水母没有脑，也要睡觉觉

原文作者：Lynne Peeples

水母和海葵没有大脑。但据近期发表的一篇《自然-通讯》论文，这些动物和人类睡眠的方式惊人相似[1]。这些发现至少部分支持了关于睡眠演化的理论，认为睡眠保护单个神经元的DNA，帮助修复清醒时积累的损伤。

“神经非常宝贵。”研究共同作者、以色列巴伊兰大学（Bar-Ilan University）的分子神经科学家Lior Appelbaum说。“它们不会分裂，所以需要保持完好。”

此前研究表明水母会进入类似睡眠的状态，但这项研究首次揭示了海葵的睡眠现象，也第一次详细描述了这两种生物的睡眠模式。“每当有新物种被证实会睡眠，对整个领域都是重要的进步。”威斯康辛-麦迪逊大学的睡眠研究者Chiara Cirelli说。

对动物来说，睡眠是一种危险的状态。它们暴露于捕食者和环境威胁，而且睡眠挤占了原本能用于觅食、交配或育幼的时间。科学家普遍同意，睡眠肯定具有基础生物功能，因为目前研究的所有有神经系统的动物在演化中都保留了睡眠。

睡眠的出现可能早于中枢神经系统， 2017年Ravi Nath（现为美国斯坦福大学神经科学博士后）和同事证明水母具有类似睡眠的状态[2]，有力支持了这一观点。“有很好的证据表明，睡眠是和神经元一同出现的。”他说，“睡眠可能存在核心功能，但每个物种根据自身的需求作了适应。”

这项新研究在此基础上更进一步，精确定义了睡眠，并研究了它在细胞水平上对有神经而无大脑的动物有何种影响。在实验室和佛罗里达的基拉戈自然栖息地，Appelbaum和同事发现，仙后水母（Cassiopea andromeda）和人一样每天大约睡8小时。大多数睡眠发生在夜间。但水母白天也会打小盹。这个团队还在实验室里首次解析了一种海葵（Nematostella vectensis）的睡眠。它一天也有大约三分之一的时间要睡觉，但休息时间主要集中在黎明前后。

人们认为，神经元起初出现在几亿年前的基础后生动物中，这是类似于现代水母和海葵的早期动物，有分散互联的神经元网络，但没有中央“命令中心”。在对这两种动物的实验中，Appelbaum团队发现清醒时神经元中DNA损伤增加，睡眠时减少。当研究者用紫外辐射引入DNA损伤时，这些动物的反应是睡得更多了。研究者总结说，当这些动物醒着的时候，DNA损伤速度超过修复能力，而睡眠提供了专门高效维护细胞的时间。

Cirelli说这项研究很严谨，但提到一处局限：缺少诱导DNA损伤后能保持醒着的对照动物组。虽然她自己的研究表明睡眠会加速DNA修复，但她认为，类似的修复可能在动物醒着但没有主动学习时发生。她的工作还表明睡眠有其他有力的演化驱动因素，例如需要降低白天增强的神经元连接强度。Cirelli说，这能节省能量，修复动物学习的能力，帮助巩固记忆。

Appelbaum说，破译睡眠如何以及为何演化，有助于阐明睡眠缺失和神经退行性疾病之间的关系，以及局部睡眠（人脑清醒时部分脑区短暂“下线”）等现象。“在人类中，睡眠支持学习和记忆。”他说，“但也可能涉及特定神经元的维护。”他的团队现在计划在更多动物中探索这些问题，包括没有神经系统的海绵，以及与人类大脑存在关键共同特征的斑马鱼。