无论如何，我们为什么要睡觉？ DNA研究表明，“唤醒的价格”很高

鸟类做到这一点，蜜蜂做它，甚至受过教育的跳蚤也做到了：不，它们没有坠入爱河，它们会睡觉。但是，确切地说 为什么 所有进入睡眠状态的神经系统动物都是一个长期存在的科学谜团。睡眠当然感觉很棒，但它并不完全有意义 - 我们为什么要把我们生命的三分之一用完？

在周二发表的一项研究中 自然通讯 科学家说，他们已经弄清楚了为什么在细胞水平上。他们解释说，睡眠的核心细胞功能是对抗在清醒时间累积的神经元DNA损伤。睡眠使神经元能够进行有效的DNA维持，这对于健康生活至关重要：科学家们已经知道睡眠减少意味着更容易受到焦虑，沮丧和健康状况的影响，但现在他们更接近于理解为什么会出现这种情况。

“我们发现睡眠，染色体动力学，神经元活动，DNA损伤和修复之间存在因果关系，与整个生物体有直接的生理相关性，”研究负责人Lior Appelbaum博士周二表示。 “睡眠有助于减少清醒过程中大脑中累积的DNA损伤。”

Applebaum及其团队通过检查遗传和发育研究中最常用的模式生物之一：斑马鱼，研究了睡眠与核维持的关系。这些透明的斑马鱼经过基因工程改造，使其神经元中的染色体带有彩色化学标签。当鱼清醒和睡着时，科学家用高分辨率显微镜观察了DNA和核蛋白在鱼体内的运动，这可以在上面的视频中看到。

他们目睹了当鱼清醒时，染色体相对不活跃，并且断裂的DNA链在神经元中积累。然而，当鱼睡着时，染色体变得更加活跃，并且累积的DNA损伤开始得到修复。随后的分析证实，为了进行核保养，单个神经元需要动物进入睡眠状态。

Appelbaum说，DNA损伤的累积是“清醒的代价”。在清醒过程中，染色体活跃度较低，容易受到辐射，氧化应激和神经元活动引起的DNA损伤。睡眠可以启动染色体活动并使个体神经元内的核维持同步，从而可以在不使用大脑的情况下修复大脑。

“这就像路上的坑洼，”Applebaum说。 “道路积累磨损，特别是在白天的高峰时段，在交通畅通的情况下，夜间修理它们是最方便和最有效的。”

有趣的是，我们知道晚安的睡眠可以恢复。现在看起来它对大脑也是可量化的恢复，允许它自然地修复当天的伤害。

抽象：

睡眠对所有神经系统动物都至关重要。然而，睡眠的核心细胞功能是未知的，并且没有保守的分子标记来定义跨系统发育的睡眠。斑马鱼单个细胞中染色体标记的延时成像显示，睡眠会增加单个神经元的染色体动态，但不会增加其他两种细胞类型。操作睡眠，染色体动力学，神经元活动和DNA双链断裂（DSBs）表明，染色体动力学较低，并且在清醒期间DSB的数量累积。反过来，睡眠会增加染色体动态，这是减少DSB数量所必需的。这些结果确立了染色体动力学作为定义单个睡眠细胞的潜在标记，并提出睡眠的恢复功能是核维持。