这不是一个你可能考虑过的问题,但哪个先出现:睡眠还是大脑?换句话说,没有大脑的生物能睡觉吗?基于对原始水栖生命形式的研究普通九头蛇,科学家们或许终于找到了答案。
新的研究表明,这些微小的生物如何在没有大脑的情况下进入类似睡眠的状态,这可以让我们了解动物如何进化出睡眠的需求和能力。
更重要的是,该研究背后的团队发现,导致人类昏昏欲睡的化学物质对人也有同样的影响。普通九头蛇,表明尽管我们之间存在巨大差异,但跨物种之间存在生物联系。
“我们现在有强有力的证据表明,动物在获得大脑之前一定已经获得了睡眠的需要,”生物学家伊藤太一说,来自日本九州大学。 “根据我们的发现和之前有关水母的报告,我们可以说睡眠进化独立于大脑进化。”
普通九头蛇。 (普热米斯瓦夫·马尔科夫斯基/CC BY-SA 3.0)
这关于水母的研究这是之前几项在没有大脑的生物体中发现类似睡眠行为的研究之一。然而,水母的神经排列比水母更先进。普通九头蛇,似乎确实遵循昼夜节律。
团队不确定他们会在更简单的版本中发现什么九头蛇 寻常的标本,哪个 有神经,但仅限于原始的、分散的组织
研究人员使用视频系统来跟踪运动,并使用闪光系统作为闹钟,观察到这些小生物平均大约每四个小时进入睡眠周期。看来他们比我们磨损得更快一些。
将水螅暴露于褪黑素和抑制性神经递质氨基丁酸– 这两种物质都会使包括人类在内的许多动物进入睡眠状态 – 让它们“打瞌睡”的时间更长。相反,暴露于多巴胺通常会叫醒我们,但实际上增加了水螅的睡眠活动。
这些反应为科学家提供了更多线索,了解动物界在生物体形成大脑之前和之后睡眠如何进化。目前尚不清楚内部的神经网络是否混乱普通九头蛇是否发挥作用。
“虽然一些睡眠机制似乎是保守的,但其他机制可能在大脑进化过程中改变了功能,”伊藤说。
进一步的振动和温度变化实验扰乱了水螅的睡眠,正如你所预料的那样——就像我们可能的那样,在受到干扰后,它们第二天睡得更久,而睡眠中断甚至会干扰细胞增殖。
212 个基因的表达因这种睡眠中断而改变,其中包括一个名为 PRKG 的基因:一种与许多动物(包括小鼠和果蝇)睡眠模式相关的蛋白质。进一步的研究有可能揭示我们尚不知道的与一系列动物的睡眠过程有关的基因。
我们自己的大脑经历了更多的变化比你想象的要多,而科学家们总是做出新发现关于大脑如何进化以及它在告诉我们的身体何时该睡觉方面所扮演的角色。
“关于动物如何产生睡眠的许多问题仍然存在,但水螅提供了一种易于处理的生物,可以进一步研究无脑动物产生睡眠的详细机制,以帮助有一天回答这些问题,”伊藤说。
该研究发表于科学进步。