即使一夜无眠,斑马鱼也不会在第二天打瞌睡;而对不同物种的研究将有助于揭示睡眠机制的进化过程——
一项新的研究显示,即使被剥夺一晚上的睡眠,斑马鱼也不会在第二天打瞌睡。这提示与哺乳动物相比,鱼类更擅长依据白天的光亮保持清醒状态;同时也说明在进化过程中,不同物种形成了不同的睡眠调节机制。
所有动物都会睡觉,但许多动物的睡眠方式难以被人察觉。例如,奶牛站着睡觉,海豚的左右脑在游泳过程中轮换进行“睡眠”,果蝇在其短暂的一生中也会打40多次“盹儿”。
斯坦福大学艾默尔·米格诺特(Emmanuel Mignot)教授说,当斑马鱼睡觉时,会将其尾巴垂下,悬停在水缸底部。
米格诺特和他的同事在斑马鱼保持清醒的状态下,从事着睡眠或失眠对斑马鱼影响的研究。“迄今我们仍未真正理解人类为什么睡觉,以及睡眠机制是如何进化的”,米格诺特通过对狗和斑马鱼等多种动物的睡眠情况研究后说,“睡眠是迄今仍未破解的谜团之一。我们首先要了解睡眠的进化过程,然后才能理解睡眠的原因。”
不用“补觉”的斑马鱼
该研究小组发现,如果让斑马鱼彻夜不睡觉,随后封闭光线,斑马鱼将会补回失去的睡眠;但如果使其在“熬夜”之后打开灯光,斑马鱼在第二天并不会比平时睡得更多。这一点与哺乳动物截然不同。
为了揭示这种行为的内在机制,米格诺特对剔除了睡眠神经肽hypocretin受体编码基因的斑马鱼研究后发现,哺乳动物如果缺少相关受体,将会导致嗜睡综合征,表现为白天睡觉,晚上失眠,以及肌肉的瘫痪;而在鱼类中,该基因的缺失仅会导致其晚上失眠。
米格诺特认为,光线和褪黑激素抑制了斑马鱼的睡眠。与哺乳动物不同,斑马鱼仅需利用神经肽系统调节晚上的睡眠。生理学研究的结果也支持了这种观点:某些鸟类也具有类似的行为,这提示了由光线与褪黑激素主导的睡眠机制可能扩展到了非哺乳动物种群之外。
米格诺特还认为,光线与褪黑激素类似于一个十字路口,在某一点上,它可能会不太有效,因此动物需要进化出不同的机制来提高觉醒的状态。
该发现与此前认为hypocretin受体无论在白天和晚上都能促进斑马鱼清醒的观点有所不同。此前观点的研究者之一、哈佛大学的亚历山大·施尔(Alexander Schier)教授认为,对hypocretin受体缺失的斑马鱼突变体进行深入研究,可以解决此类争议。
昏昏欲睡的狗
若干年来,米格诺特一直在对人类、啮齿类动物和患有嗜睡症的狗的睡眠情况进行研究。
米格诺特认为,加强对不同动物的睡眠研究将会取得大的突破,从而可以绘制出睡眠进化树。他将对斑马鱼继续进行研究,同时也愿意对其他动物如鸭嘴兽等———包括最古老的爬行类动物———进行研究。“我将梦想着在单孔目动物中进行同样的研究,以发现我们是否可以得到一个患嗜睡症的鸭嘴兽。”
另外,患嗜睡症的狗已经不再是受关注的研究对象———实验狗纷纷“退休”了。“我们只剩最后一只狗了,”米格诺特说,“它已经被领养了———领养人是我。”