Биологи нашли главную функцию сна
Хотя задачи, которые разные существа решают при помощи сна, изучаются давно, нет ещё цельной картины и понимания — почему всё же эволюция «изобрела» сон. Своё видение главной функции этого «режима работы» организма предложил Джером Сигель (Jerome Siegel) из университета Калифорнии в Лос-Анджелесе (UCLA), известный нам, кстати, по изучению любопытных аспектов сна дельфинов.
Установлено, что сон прочищает мозги, что во время сна включаются определённые биохимические механизмы долговременной памяти, раскладываются по полочкам «свежие знания», а от недосыпа бывают ложные воспоминания.
Много ещё чего известно про сон и не связанного с памятью, начиная с банального объяснения «организм отдыхает» и до неотработанной пока теории о компенсации во время сна оксидативного стресса, влияющего на долголетие. Но, как отмечает Сигель (кстати, директор университетского центра изучения сна — Sleep Research Center), в основном все объяснения нужности сна крутятся вокруг особенностей работы нервной системы.
Между тем, говорит учёный, много лет исследовавший особенности сна у животных самых разных групп и классов, эволюционные корни сна уходят намного глубже, чем принято думать. Неактивные стадии жизнедеятельности наблюдаются у широкого спектра организмов, в том числе — не имеющих нервной системы (от растений до микробов).
И это — слабое место «нейрофизиологического» объяснения появления сна в природе.
Не оспаривая важность сна для работы нейронных сетей, Сигель считает, что ключевая задача этого «изобретения эволюции» — повышение энергетической эффективности организма, а также оптимизация времени (и сил), затрачиваемых на различные аспекты жизнедеятельности.
«Сон, как правило, рассматривается как нечто негативное для выживания, поскольку спящее животное уязвимо перед хищниками, а ещё — не может выполнить действия, важные для выживания», — говорит Сигель. Это такие функции, как питание, уход за детёнышами, охрана и охота.
Но на самом деле сон способствует выживанию.
И самый очевидный пример — животные, впадающие в спячку зимой. Они не могут мигрировать в тёплые страны и потому сокращают до максимума свой расход энергии в ожидании весны.
Это экстремальный пример. На другом конце шкалы — птицы, не спящие сутками во время перелёта.
Между ними — различные градации частоты и продолжительности сна, определяемые соотношением затрат энергии и доступных её источников.
Человек хорошо вписывается в эту картину, полагает учёный. Скажем, мозг составляет примерно 2% от веса тела, но при спокойном бодрствовании потребляет 20% энергии. Так что экономия за счёт регулярного сна не так уж мала.
Также периодическое «выключение» снижает риск причинения вреда и обнаружения хищниками (не зря различные организмы для сна находят те или иные укромные места, пещеры, норы, дупла), древние предки человека тут вряд ли составляли исключение. А всё это играет в пользу сохранения вида.
В отличие от зимней спячки обычный сон отличается тем, что легко обращается в бодрствование. При этом организм сохраняет возможность воспринимать важные сигналы извне и в экстренных случаях просыпается за доли секунды. «Так родители могут проснуться от плача ребёнка, но спокойно спать при звуках грозы», — напоминает Джером, называя такую особенность сна млекопитающих замечательным примером эволюционной адаптации.
Он также напоминает, что молодые организмы (и мы, люди, в том числе) спят дольше и более глубоким сном, потому что у них выше расход энергии во время бодрствования, больше активность, а ещё потому, что рядом есть родители, которые должны охранять детишек. А старики спят меньше, так как у них происходят возрастные изменения в обмене веществ, а за опасностями теперь нужно следить самим.
Детали нового исследования можно найти в статье в Nature Reviews Neuroscience и пресс-релизе университета. И узнайте также о том, как биологи раскрыли секрет многолетнего сна лягушек и подглядели за спящими кашалотами.
Биологические ритмы. Сон и его значение
