从动物诞生在地球上的那一刻起|为何动物冒着被吃的风险，也要睡觉？科学家：清醒会积累DNA损伤从动物诞生在地球上的那一刻

从动物诞生在地球上的那一刻起，动物就没有能逃避过睡眠。从最低等的无脊椎动物，到复杂的哺乳动物，都离不开睡眠，所有的动物就算会面临被天敌吃掉的危险，也要睡觉，作为万物之灵的人类，也要将一生中三分之一的时间用在睡眠上。

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睡眠为什么这么重要？睡眠对动物的大脑或对单个细胞有什么影响？这些问题长期以来对科学家们来说都是个谜团。
而在《分子细胞》（MolecularCell）杂志上发表的一项新研究中，来自以色列巴伊兰大学的科学家们研究了斑马鱼的睡眠机制，并且还在老鼠身上找到了一些支持证据，从而朝着解开这个谜团迈出了一步。科学家们发现，当我们醒着时，体内的稳态睡眠压力（也就是我们常说的疲劳）会在体内积聚。这种压力会随着我们保持清醒的时间的延长而增加，但是会在睡眠中减少，在动物机体经历了一个完整而良好的睡眠后，这种压力会降低到一个较低的水平。随着清醒时间的增加，这种压力也会增加，然后又需要睡眠来降低……如此循环往复。

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DNA损伤

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稳态睡眠压力，只是表象，在细胞层面上，到底是什么导致这种压力增加到我们必须用睡眠来降低它的程度呢？科学家发现，在我们清醒时， DNA损伤会在大脑的神经元中累积。这种损伤可由多种因素引起，包括紫外线、神经元活动、辐射、氧化应激和酶错误。
每个神经元细胞内都有一个修复系统，可以修复DNA损伤。当我们在清醒的状态下，神经元中的DNA损伤继续累积，过多的DNA损伤会对我们的大脑产生危险的伤害，而睡眠正好可以招募DNA修复系统，来重整我们的大脑。在一系列实验中，研究人员试图确定DNA损伤的累积是否是触发体内平衡压力和随后睡眠状态的“驱动因素” 。利用辐射、药理学和光遗传学，他们在斑马鱼身上诱导了DNA损伤，以检测其对睡眠的影响。斑马鱼是夜间睡眠的动物，而且有着与人类相似的简单大脑，是研究这一现象的理想生物。正如研究人员所料，随着DNA损伤的增加，斑马鱼对睡眠的需求也增加了。实验表明，在某个时候， DNA损伤的积累达到了一个最大阈值，并且增加了睡眠压力，以至于触发了睡眠冲动，鱼就进入了睡眠状态，促进了DNA修复。

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睡不够会怎样？
在证实累积的DNA损伤是驱动睡眠过程的因素之后，研究人员急切地想知道是否有可能确定斑马鱼需要睡眠的最短时间，以减少睡眠压力和DNA损伤。由于斑马鱼和人类一样，对光线的干扰很敏感，所以研究人员将斑马鱼所处环境中的黑暗时间逐渐减少。在测量了DNA损伤和睡眠后，研究人员确定每晚6小时的睡眠足以减少斑马鱼的DNA损伤。如果斑马鱼睡不到6个小时，它们的DNA损伤不会得到充分减少，它们会在白天继续“补觉” 。

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DNA损伤修复机制
科学家们发现，蛋白质PARP1是DNA损伤修复系统的一部分，是最先快速反应的蛋白质之一。 PARP1会标记细胞中的DNA损伤位点，并招募所有相关系统修复DNA损伤。通过基因和药理学的调控，科学家们发现， PARP1的增加会促进睡眠，而且还增加对DNA损伤的修复程度。相反， PARP1的抑制会阻断DNA损伤修复的信号。当研究人员抑制PARP1后，实验中的斑马鱼没有完全意识到自己累了，它们没有睡觉，体内的修复系统也不去修复DNA损伤。