先有雞還是先有蛋，先有大腦還是先有睡眠？

　　# 摘要

　　研究人員借助研究一種水生生物——水螅，找到了相幹證據表明，生物在沒有進化出大腦之前，就已經需要睡眠。

　　睡眠，是人們日常作息中舉足輕重的一個環節，時間約占一日起居的三分之一。高質量的睡眠，尤其是夜間能睡個好覺，對於生物生存尤為重要，像食物與水一樣不可或缺。

　　在缺乏睡眠的情況下，人們無法保持腦回路的清晰，學習與記憶皆遭影響，既無法集中精力專註某事，也無法對某事做出迅捷反應。

　　睡眠的裨益體現於大腦的諸多功能之中，包括影響神經細胞間的相互交流。事實上，人在睡著的時候，腦部和身體依然保持著高度活躍。

　　睡眠對於保持大腦健康至關重要

　　近期人們發現，睡覺起到了移除腦中有害物質的作用，類似於居家清道夫，如此一來清醒時累計的毒素得以清除。

　　每個人都需要睡眠，但從生物學原理上講，究竟為何需要睡眠始終是個謎。

　　睡眠影響著生物體中幾乎每一處組織，每一個系統，其範圍之廣，包括直接影響大腦、心臟、肺部此類器官，同時也綜合影響代謝機制、免疫功能、心情狀態、疾病抵抗力等諸多方面。

　　研究顯示，長期缺乏睡眠，或者睡眠質量低下，會造成多種身體功能雜亂，其風險包括高血壓、冠心病、糖尿病、憂鬱症以及肥胖症。

　　太長時間不眠不休，想要繼續保持清醒頭腦，就會變得十分困難。幸運的是，這種情況下只要稍微打個盹，我們的大腦就會重新振作，恢復活力。

　　但話說回來，生物是從什麼時候起，又是為什麼需要睡眠來維系精力？生物必須得有顆大腦，才能睡上一覺嗎？

　　一支國際科研團隊進行了一項實驗，旨在幫助了解生物的進化旅程中，睡眠這一特質的本質與起源究竟在哪。

　　在該項實驗中，研究人員發現，一種生活在水中且體型微小的水螅展現出了一種類似睡眠的狀態。

　　雖然它們並不具備中樞神經系統，卻會在這種狀態下，對於一些與睡眠狀態中相幹聯的粒子產生反應，而這種反應通常見於高級動物。

　　「我們有很過硬的證據顯示，生物在進化出大腦之前，就已經需要睡眠了。」日本九州大學文理學院助理教授伊藤太一（TaichiQ. Itoh）表示。他是這項研究的主導人，該研究發表在《科學進步》（Science Advances）雜誌上。

　　水螅不具備中樞神經卻具有睡眠現象來源：Wiki

　　近期曾有研究顯示，類似睡眠的行為，也發生在水母身上，從生物學意義上講，水母與水螅二者都屬於腔腸門類動物。

　　然而新的研究發現，許多讓人體產生睡意，促進睡眠的化學物質，在一般類水螅身上同樣具有類似的影響。

　　根據對水母的研究，睡眠的進化過程並不依附於大腦的進化過程

　　「基於我們最新的發現，以及過往人們對於水母的研究，我們可以肯定，睡眠的進化過程並不依附於大腦的進化過程。」伊藤說道。

　　「關於睡眠行為在生物中的起源問題，我們還有許多疑問，但是有了水螅這種便於用來做實驗的生物，我們可以作進一步深度探索，細化了解不具有大腦的生物的睡眠機制，這樣也許就能解開揭開一些先前的疑問。」

　　水螅的身長只有幾公分，它體內具有分散的神經網路，但沒有中樞神經和大腦。

　　睡眠行為通常借助腦電波來測定，但對於體型微小又不具有大腦的生物來說，這個方法顯然行不通。

　　研究人員採用了一種替代方法，通過一套視訊系統，追蹤水螅的活動，並根據水螅活動量的減少與否鑒定它們是否處於一種類似睡眠的狀態，這一狀態可遭受閃光的干擾。

　　實驗發現，一般動物的生物鐘作息以24小時為一周期，與之不同的是，水螅的活動與類似睡眠周期為4小時。

　　一般動物的生物鐘作息以24小時為一周期

　　更重要的是，研究人員發現，無論具有大腦與否，生物在分子和基因層面對於睡眠的調控，都具有非常多的相似性。

　　研究發現，褪黑激素作為一種常見的助眠藥物，如果用於水螅，一定程度上可以延長它們睡眠的時間與頻率。

　　而另一種與動物睡眠行為相幹聯的化學物質，抑制性神經傳導物γ-氨基丁酸（GABA），則更會極大地促進水螅的睡眠。

　　另一方面，人們發現對於其他多數動物而言會產生興奮作用的多巴胺，對於水螅來說也成了促進睡眠的物質。

　　「看起來，生物在進化中部分睡眠機制得以保留，但有一些則似乎隨著生物進化出了大腦，轉變成了新的功能。」伊藤猜想道。

　　除此之外，研究人員還通過震動以及改變溫度來干擾水螅的睡眠，引發類似睡眠剝奪（sleep deprivation）的現象，使得水螅在接下來的日子睡眠時間比平時要更長，甚至在一定程度上細胞增殖也受到了抑制。

　　隨著研究的進一步深入，研究人員發現，睡眠剝奪可以改變多達212種基因的表達。

　　其中有一個基因與PRKG相幹，這是一種蛋白質的簡稱，這一蛋白與諸多種類生物的睡眠調控相幹，包括老鼠、果蠅乃至線蟲都位列其中。

　　參考：

　　1.https://neurosciencenews.com/sleep-brain-evolution-17549/

　　2.https://www.ninds.nih.gov/disorders/patient-caregiver-education/understanding-sleep#:~:text=Sleep%20is%20important%20to%20a,up%20while%20you%20are%20awake.

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　　編譯 | Gabrielle

　　版面 | 顧天紅