最近有(yǒu)研究發現,人之所以需要睡覺,或許是為(wèi)了修複時刻都在斷裂的DNA。DNA是我們體(tǐ)内最重要的物(wù)質(zhì),主宰着生老病死。
DNA又(yòu)稱脫氧核糖核酸,是腺嘌呤、鳥嘌呤、胞嘧啶、胸腺嘧啶四種化學(xué)堿基組成的生物(wù)遺傳物(wù)質(zhì)。人類由約30億個堿基組成,這些堿基的順序決定了集體(tǐ)獨特的遺傳密碼,就像字母以一定的順序排列形成不同的單詞和句子一樣。DNA的一個重要特性是可(kě)以自我複制,在這個過程中(zhōng),DNA斷裂時刻都在發生。
導緻DNA斷裂的原因大緻可(kě)分(fēn)為(wèi)外源性與内源性兩大類。外源性因素包括物(wù)理(lǐ)因素(如紫外線(xiàn)和電(diàn)離輻射)、化學(xué)因素(如化工(gōng)原料、煙草(cǎo)等有(yǒu)機物(wù))和生物(wù)因素(如病毒等)三種。内源性因素主要是正常細胞代謝(xiè)産(chǎn)生的有(yǒu)害物(wù)質(zhì),如脂質(zhì)過氧化産(chǎn)生的活性氧(ROS)和活性氮(RNS)。這兩種物(wù)質(zhì)能(néng)夠引起氧化應激和細胞損傷。DNA的斷裂可(kě)以造成遺傳信息的改變,引發很(hěn)多(duō)遺傳病、腫瘤等。雖然DNA斷裂時刻都在發生,但是機體(tǐ)也有(yǒu)強大DNA修複機制,DNA的斷裂和修複在DNA複制過程中(zhōng)同時存在。
睡眠對大腦細胞中(zhōng)的DNA修複起着重要作(zuò)用(yòng)。盡管人體(tǐ)的DNA修複機制一直在工(gōng)作(zuò),但是DNA的損傷無時無刻不在發生。清醒的時間越長(cháng),DNA損傷就越嚴重。在清醒時,DNA修複不能(néng)高效地進行,它們隻在你睡覺的時候彎道超車(chē)。睡眠可(kě)以激活我們體(tǐ)内的DNA修複系統。舉個栗子,道路養護工(gōng)人在晚上車(chē)流較少的時候可(kě)以更好的修理(lǐ)路面。
研究發現,一種叫做PARP1(多(duō)聚ADP核糖聚合酶1)的蛋白質(zhì)在DNA修複過程起關鍵作(zuò)用(yòng)。這種蛋白質(zhì)可(kě)以感知到清醒時不斷增加的DNA損傷,如果損傷達到某個阈值,它就向大腦發出信号,促進睡眠和DNA修複,從而減少DNA斷裂。相反,如果抑制了PARP1,斑馬魚就不會去睡覺,DNA修複也不會發生。
研究發現,褪黑素可(kě)以增加與切除修複通路相關的基因的活性,從而修複氧自由基造成的DNA斷裂。熬夜會影響褪黑素的分(fēn)泌,從而影響DNA修複的能(néng)力。随着時間的推移,這種DNA斷裂會積累,罹患疾病(如腫瘤、心血管疾病和癡呆)的風險也會增加。
體(tǐ)型越大的哺乳動物(wù)需要的睡眠就越少。蝙蝠每天要睡18-20個小(xiǎo)時,許多(duō)大型動物(wù),如長(cháng)頸鹿、大象和馬,有(yǒu)時隻睡3到4個小(xiǎo)時,一般而言,成年人每天需要7-9小(xiǎo)時的睡眠。那為(wèi)什麽人類不能(néng)像馬一樣隻睡4小(xiǎo)時?目前還沒有(yǒu)明确的答(dá)案。睡眠時長(cháng)為(wèi)7-9小(xiǎo)時主要是和晝夜節律以及睡眠穩态有(yǒu)關。
晝夜節律是指生命活動以24小(xiǎo)時左右為(wèi)周期的變動。人類在進化過程中(zhōng)将晝夜節律編碼到基因形成一種内源性的計時系統(生物(wù)鍾)。生物(wù)鍾控制着我們睡眠和覺醒的時間。到了晚上,大腦會釋放褪黑素,讓人感到疲勞并進入睡眠。
清醒時間越長(cháng),身體(tǐ)對睡眠的需求就越高,這就是睡眠穩态。當我們清醒時,大腦中(zhōng)的神經元會産(chǎn)生腺苷。腺苷是生命活動的副産(chǎn)品。大腦中(zhōng)腺苷的積累是導緻疲勞的一個重要因素(咖啡因會阻止大腦中(zhōng)腺苷的活動)。在清醒時,腺苷的積累會促進睡眠的驅動力。清醒時間越長(cháng),腺苷積累的水平越高。在睡眠期間,身體(tǐ)才開始清除腺苷。
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