斑马鱼|别熬夜了！只有睡觉，才能拯救你断裂的DNA( 二 ) https://p0.ssl.img.360kuhttps://p0.s

他们发现，在经过一天的活动后，斑马鱼单个神经元中DNA双链断裂位点的数量会翻倍。随后，他们给斑马鱼喂食了一种神经惊厥剂——戊四唑（可以导致神经元异常兴奋）。仅3个小时之后，斑马鱼DNA的断裂位点数量就增加到了活动一天后的水平——也就是说，神经元越容易兴奋，就越容易感觉到累。

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研究人员发现与刚睡醒时（ZT4）相比，斑马鱼活动一天后（ZT14）的γH2AX位点数明显增多，也就是说DNA双链断裂数量增多。图片来自原论文。
正常情况下，在休息10小时后，断裂位点数才会降到较低的水平。暴露在戊四唑中后，这些斑马鱼需要的睡眠时间会增加。除了清醒时间更长和神经活动更兴奋外，当斑马鱼暴露在紫外线（可以损伤DNA）下时，它们也会需要更多的睡眠。
【 斑马鱼|别熬夜了！只有睡觉，才能拯救你断裂的DNA】相比之下，如果只休息2个小时或者4个小时，斑马鱼DNA上的断裂位点数只会略微降低。在这种睡眠被剥夺的情况下，不仅DNA的损伤会增加，DNA损伤也会无法修复，也就是说DNA结构的溃败会越来越严重。
在沉睡中修复
生物想要继续生存下去，DNA的修复过程是必不可少的。但面对千疮百孔的DNA，修复过程从哪里开始呢？这时，DNA在断裂位点留下的标记就发挥了作用。在染色体中，DNA双链缠绕在组蛋白上，在每一次双链断裂时，一种组蛋白——H2AFX——都会被磷酸化，变成γH2AX。通过观察γH2AX，科学家就能知道斑马鱼DNA的断裂情况，也可以依此来判断修复情况。
他们进一步探究了DNA修复过程的细节，发现在夜晚，当斑马鱼睡觉时，参与DNA双链断裂修复的两种蛋白（Rad52和Ku80）才会明显增加，开始紧锣密鼓地修复DNA。除此之外，为了更好地修复DNA，染色体的活动也会增加。如果染色体活动被抑制，DNA损伤得不到及时修复，斑马鱼的睡眠时间就会延长，而且整个睡眠周期都会发生改变。

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清醒和睡眠的循环：白天神经元的DNA损伤增加，留下标记，导致睡眠压力增加。晚上，染色体活动增加，Parp蛋白募集修复蛋白，促进DNA修复。图片来源：原论文
这些生理过程都与一种DNA损伤检测因子——PARP-1——有关，这个分子在多种生物体内高度保守。它是DNA结构稳定的维护者，能促进受损的DNA单链或双链的修复，保障细胞的生存。根据研究人员的观察，在白天，表达该分子的parp1基因会大量转录，增加睡眠压力。由PARP-1控制的信号通路会在白天不停地给大脑发信息，提醒它休息。到晚上，你开始休息后，parp1转录产生的mRNA会大量表达PARP-1，这些分子会通过募集修复蛋白的方式，促进DNA修复。当抑制parp1表达时，生物需要的休息时间会更少，但与此同时，DNA修复过程和染色体活动都会减少。
更多清醒时间的代价
咖啡因为什么能让我们更加清醒？根据一项发表于1990年的研究，咖啡因能在抑制DNA修复的同时，增强神经活动——也就是说，我们更有精力了，但后期或许需要更多的睡眠来补偿。
研究人员表示，实验中用到的幼年斑马鱼的神经系统虽然很简单，但和更高等的脊椎动物（包括哺乳动物）的神经系统存在一定的相似性，能用于解释动物需要睡眠的普遍原因。除此之外，PARP-1还能影响人的生物钟，在长期记忆的形成中也具有关键作用。而在睡觉时，染色体的活动不仅能促进DNA的修复，也和神经元的可塑性、记忆的形成密切相关。也就是说，睡得好能帮助我们记住新学的东西，身体也更健康。
可以说，我们每一次思考、行动和激动等，可能都在让我们的DNA冒险，让自己面临衰老和疾病的威胁。但随之而来的一场安逸、平静的睡眠，能让裂开的DNA重新拼接，将我们拯救回来。这些过程周而复始，而我们只感觉到自己在慢慢长大、变老。
如果你已经学废了，那就好好睡一下吧。

作者：clefable
编辑：顾军
责任编辑：任荃

转载：环球科学
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