睡眠是生命最普遍的行为之一。尽管睡眠普遍存在，它却也是最神秘的现象之一。人类约三分之一的生命处于闭眼状态，大脑活动远脱离清醒状态。对我们大多数人而言，这意味着一生中约25年在睡眠中度过。数百年来，科学家们一直困惑于睡眠存在的根本原因，尤其是考虑到睡眠带来的风险——危险感知能力下降、觅食或求偶时间减少、以及无意识状态下的脆弱性。自然选择难道不该更青睐那些需要较少睡眠的个体吗？
发表在《自然·通讯》的新研究通过观察水母和海葵的类睡眠行为，为这一问题提供了新见解——这些动物简单到甚至没有大脑。研究人员的发现不仅挑战了关于睡眠如何进化的假设，还突显了人类与这些生物共享的一项基本生物需求：保护神经元DNA免受损伤。尽管没有大脑，水母仍拥有需要休息和保护的神经细胞。
观察到了什么？
水母和海葵看似不会睡眠的生物。例如水母是海洋中漫游的胶质生物，没有大脑，仅依靠分散的神经元网络运作。然而，研究人员在研究倒立水母（Cassiopeia andromeda）和星状海葵（Nematostella vectensis）时发现，这两个物种每天约三分之一时间会进入活动减少、反应迟钝的状态——相当于我们所说的睡眠，比例与人类相似。
水母的类睡眠期主要在夜间，伴有短暂的午间小憩；而海葵则主要在白天睡眠。尽管时间安排不同，两个物种都展现出睡眠的典型特征：集中性的低活动期、对外界刺激反应减弱，以及被强制保持清醒后对休息的需求增加。这些观察通过长期行为追踪完成。科学家记录了水母钟形伞部收缩频率或对光线、干扰等外部提示的反应变化。反应变慢和活动率降低表明动物处于类睡眠状态，正如人类和其他动物睡眠时警觉性下降。
研究的惊人发现
睡眠在拥有神经系统的动物中几乎普遍存在，从昆虫、鱼类到鸟类和哺乳类，但其根本目的仍存争议。传统假说认为睡眠支持记忆巩固、能量保存或代谢废物清除。这些理论对人类很适用，因为这些功能与相对复杂的大脑相关。但如何解释没有大脑的生物也能从睡眠中受益？
为解答此问题，巴伊兰大学及合作机构的科学家转向两类最古老的拥有神经系统的动物：水母和海葵。他们的目标是探究睡眠是否具有更原始的基础功能——这种功能早于复杂大脑的出现。通过研究这些生物，研究人员追溯了睡眠的进化根源，并测试该行为是否服务于基础细胞功能而非认知功能。
在实验室和自然栖息地中，研究人员使用红外视频追踪等工具监测水母和海葵的行为。他们记录了活动与静止模式，基于运动减少和对刺激反应变慢来识别类睡眠行为。他们还操纵环境条件，通过强制保持清醒来观察动物后续补偿行为——即"睡眠反弹"现象。
但研究最创新的部分在于测量构成神经系统的神经元中的DNA损伤，通过损伤指标观察清醒与睡眠状态如何在细胞层面影响动物。研究人员将生物暴露于紫外线辐射和化学诱变剂等已知会损伤DNA的外部压力源下，观察睡眠行为是否因此改变。鉴于褪黑激素在许多动物中调控睡眠，研究人员还测试了给予褪黑激素是否会影响实验对象的睡眠模式和DNA损伤。
结果令人惊讶：
- 水母和海葵每天约三分之一时间处于睡眠状态，与人类相同。
- 睡眠剥夺导致神经元DNA损伤增加。
- 将动物暴露于紫外线或诱变剂同样增加了神经元DNA损伤，并触发后续更长的睡眠期，表明存在"恢复反应"。
- 相反，褪黑激素——这种在人类和其他动物中促进睡眠的激素——增加了这些生物的睡眠时间并减少了DNA损伤。
简言之，结果揭示了睡眠与神经细胞压力之间的双向关系：当细胞活跃过久，损伤会累积，身体对睡眠的驱动力会增强；睡眠则提供了一个更安静的时段，使损伤得以限制或修复。鉴于此，休息似乎能保护神经细胞——这尤为重要，因为这些细胞难以自我替换。
那么，这对人类意味着什么？
你可能熟悉这样的比喻：你的大脑如同办公室，白天会变得杂乱无章；而夜晚当你入睡时，清洁团队会进来重新整理一切。睡眠长期以来主要被视为与高级脑功能相关的机制——记忆巩固、认知恢复和情绪调节。虽然这对复杂动物可能依然成立，但新发现表明，睡眠的起源可能在于更基础的生物需求：在压力下保护神经元DNA的完整性。
该研究暗示对睡眠的需求早于中枢大脑的进化。其根源可能在于早期多细胞生物需要应对清醒时的细胞成本，例如阳光等环境压力导致的DNA损伤，或持续活动的代谢需求。在此视角下，睡眠是一种古老的维护行为，在复杂认知或学习出现前就已对生命至关重要。
理解睡眠的古老起源重塑了科学家对这一普遍却令人困惑行为的看法。它表明即使在人类中，睡眠的核心功能之一可能是基础性的细胞保护，而不仅关乎脑功能或心理健康。虽然人类睡眠研究常聚焦于记忆、情绪健康或疾病，但该研究强化了睡眠益处包括防护神经元DNA在清醒期间累积损伤的观点。回到办公室比喻，睡眠不仅整理你的文件柜，还拧紧所有家具的螺丝。
这一洞见对公共卫生具有实际意义。根据近期研究，人类慢性睡眠不足与认知能力下降及阿尔茨海默病、帕金森病等神经退行性疾病风险增加相关。如果睡眠确实在保护神经元DNA方面发挥作用，长期缺乏休息可能导致细微损伤随时间累积，逐渐影响记忆、思维速度和整体大脑韧性。通过阐明睡眠如何在其最基本层面上保护脑细胞，这些发现可能有助于指导未来研究，以延缓甚至预防与年龄相关的脑功能衰退。即使是无脑的海葵也会睡眠，表明休息是一种古老的生存策略。
一项古老的生存策略
令人欣慰的是，睡眠不仅是一种现代奢侈品，而是一项古老的生存工具——与数亿年前在浅水潟湖中漂浮的生物共享。在梦境或闹钟出现之前，睡眠可能仅仅是为了保护我们最脆弱的细胞。因此，下次当你裹着睡衣钻进被窝时，请记住：你并非在偷懒或放纵；你正在参与地球上最古老的维护程序之一，给予你的神经元水母依靠了数百万年的礼物：一点休息、重置和保持完整的时间。
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