正埋沒在水母的無腦睡眠中。“這項試驗具有立異性及靠得住性，找到了所有界說睡眠的根基指標。”美國賓夕法尼亞大學的神經內科副傳授大衛·雷曾（David Raizen）贊賞道。
仙后水母（Cassiopea）Caltech 的研究人員拔取仙后水母（Cassiopea）的熱帶品種為研究對象，經由過程為期六天六夜的嘗試，確認了這類所謂的“倒置水母”具備睡眠的三個關頭特征：顯著勾當較少，但睡眠狀況下的敏捷可逆性足以證實其并非處于昏倒或麻木狀況；對于刺激的反映性低下；褫奪睡眠后白日勾當削減。
誠然，科學家在浩繁哺乳動物、鳥類甚至是像蚯蚓一樣簡單的無脊椎動物身上發現過這些特征，但水母要比其他動物古老得多。
“秀麗隱桿線蟲固然只有 302 個神經元，但它身上仍是存在相對集中化的腦部。”大衛·雷曾申明道，“而水母沒有集中、當作型的神經系統，其神經元呈彌散分布。水母的身體也并非兩側對稱，分歧于脊椎動物、線蟲、節肢動物和軟體動物……從這點上來說，比擬果蠅或秀麗隱桿線蟲，水母和人類的親緣關系更遠。”
事實上，作為最早擁有特化細胞（神經細胞、肌肉細胞等）的生物之一，水母在至少 6 億年前便與兩側對稱動物分道揚鑣了——它們顯然是能入眠生物中最古老的！
“他們的試驗還證實水母對褪黑素（調節睡眠的激素）有反映，和今朝研究過的其他動物一樣。”大衛·雷曾彌補道，“這喻示睡眠的機制是十分古老的。”“越來越多對于分歧種系發生的研究使人相信，睡眠是具有配合發源的，并非是平行演化的成果。”拉維·納特附和道。
這一古老睡眠所揭示的當然遠不止于此。美國加利福尼亞州立大學的生物化學家謝立爾·范巴斯科克（Cheryl Van Buskirk）就贊嘆道：“這顯然駁倒了只有集中化的神經系統才會發生睡眠需求的教條，我很喜好！”
不管如何，“水母睡眠鞏固了一個假說，即睡眠的呈現與高度組織化的復雜神經回路無關，后者遍及被認為用于處置和儲存大量信息。”法國里昂神經科學研究中間的洛朗·瑟涅（Laurent Seugnet）彌補道。
積極的副感化
換言之，我們需要睡眠的真正原因很可能與記憶的鞏固或其他高級進修功能毫無瓜葛。
“睡眠狀況跟著演化越來越復雜，與此同時有各類分歧的功能被插手進來。”按拉維·納特的不雅點，個中價值對于個別機能和腦容積晉升而言只有益處沒有壞處。看來需要睡眠的真正原因得在別處尋找了。
沒有大腦的水母機關去哪里找呢？?“像水母一樣擁有簡單神經系統的動物也睡覺，申明睡眠與神經元的根基特征有關。”拉維·納特暗示。
謎團的關頭在皮質細胞層面，且比擬整體更需著眼于局部。近些年睜開的多項研究都是朝這個偏向在進行。
例如，美國威斯康星大學的一個團隊發此刻連結清醒的大鼠腦中有一些孤立的神經元發生了慢波睡眠的波相——都是些頻率僅為 1 赫茲擺布的高度局部化的睡眠。
更令人受驚的是，瑞士洛桑大學的神經學家證實，經試管培育的簡單神經細胞收集會發生一種現象，這種現象具備睡眠的所有特征（變動調節基因的表達、慢波等）！
“睡眠的呈現是為了庇護神經元。”最早發現這一試管睡眠的邁赫迪·塔夫蒂（Mehdi Tafti）指出，“我們注重到，在睡眠褫奪時代，與細胞內鈣含量升高有關的 Homer1 基因被激活，而這可能會對細胞發生毒性。我們還不雅測到在清醒時，溶血脂類的含量呈現大幅上升，它們可能會粉碎細胞膜的完整性。”
真是驚人，但關于這一行為發源的爭論還遠未竣事。睡眠的益處如斯浩繁——對大腦、免疫系統、心血管系統等都有益——使我們不禁想反問，為什么人類要醒著？
?
水母機關極為簡單，因而十分適合當作為摸索這一問題的研究對象。一如大衛·雷曾所說，“對它們整個睡眠周期和睡眠褫奪時代的行為進行更詳盡的研究有助于啟迪我們睡眠的真正功能”。
領會水母的漫漫長夜已然意義不凡。但或許我們今后還會把目光投標的目的海綿，甚至植物。
撰文 Vincent Nouyrigat
編譯 沈一蕊
新發現公家號 id：sciencevie
- 發表于 2019-04-11 22:55
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