2021年11月25日星期四

你的DNA时刻都在断裂,只有睡够了才能修复它|DNA|熬夜



  DNA断裂是一个正常的生理过程,但它也极具危害。如今,科学家终于找到了人类避免这种危害的方法——你我都熟悉的睡眠。也就是说,如果不好好睡觉,你也许就是在变相自杀。

  撰文 | clefable

  审校 | 李诗源

  如果将人比作一台依靠电池运行的机器,清醒时的学习、思考和运动等行为和安稳、平静的睡眠则分别对应着放电和充电的过程。类似于在手机上看视频、玩游戏会更快消耗电量,一些活动也会加速人体的"放电"过程,让人更需要休息。

  比如当你生病时,你的免疫系统需要与一些病毒、细菌或癌细胞激烈作战;或者你为了考试和工作,脑袋需要不停歇地运转一整天;又或者是你外出活动了一整天……这些时候,你睡觉的时间往往会更长,睡眠也会更深。

  当机器没有电时,它就不能继续工作;当身体放完"电"时,你也会感觉到该休息了。与机器不同的是,人体更复杂。虽然你可以在打"鸡血"后继续熬夜、连轴运转,但这一切都是有代价的。当你不愿意按时回到床上时,你的身体就正式进入深度"磨损"状态了。


  每个熬过夜的人可能都切身体会过这种"磨损"的代价:身心俱疲,甚至某些部位隐隐作痛,对疼痛的感知力降低,注意力无法集中……很多研究已经证实,在睡眠不足时,我们的大脑首当其冲,它会无法形成新记忆和自我清洁,导致有毒物质在大脑中富集并引发炎症,进一步导致记忆减弱、脑细胞受损。

  此外,缺觉还会影响我们的生物钟、加重心血管系统的负担,肠道中也会开始堆积有害物质,从而引起炎症。这些效应都在增加人类过早死亡和寿命缩短的风险。在一些极端情况下,缺少睡眠还会直接导致死亡。看到这里,你是否有个疑问:人为什么需要那么长的睡眠时间(成年人一天应当睡至少7个小时)?或者从根本上说,人究竟为什么需要睡眠?

  需要睡眠的动物

  近年来,科学家发现了一个现象:不只是人,所有被研究过的、有神经系统的动物都需要睡觉,小到线虫、昆虫,大到包括人在内的各种哺乳动物。但各种动物需要的睡眠时间差异很大——大象每天只要睡2个小时,夜猴(night monkey,通常在夜间活动)却需要多达17个小时。除了睡眠时长不同,各种动物的睡觉方式也不同。一些动物睁着眼也可以睡觉,例如鸟类和海豚演化出了两个半脑交替休息的方式,可以边睡觉边活动。可惜的是,人没法做到这些。

  如果这些有神经系统的动物都需要睡觉,我们可以推测,也许是神经系统中发生的某些改变,促使动物需要睡眠。近期,以色列两所大学的科学家找到了答案,并将研究成果发表在《分子细胞》(Molecular Cell)上,这一发现或许揭示了生物需要睡眠的一个普遍原因——为了修复神经活动时裂开的DNA。


  相比于安静的状态,在日常的活动中,或者在面对更需要脑力的学习、记忆任务或者突发情况时,大脑中的神经元需要更快地表达某些基因。为了适应各种变化,细胞不可能在冗长的DNA链上逐个找到需要表达的基因,更高效的办法是DNA双链直接断开,让大量要用到的基因先表达,并在断裂位点做好标记,过后再进行修复。除了神经元以外,人体其他细胞中的DNA也会由于各种情况出现损伤,也需要进行修复。

  虽然DNA双链断裂是神经活动中一个关键且正常的过程,但如果不及时修复,这会带来很严重的后果。这种损伤也称为DNA双链断裂,是最具有细胞毒性的一种DNA损伤,通常发生在癌症、神经退化和衰老等过程中。不过,DNA双链断裂的修复过程十分复杂,需要激活多条信号通路、募集多种酶和蛋白复合体,因而需要较长的时间。

  在白天,机体的活动增加,DNA的损伤也会累积,避免这些损伤的危害的唯一办法就是修复它们。但细胞在白天是没有时间的,需要将更多的资源用在其他生命活动上,最后修复工作就拖到了晚上。研究人员发现,为了能让细胞按时进行修复,随着神经元DNA损伤累积,睡眠压力(也称为恒定睡眠驱力,homeostatic sleep drive)会逐渐增加,强迫人去睡觉。在睡眠中,这种压力水平会逐渐下降、回到一个低谷,让我们醒来时感觉全身放松,充满活力。

  斑马鱼也要睡觉

  睡眠压力的来源有很多。如上文所述,当免疫系统、神经元和体细胞工作一段时间后,人体内有毒的代谢物和神经系统损伤都会增加,导致睡眠压力增加。在新的研究中,科学家研究了斑马鱼的睡眠活动,证实了斑马鱼在清醒时,DNA双链断裂数量会逐渐增加。

  他们发现,在经过一天的活动后,斑马鱼单个神经元中DNA双链断裂位点的数量会翻倍。随后,他们给斑马.............

原文转载:http://tech.shaoqun.com/a/674891.html

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