Varför sover vi, hur som helst? "Wake Wakeness Price" är högt, säger DNA-studie

Fåglar gör det, bin gör det, även utbildade loppor gör det: Nej, de blir inte förälskade, de sover. Men exakt Varför alla djur med ett nervsystem som utvecklats för att sova har varit ett långvarigt vetenskapligt mysterium. Slummer känns verkligen bra, men det är inte exakt vettigt - varför ska vi spendera en tredjedel av våra liv gått ut?

I en studie publicerad tisdag i Naturkommunikation, säger forskare att de har räknat ut varför på mobilnivån.Den centrala cellfunktionen av sömn, de förklarar, är att bekämpa den neuronala DNA-skada som ackumuleras under vakna timmar. Sömn gör det möjligt för neuroner att utföra det effektiva DNA-underhållet som är nödvändigt för ett hälsosamt liv: Forskare vet redan att mindre sömn betyder större sårbarhet mot ångest, frustration och ohälsa, men nu är de närmare att förstå exakt varför det är fallet.

"Vi har funnit ett orsakssamband mellan sömn, kromosomdynamik, neuronaktivitet och DNA-skada och reparation med direkt fysiologisk relevans för hela organismen, säger studieledare Lior Appelbaum, Ph.D., säger tisdag. "Sömn ger en möjlighet att minska DNA-skador som ackumuleras i hjärnan under vaken."

Applebaum och hans team undersökte hur sömn är kopplad till kärnvapenunderhåll genom att undersöka en av de mest använda modellorganismerna för genetiska och utvecklingsstudier: zebrafisken. Dessa genomskinliga zebrafiskar var genetiskt konstruerade så att kromosomerna i deras neuroner bära färgglada kemiska märken. Medan fisken var vaken och sovande, observerade forskarna rörelsen av DNA och kärnproteiner inuti fisken med ett högupplöst mikroskop, vilket kan ses i videon ovan.

De bevittnade att när fisken var vaken var kromosomerna relativt inaktiva och brutna DNA-stränger ackumulerade i neuronerna. Men när fisken sovnade kromosomerna blev mer aktiva och de DNA-skador som hade ackumulerats började repareras. Efterföljande analys bekräftade att för att utföra nukleärt underhåll behöver enskilda neuroner ett djur att gå och lägga sig.

Kumuleringen av DNA-skada, säger Appelbaum, är "vaksamhet". Under vakenhet är kromosomer mindre aktiva och lämnar dem sårbara för DNA-skador som orsakas av strålning, oxidativ stress och neuronaktivitet. Sleep kickstarts kromosomaktivitet och synkroniserar nukleärt underhåll inom enskilda neuroner, vilket gör att hjärnan kan repareras medan den inte används i den mån det är under dagen.

"Det är som potholes på vägen", säger Applebaum. "Vägar ackumulerar slitage, speciellt under dagtiderna, och det är mest praktiskt och effektivt att fixa dem på natten när det är lätt trafik."

Anecdotalt vet vi att en god natts sömn kan vara restaurerande. Nu verkar det som om det är kvantifierbart restaurerande för hjärnan också, så att det naturligt kan reparera skadorna på dagen.

Abstrakt:

Sömn är viktig för alla djur med nervsystemet. Ändå är kärncellens funktion av sömn okänd, och det finns ingen konserverad molekylär markör för att definiera sömn över fylogeni. Time-lapse avbildning av kromosommarkörer i enskilda celler av levande zebrafisk avslöjade att sömn ökar kromosomdynamiken i enskilda neuroner men inte i två andra celltyper. Manipulering av sömn, kromosomdynamik, neuronaktivitet och DNA-dubbelsträngbrott (DSB) visade att kromosomynamiken är låg och antalet DSB ackumuleras under vakenhet. I sin tur ökar sömn kromosomynamiken, vilket är nödvändigt för att minska mängden DSB. Dessa resultat skapar kromosomdynamik som en potentiell markör för att definiera enkla sovande celler, och föreslår att den återställande funktionen av sömn är kärnkraftsunderhåll.