МОСКВА, 16 июля. /ТАСС/. Биологи из Европы открыли свидетельства того, что все многоклеточные живые существа нуждаются во сне по той причине, что он необходим для "починки" их митохондрий - главных клеточных энергостанций, повреждающихся в результате метаболических процессов во время бодрствования. Это говорит о том, что сон возник в результате перехода жизни к кислородному дыханию, пишут исследователи в статье в журнале Nature.
"Резкие колебания в концентрации О2 в атмосфере, произошедшие 2,4 млрд и 750 млн лет назад, дали первым сложным клеткам Земли возможность перейти кислородному дыханию, что открыло дорогу для появления всего современного многообразия многоклеточных животных. Проведенные нами опыты показывают, что сон, как и процесс старения, были своеобразной платой за переход к дыханию кислородом", - пишут исследователи.
К такому выводу пришла группа европейских молекулярных биологов под руководством профессора Оксфордского университета (Великобритания) Геро Мизенбека при поиске ответа на одну из главных физиологических загадок биологии - зачем людям и другим многоклеточным существам нужен сон. Как отмечают ученые, нехватка сна вызывает серьезные сдвиги в работе мозга и тела в целом, однако пока биологи не могут сказать, являются ли эти перемены следствием или причиной растущей нужды во сне.
Для получения ответа на этот вопрос исследователи изучили на уровне отдельных клеток то, как меняется активность большого числа участков ДНК внутри "нейронов сна" в мозге мушек-дрозофил после чрезмерно долгого бодрствования. Также ученые проследили за тем, как недостаток сна влиял на структуру этих клеток и поведение различных органелл внутри них. Эти замеры помогли биологам выявить сдвиги в работе 122 генов, возникавшие при отсутствии сна.
Последующий анализ свойств и функций этих участков ДНК показал, что все они были связаны с двумя физиологическими процессами - работой клеточных энергостанций - митохондрий, а также с передачей сигналов через нервные окончания. Нехватка сна повышала активность генов, связанных с транспортировкой электронов и синтезом клеточной "энерговалюты" АТФ внутри митохондрий, а также подавляла активность участков ДНК, связанных с формированием синапсов и передачей сигналов между ними.
Последующие наблюдения показали, что недостаток сна сопровождается переменами в форме митохондрий, а также нарастанием избытка электронов внутри этих органелл, что ускоряет повреждение их мембран и ведет к накоплению оксидантов в нейронах. Во время сна эти процессы подавляются, что дает клеткам время на "починку" митохондрий и ликвидацию сбоев в их работе. Эти же особенности в работе клеточных энергостанций могут объяснять то, почему маленькие животные с очень быстрым метаболизмом живут относительно недолго и спят необычно много, подытожили ученые.
О пользе сна
Все живые существа со сложной нервной системой чередуют периоды активности и покоя в своей жизнедеятельности. Недавно ученые обнаружили, что причиной существования сна, помимо консолидации памяти и исправления различных повреждений мускулов, может быть то, что в это время клетки мозга проводят масштабные "ремонтные работы" по починке своей собственной ДНК, повреждения в структуре которой почти не исправляются клетками во время бодрствования.