從動物誕生在地球上的那一刻起 ， 動物就沒有能逃避過睡眠 。 從最低等的無脊椎動物 ， 到復雜的哺乳動物 ， 都離不開睡眠 ， 所有的動物就算會面臨被天敵吃掉的危險 ， 也要睡覺 ， 作為萬物之靈的人類 ， 也要將一生中三分之一的時間用在睡眠上 。

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睡眠為什么這么重要？睡眠對動物的大腦或對單個細胞有什么影響？這些問題長期以來對科學家們來說都是個謎團 。
而在《分子細胞》（MolecularCell）雜志上發表的一項新研究中 ， 來自以色列巴伊蘭大學的科學家們研究了斑馬魚的睡眠機制 ， 并且還在老鼠身上找到了一些支持證據 ， 從而朝著解開這個謎團邁出了一步 。 科學家們發現 ， 當我們醒著時 ， 體內的穩態睡眠壓力（也就是我們常說的疲勞）會在體內積聚 。 這種壓力會隨著我們保持清醒的時間的延長而增加 ， 但是會在睡眠中減少 ， 在動物機體經歷了一個完整而良好的睡眠后 ， 這種壓力會降低到一個較低的水平 。 隨著清醒時間的增加 ， 這種壓力也會增加 ， 然后又需要睡眠來降低……如此循環往復 。

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DNA損傷

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穩態睡眠壓力 ， 只是表象 ， 在細胞層面上 ， 到底是什么導致這種壓力增加到我們必須用睡眠來降低它的程度呢？科學家發現 ， 在我們清醒時 ， DNA損傷會在大腦的神經元中累積 。 這種損傷可由多種因素引起 ， 包括紫外線、神經元活動、輻射、氧化應激和酶錯誤 。
每個神經元細胞內都有一個修復系統 ， 可以修復DNA損傷 。 當我們在清醒的狀態下 ， 神經元中的DNA損傷繼續累積 ， 過多的DNA損傷會對我們的大腦產生危險的傷害 ， 而睡眠正好可以招募DNA修復系統 ， 來重整我們的大腦 。 在一系列實驗中 ， 研究人員試圖確定DNA損傷的累積是否是觸發體內平衡壓力和隨后睡眠狀態的“驅動因素” 。 利用輻射、藥理學和光遺傳學 ， 他們在斑馬魚身上誘導了DNA損傷 ， 以檢測其對睡眠的影響 。 斑馬魚是夜間睡眠的動物 ， 而且有著與人類相似的簡單大腦 ， 是研究這一現象的理想生物 。 正如研究人員所料 ， 隨著DNA損傷的增加 ， 斑馬魚對睡眠的需求也增加了 。 實驗表明 ， 在某個時候 ， DNA損傷的積累達到了一個最大閾值 ， 并且增加了睡眠壓力 ， 以至于觸發了睡眠沖動 ， 魚就進入了睡眠狀態 ， 促進了DNA修復 。

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睡不夠會怎樣？
在證實累積的DNA損傷是驅動睡眠過程的因素之后 ， 研究人員急切地想知道是否有可能確定斑馬魚需要睡眠的最短時間 ， 以減少睡眠壓力和DNA損傷 。 由于斑馬魚和人類一樣 ， 對光線的干擾很敏感 ， 所以研究人員將斑馬魚所處環境中的黑暗時間逐漸減少 。 在測量了DNA損傷和睡眠后 ， 研究人員確定每晚6小時的睡眠足以減少斑馬魚的DNA損傷 。 如果斑馬魚睡不到6個小時 ， 它們的DNA損傷不會得到充分減少 ， 它們會在白天繼續“補覺” 。

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DNA損傷修復機制
科學家們發現 ， 蛋白質PARP1是DNA損傷修復系統的一部分 ， 是最先快速反應的蛋白質之一 。 PARP1會標記細胞中的DNA損傷位點 ， 并招募所有相關系統修復DNA損傷 。 通過基因和藥理學的調控 ， 科學家們發現 ， PARP1的增加會促進睡眠 ， 而且還增加對DNA損傷的修復程度 。 相反 ， PARP1的抑制會阻斷DNA損傷修復的信號 。 當研究人員抑制PARP1后 ， 實驗中的斑馬魚沒有完全意識到自己累了 ， 它們沒有睡覺 ， 體內的修復系統也不去修復DNA損傷 。

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