Зашто уопште спавамо? "Цена будности" је висока, каже ДНК студија

Птице то раде, пчеле то раде, чак и образоване буве то раде: Не, не заљубљују се, спавају. Међутим, тачно зашто све животиње са нервним системом које су еволуирале да би спавале, била је дугогодишња научна мистерија. Слумбер се свакако добро осећа, али то баш и нема смисла - зашто бисмо потрошили трећину наших живота?

У студији објављеној у уторак Натуре Цоммуницатионс, научници кажу да су схватили зашто на целуларном нивоу.Језгро ћелијске функције сна, објашњавају они, је борба против оштећења неуронске ДНК која се накупља током будног времена. Спавање омогућава неуронима да изведу ефикасно одржавање ДНК које је неопходно за здрав живот: Научници већ знају да мање спавања значи већу рањивост на анксиозност, фрустрацију и лоше здравље, али сада су ближе разумевању зашто је то случај.

"Нашли смо узрочну везу између сна, динамике хромозома, неуронске активности и оштећења и поправке ДНК са директном физиолошком важношћу за цео организам", наводи се у студији др Лиор Аппелбаум. "Спавање даје могућност да се смањи оштећење ДНК нагомилано у мозгу током будности."

Апплебаум и његов тим испитали су како је спавање повезано са одржавањем нуклеарног електрана тако што је испитало један од најчешће кориштених моделних организама за генетичке и развојне студије: зебрице. Ове транспарентне рибице су генетски модификоване тако да су хромозоми у њиховим неуронима носили шарене хемијске ознаке. Док су рибе биле будне и спавале, научници су посматрали кретање ДНК и нуклеарних протеина унутар рибе микроскопом високе резолуције, што се може видети на видеу изнад.

Они су видели да када су рибе будне, хромозоми су релативно неактивни и да се у неуронима накупљају ДНК. Међутим, када су рибе заспале, хромозоми су постали активнији, а оштећења ДНК која су се накупила почела су да се поправљају. Накнадна анализа је потврдила да је за обављање нуклеарног одржавања појединим неуронима потребна животиња за спавање.

Нагомилавање оштећења ДНК, каже Аппелбаум, је "цијена будности". Током будности, хромозоми су мање активни, остављајући их рањивим на оштећење ДНК узроковано зрачењем, оксидативним стресом и неуронском активношћу. Спавање подстиче хромозомску активност и синхронизује нуклеарно одржавање унутар појединих неурона, омогућавајући да се мозак поправи док се не користи у мери у којој је током дана.

"То је као рупе на путу", каже Апплебаум. "Путеви нагомилавају трошење и хабање, посебно током дневних шпица, а најпогодније и најефикасније је да се поправљају ноћу, када постоји лагани саобраћај."

Анекдотно, знамо да добар сан може бити ресторативан. Сада се чини да је то квантитативно обнављајуће за мозак, што му омогућава да природно поправи штету дана.

Апстрактан:

Спавање је неопходно за све животиње са нервним системом. Ипак, основна ћелијска функција спавања је непозната, и не постоји конзервирани молекуларни маркер за дефинисање сна преко филогеније. Тиме-лапсе снимање хромозомалних маркера у појединачним ћелијама живе зебрице открило је да спавање повећава динамику хромозома у појединим неуронима, али не у два друга типа ћелија. Манипулација сна, динамика хромозома, неуронска активност и ДНК дво-ланчани прекиди (ДСБ) показали су да је динамика хромозома ниска и да се број ДСБ-ова акумулира током будности. Заузврат, спавање повећава динамику хромозома, која је неопходна за смањење количине ДСБ-ова. Ови резултати успостављају динамику хромозома као потенцијални маркер за дефинисање појединачних ћелија за спавање и предлажу да је ресторативна функција спавања нуклеарно одржавање.