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大脑和睡眠，哪一个先出现？

时间：2021-01-28 00:00:00 来源：网络整理

我们为什么需要睡眠？也许是我们的大脑需要休息，需要充电。按照这个逻辑，我们可以推测睡眠是后出现的。当大脑变得更大、更复杂时，我们才开始需要睡眠。

然而，日本九州大学的研究团队却在水螅中发现了类似睡眠的状态。水螅只有几厘米长，具有分散的神经网络，但缺乏大脑的集中化功能。研究人员甚至发现，水螅可以对与睡眠相关的分子起反应。

这些发表在《Science Advances》杂志上的结果表明，睡眠比大脑先发育，而且可能在大脑以外具有关键功能。九州大学文理学院的助理教授Taichi Q. Itoh表示：“我们现在有充分的证据，说明了动物必须先获得睡眠才能获得大脑。”

之前，研究小组也在水母中发现了睡眠行为。水母是腔肠动物门中的成员，也是水螅的近亲。“根据我们的发现和先前有关水母的报道，我们可以说睡眠进化与大脑进化无关，”他说。

由于水螅结构简单且缺乏复杂的中枢神经系统，故研究人员选择它们来研究早期的睡眠演化。以往人们是通过脑电波来监测睡眠，但对于没有大脑的动物来说，这可不是一种好选择。因此，他们利用视频系统来追踪水螅的运动，以确定它们何时处于类似睡眠的状态。

研究人员发现，水螅表现出4小时的睡眠-清醒周期，而不是像人类一样，每24小时重复一次。接下来，他们研究了与睡眠相关的分子对水螅的影响。他们将水螅暴露在褪黑素、抑制性神经递质GABA和多巴胺下，发现褪黑素和GABA均可促进睡眠，而多巴胺可抑制睡眠。

之后，他们又利用振动和温度变化来干扰水螅的睡眠，发现水螅在第二天会睡得更长一些，而且细胞增殖受到抑制。他们进一步发现，睡眠不足会导致212个基因的表达发生变化，其中包括pRKG。这种蛋白质与多种动物的睡眠调节有关，包括小鼠、果蝇和线虫。

Itoh强调了这些发现的重要性，并指出：“这些实验提供了有力的证据，说明动物在进化出中枢神经系统之前就已经获得了睡眠的相关机制，随着大脑的进化，许多机制仍然是保守的。”（生物通 薄荷）

原文检索

Kanaya H, park S, Kim J et al. A sleep-like state in Hydra unravels conserved sleep mechanisms during the evolutionary development of the central nervous system. Sci. Adv. 6(41), eabb9415, (2020).


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