Чому ми спимо? "Ціна пробудження" висока, говорить дослідження ДНК

Птахи роблять це, бджоли роблять це, навіть освічені блохи це роблять: Ні, вони не закохуються, вони сплять. Однак точно чому Всі тварини з нервовою системою еволюціонували, щоб спати була давня наукова таємниця. Сон, звичайно, відчуває себе чудово, але це не має сенсу - чому треба витрачати третину нашого життя, що втрачається?

У дослідженні, опублікованому у вівторок в Природа зв'язку, вчені говорять, що вони з'ясували, чому на клітинному рівні.Основною клітинною функцією сну, як вони пояснюють, є боротьба з нейрональними пошкодженнями ДНК, які накопичуються під час пробудження. Сон дозволяє нейронам виконувати ефективне підтримання ДНК, що є важливим для здорового життя. Вчені вже знають, що менший сон означає більшу вразливість до тривоги, розчарування і поганого здоров'я, але тепер вони ближче до розуміння того, чому це так.

"Ми виявили причинно-наслідковий зв'язок між сном, хромосомною динамікою, нейрональною активністю, пошкодженням і репарацією ДНК з прямим фізіологічним значенням для всього організму", - сказав у вівторок доктор філософії Ліор Аппельбаум. "Сон дає можливість зменшити пошкодження ДНК, накопичені в мозку під час неспання".

Епплбаум і його команда дослідили, як сон пов'язаний із забезпеченням ядерної енергії, вивчаючи один з найбільш часто використовуваних модельних організмів для генетичних і досліджень розвитку: данио. Ці прозорі рибки данио були генетично сконструйовані таким чином, що хромосоми в їхніх нейронах носять барвисті хімічні мітки. У той час як риба не спала і спала, вчені спостерігали рух ДНК і ядерних білків всередині риби мікроскопом високого дозволу, що можна побачити на відео вище.

Вони були свідками того, що коли риба не спала, хромосоми були відносно неактивними, а зламані нитки ДНК накопичувалися в нейронах. Однак, коли риба спала, хромосоми стали більш активними, і пошкоджені ДНК, які накопичилися, почали відновлюватися. Подальший аналіз підтвердив, що для проведення ядерного обслуговування окремі нейрони потребують тварини для сну.

Накопичення пошкоджень ДНК, каже Аппельбаум, є «ціною неспання». Під час неспання, хромосоми менш активні, залишаючи їх вразливими до пошкоджень ДНК, викликаних випромінюванням, окислювальним стресом та нейрональною активністю. Сон підсилює хромосомну активність і синхронізує підтримку ядер в межах окремих нейронів, дозволяючи відновлювати мозок, поки він не використовується в тій мірі, в якій він перебуває протягом дня.

- Це як вибоїни на дорозі, - каже Епплбаум. "Дороги накопичують знос, особливо в денні часи пік, і це найбільш зручно і ефективно зафіксувати їх вночі, коли є легкий рух".

До речі, ми знаємо, що хороший нічний сон може бути відновлюючим. Тепер здається, що воно також кількісно відновлює роботу головного мозку, що дозволяє йому природним чином виправити пошкодження цього дня.

Анотація:

Сон необхідний всім тваринам з нервовою системою. Тим не менш, ядро ​​клітинної функції сну невідомо, і немає консервативного молекулярного маркера для визначення сну через філогенез. Покадрове зображення хромосомних маркерів в окремих клітинах живого даниа показало, що сон збільшує динаміку хромосом в окремих нейронах, але не в двох інших типах клітин. Маніпуляція сном, хромосомна динаміка, нейрональна активність та ДНК-ланцюгові розриви (DSB) показали, що хромосомна динаміка є низькою, а кількість ДСК накопичується під час неспання. У свою чергу сон збільшує динаміку хромосом, що необхідно для зменшення кількості ДС. Ці результати встановлюють хромосомну динаміку як потенційний маркер для визначення одиничних сплячих клітин, і пропонують, що відновлювальна функція сну - підтримка ядер.