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斑马鱼为何不用“补觉”?等

2009-04-13

发明与创新·中学生 2009年3期
关键词:补觉诺特米格

斑马鱼为何不用“补觉”?

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。这说明与哺乳动物相比,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”。

斑马鱼是目前生命科学研究中重要的模式脊椎动物之一。由于斑马鱼基因与人类基因的相似度达到87%,这意味着多数情况下,在其身上做药物实验所得到的结果也适用于人体,因此,它受到生物学家的重视。斯坦福大学艾默尔·米格诺特教授说,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。”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,这表示,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。

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