Защо все пак спим? "Цената на будността" е висока, казва ДНК изследването

Птиците го правят, пчелите го правят, дори образованите бълхи го правят: Не, те не се влюбват, спят. Но точно защо всички животни с нервна система, еволюирала до сън, е дългогодишна научна мистерия. Със сигурност се чувства чудесно, но няма смисъл - защо трябва да прекараме една трета от живота си, за да загубим?

В изследване, публикувано във вторник в Nature Communications учените казват, че са разбрали защо на клетъчно ниво.Основната клетъчна функция на съня, обясняват те, е да се бори с невроналното увреждане на ДНК, което се натрупва по време на будните часове. Сънят позволява на невроните да извършват ефективна поддръжка на ДНК, която е от съществено значение за здравословния живот: учените вече знаят, че по-малко сън означава по-голяма уязвимост към безпокойство, разочарование и лошо здраве, но сега те са по-близо до разбирането защо точно това е така.

"Намерихме причинно-следствена връзка между съня, динамиката на хромозомите, невроналната активност и увреждането на ДНК и ремонта с пряко физиологично значение за целия организъм", се казва в доклада на д-р Лиор Апелбаум. “Сънят дава възможност да се намалят натрупаните в мозъка увреждания на ДНК по време на будност”.

Епълбаум и неговият екип проучиха как сънят е свързан с поддръжката на ядрената енергия, като изследва един от най-често използваните моделни организми за генетични изследвания и проучвания за развитието: рибата зебра. Тези прозрачни риби са генетично конструирани така, че хромозомите в техните неврони носят цветни химически маркери. Докато рибите бяха будни и заспали, учените наблюдавали движението на ДНК и ядрени протеини в рибата с микроскоп с висока резолюция, което може да се види във видеото по-горе.

Те видяха, че когато рибите са будни, хромозомите са относително неактивни и счупени нишки от ДНК се натрупват в невроните. Въпреки това, когато рибите са заспали, хромозомите стават по-активни и натрупаните ДНК щети се ремонтират. Последващият анализ потвърди, че за да се изпълни ядрената поддръжка, отделните неврони се нуждаят от животно, което да заспи.

Натрупването на увреждане на ДНК, казва Апелбаум, е "цената на будността". По време на будност хромозомите са по-малко активни, оставяйки ги уязвими за увреждане на ДНК, причинено от радиация, оксидативен стрес и невронална активност. Сънът подхранва хромозомната активност и синхронизира ядрената поддръжка в отделните неврони, като позволява мозъкът да бъде поправен, докато не се използва дотолкова, доколкото е през деня.

- Това е като дупки на пътя - казва Епълбаум. "Пътищата натрупват износване, особено по време на пиковите часове и е най-удобно и ефикасно да се фиксират през нощта, когато има лек трафик."

Анекдотно, ние знаем, че един добър нощен сън може да бъде възстановителен. Сега изглежда, че е количествено възстановимо и за мозъка, което му позволява да поправи естествено вредата от деня.

Анотация:

Сънят е от съществено значение за всички животни с нервна система. Независимо от това, основната клетъчна функция на съня е неизвестна и няма запазен молекулен маркер, който да дефинира съня през филогения. Визуализирането на хромозомни маркери в единични клетки на живите зебира показва, че сънят увеличава динамиката на хромозомите в отделните неврони, но не и в други два типа клетки. Манипулацията на съня, хромозомната динамика, невроналната активност и ДНК двойните нишки (DSBs) показват, че динамиката на хромозомите е ниска и броят на DSBs се натрупва по време на будност. На свой ред сънят увеличава динамиката на хромозомите, която е необходима за намаляване на количеството на DSB. Тези резултати установяват хромозомна динамика като потенциален маркер за определяне на единични спящи клетки и предполагат, че възстановителната функция на съня е поддържане на ядрената енергия.