睡眠是生命活动中的普遍现象,但其更深层的生物学意义长期未有定论;近日,以色列巴尔伊兰大学等机构在英国《自然-通讯》杂志发表研究成果,通过对水母、海葵等简单生物的系统研究,为追溯睡眠的进化起源提供了新线索。研究团队选择倒立水母和星状海葵作为研究对象。它们没有大脑,仅具原始的神经系统,神经元以网络形式分布,不存在中枢神经结构,却仍呈现清晰的睡眠行为。研究人员将其在特定阶段出现的行为静止、保持特有姿势、对外界刺激反应变慢等状态定义为“睡眠”,该标准也为跨物种比较提供了可操作的界定框架。观察结果显示,倒立水母在实验室和自然环境中都具有稳定的睡眠节律:主要在夜间睡眠,中午还会短暂休息,每日总睡眠时间约8小时,与人类相近,其睡眠模式受光暗变化明显影响。相比之下,星状海葵的睡眠多集中在黎明前后,每日睡眠时长同样约8小时,其规律更主要由生物钟驱动。对应的发现提示,即便神经系统极为简单,也能产生相当精细的睡眠行为。研究的关键发现是神经元DNA损伤与睡眠之间可能存在因果联系。研究人员分析发现,两种生物的神经元DNA损伤具有明显的昼夜波动:清醒时总体上升,睡眠期间则显著下降。为深入验证,研究团队用紫外线诱发DNA损伤,结果显示这些生物会通过延长睡眠时间来应对损伤增加。这一现象提示,睡眠可能为神经元提供了一个相对集中的“修复窗口”,以提升DNA修复效率。 从进化生物学角度看,该研究提供了一个可检验的解释框架:睡眠作为跨物种广泛存在的特征,在长期进化中被保留下来,很可能与重要的生存收益相关。神经元DNA修复机制的线索,为“睡眠为何值得被保留”提供了更直接的生物学依据。神经元DNA的稳定性对神经系统功能至关重要,若损伤长期累积,可能增加神经功能异常风险;通过睡眠定期降低并修复损伤,或有助于维持神经系统的长期健康。 研究人员也指出,结论仍需更多实验支持。他们计划在紫外线诱发DNA损伤后,强制让动物保持清醒,观察这种干预对神经功能与生存状态的影响。同时,睡眠的进化驱动因素可能并不单一,记忆形成与整合、能量代谢调节等也可能参与其中。围绕这些方向的进一步研究,有望推动对睡眠生物学本质的更完整理解。
这项研究拓展了人们对睡眠功能的认识,也为理解生命进化提供了新的切入点;随着研究手段不断进步,未来或许能在更多物种中验证睡眠与神经修复之间的关系,并继续揭示这个基本生命现象的深层机制。正如研究者所言:“理解最简单的生命形式,往往能帮助我们解开最复杂的生物学谜题。”