生物必須有大腦才會需要睡眠嗎

水母這種無腦海洋生物是已知最簡單的主動休息的有機體。

睡眠的目的和演化起源是神經科學**的謎團之一。每一種復雜的動物都要睡覺，從微小的果蠅到龐大的藍鯨，都無一例外。但是科學家無法解釋有機體為什么要這樣在一天中的大部分時間里，將自己毫無防范地暴露在捕食者面前，而且無法進食或交配。現在，研究人員**表明，即使是沒有大腦的有機體——一種水母——也表現出類似睡眠的行為，說明睡眠的起源比原想的更早。

一項新研究表明，當太陽下山后，仙后水母便會回到床上睡覺，躲避夜生活。

研究人員觀察到仙后水母鼓動傘膜的頻率在夜晚下降三分之一，并且對外界刺激（如食物和運動）的反應減慢。被剝奪了夜間休息時間后，水母第二天的活躍程度降低了。

“我們交談的每個人都對水母是否睡覺有自己的想法。它讓每個人都去思考睡眠是什么，”論文**作者、加州理工學院的分子遺傳學家 Ravi Nath 說。該研究發表在了 9 月 21 日的《當代生物學》（Current Biology）上。

“該研究提供了充足證據，表明類睡眠狀態在演化早期便出現，”南加州大學的神經科學家 Dion Dickman 說。無心的睡眠 Nath 正在利用秀麗隱桿線蟲研究睡眠，但是每當他在研究會議上展示他的研究時，其他科學家卻對這種簡單動物會睡覺的想法嗤之以鼻。這不禁讓 Nath 思考：動物的神經系統要多簡單才會失去睡覺的能力？Nath 的熱情很快感染了他的朋友、加州理工學院的博士生 Michael Abrams 與 Claire Bedbrook。Abrams 研究水母，他說有一種水母可以成為合適的模式生物，因為水母有神經元但沒有中樞神經系統。它們的神經元通過一張分散的神經網絡連接。

特別是仙后水母吸引了三人的注意。仙后水母也稱倒立水母，因為它習慣傘膜朝下，觸手朝上，坐在海底。仙后水母很少自己活動，使研究人員可以比較方便地設計一套自動化系統，通過視頻追蹤傘膜的鼓動。為了提供仙后水母（或任何其他有機體）有類似睡眠行為的證據，研究人員需要表明它們有快速可逆的活動減退階段，也就是靜默期，期間對刺激的應答減弱。該行為還應由睡眠需求驅使，水母醒的時間越長，對睡眠的需求就應該越大，因此，一天中睡眠的減少應該導致接下來的休息時間增加。

其他研究人員已經記錄下其他種水母夜間活動減少的現象，但是他們并未發現有水母表現出睡眠行為的其它方面。Nath、Abrams 和 Bedbrook 在一個 35 升的水箱里，追蹤記錄仙后水母 6 天 6 夜的傘膜鼓動次數，發現其頻率在白天平均為每秒一次，而夜間則下降了幾乎三分之一。他們還記錄下了在夜間出現的 10-15 秒的零鼓動階段，這在白天并未出現。躁動的夜晚由于沒有水母鬧鐘，科學家用豐年蝦和牡蠣卵作誘餌來試圖喚醒休憩中的仙后水母。當他們在夜間向水箱里投食時，仙后水母會切換回白天的活動模式。團隊利用水母喜歡坐在堅硬表面的習慣來測試靜默期的仙后水母是否對外界刺激延遲應答。他們用濾網慢慢地將水母從箱底提起，然后從下部撤掉濾網，讓水母浮在水中。與白天相比，它們在晚上需要更多的時間來重新開始鼓動傘膜和重新調整自身位置。如果立即在晚間重復實驗，水母會迅速做出反應，就像是在白天一樣。最后，當團隊持續攪動水使仙后水母保持清醒，強制它通宵熬夜后，他們發現第二天水母的活動量減少了 17%。

“這項實驗表明睡眠起源的時間比我們想象的更早。這些有機體的簡單性打開了研究睡眠為何演化產生以及睡眠有何作用的大門，”德國基爾大學的演化生物學家 Thomas Bosch 說。“既然睡眠可追溯到這些小型后生動物——那么還能推回到更早嗎？”他問道。

這就是 Nath、Abrams 和 Bedbrook 想要弄清楚的問題。盡管有博士論文要忙，他們還是開始尋找可能控制睡眠的古代基因，希望這能讓他們窺探到睡眠最初演化產生的原因。