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  • 科学探索:水母捕捉鼾声给睡眠起源提供线索

    2017年9月26日【探灵网报】据国外媒体nature报道

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    新研究表明,仙后座水母避开夜生活,躺在床上睡觉,当太阳落山时睡觉。
     
    睡眠的目的和进化起源是神经科学中最大的奥秘之一。每一个复杂的动物,从最卑鄙的果蝇飞到最大的蓝鲸,睡觉 - 但是科学家们不能解释为什么任何有机体会让自己容易受到捕食者的伤害,并且不能在一天的大部分时间内吃饭或交配。现在,研究人员首次证明,即使没有大脑的生物 - 一种水母 - 显示出类似睡眠的行为,这表明睡眠的起源比思想更为原始。

    研究人员观察到,仙后座水母脉冲钟的速度在晚上下降了三分之一,而且在这段时间内,动物对外部刺激物质(如食物或运动)的反应要慢得多。当被剥夺夜间休息时,第二天的果冻活动较少。

    “我们所谈论的每个人都有关于水母是否睡觉的意见。该论文的第一作者和加利福尼亚理工学院(加州理工学院)在帕萨迪纳的分子遗传学家拉维·纳斯(Ravi Nath)说,这真的迫使他们应对睡眠的问题。该研究于9月21日在当代生物学1刊登。

    南加利福尼亚大学洛杉矶分校的神经科学家Dion Dickman说:“这项工作为睡眠状态进化演化的早期提供了令人信服的证据。”

    无情的睡眠

    Nath正在研究睡眠在蠕虫秀丽隐杆线虫,但每当他在研究会议上介绍他的工作,其他科学家嘲笑这样一个简单的动物可以睡觉的想法。这个问题让Nath认为:动物的神经系统在生物缺乏睡眠能力之前有多少最小化?Nath的痴迷很快感染了他的朋友和Caltech博士生Michael Abrams和Claire Bedbrook。艾布拉姆斯在水母上工作,他建议,这些生物之一将是一个合适的模型生物,因为果冻有神经元,但没有中枢神经系统。相反,他们的神经元连接在一个分散的神经网络。

    仙后座水母尤其引起了三重奏的关注。绰号是颠倒的水母,因为它的习惯是坐在海床上的钟声上,触角向上挥舞着,西葫芦很少自己动作。这使得研究人员更容易设计一种使用视频跟踪脉冲钟的活动的自动化系统。为了在Cassiopea(或任何其他生物体)中提供类似睡眠状态的证据,研究人员需要显示出快速可逆的活动或静止期,反应敏感度降低。这种行为也必须由睡眠需要驱动,从而增加了水母的清醒时间,从而减少睡眠的日子之后会增加休息时间。

    其他研究人员已经记录了其他水母种类的夜间活动下降,但没有知道水母显示睡眠行为的其他方面。在一个35公升的坦克中,Nath,Abrams和Bedbrook 六天昼夜跟踪了Cassiopea的钟声,发现每天平均每秒钟一次脉搏的速度在晚上下降了近三分之一。他们还记录了10-15秒的夜间无脉冲时间,白天没有发生。

    不安的夜晚

    没有建立的水母闹钟,科学家们用盐水虾和牡蛎鱼的小吃来尝试唤醒打盹的仙后座。当晚上他们把食物放在油罐中时,西葫芦回到了白天的活动模式。该团队使用水母优先坐在坚实的表面上来测试是否静止的仙后座对外部刺激有延迟的反应。他们使用屏幕缓慢地将水母从坦克的底部取出,然后将其从动物下面拉出,将果冻漂浮在水中。当夜间发生的事件发生在白天的时候,生物开始脉动和重新调整方向花费更长的时间。如果晚上立即重复实验,水母就像白天一样做出反应。最后,当队伍强制Cassiopea通过反复冲水保持清醒状态时,他们发现了第二天的活动下降了17%。

    “这项工作表明,睡眠比我们想象的要老得多。德国基尔大学的进化生物学家托马斯·博施(Thomas Bosch)说,这些生物体的简单性是一个了解睡眠演变原理的原理。他说:“睡眠可追溯到这些小的后生动物 - 它还能进一步发展吗?”

    那就是Nath,Abrams和Bedbrook想要发现的。在完成博士论文的混乱中,他们已经开始寻找可能控制睡眠的古代基因,希望这可能提供了为什么睡眠原来演化的提示。

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