Личинки данио-рерио успели починить ДНК в нейронах за шесть часов сна
Биологи из Израиля обнаружили, что продолжительность сна личинок данио-рерио регулируется количеством повреждений ДНК, накопленных нейронами за день. Шести часов сна оказалось достаточно для того, чтобы ликвидировать эти повреждения и снизить гомеостатическое давление, заставляющее животное хотеть спать. Статья опубликована в журнале Molecular Cell.
Сон — это процесс, который необходим практически всем животным от медуз до человека. Сон регулируется циркадными ритмами (циклическими колебаниями биологических процессов, связанными со сменой дня и ночи) и гомеостатическим давлением сна (постепенно нарастающее желание спать), которое минимально при пробуждении и увеличивается пропорционально времени бодрствования. Количество сна, требующееся разным видам, чтобы снизить это давление, очень варьируется. Например, ночные обезьяны спят 17 часов в сутки, взрослому человеку требуется 7–8 часов сна, а диким слонам — около двух часов. Такое различие поднимает вопрос о том, какие механизмы регулируют продолжительность сна.
Один из процессов, активно идущих во время сна, — это репарация ДНК. Критическое значение сон имеет для нейронов: их активность приводит к накоплению повреждений ДНК, и значительное снижение уровня повреждений наблюдается именно во время сна. Два года назад ученые из Университета Бар-Илана под руководством профессора Лиора Аппельбаума (Lior Appelbaum) показали, что во время сна в нейронах происходят хромосомные перемещения, которые необходимы для более эффективной репарации. Свои исследования ученые проводили на личинках данио-рерио. Эти рыбки, как и люди, спят ночью, и за их сном удобно наблюдать с помощью ЭЭГ.
На этот раз научная группа Аппельбаума изучила, как повреждения ДНК влияют на гомеостатическое давление и продолжительность сна, а также исследовали молекулярные механизмы репарации, активирующиеся во время сна. Ученые снова использовали личинок данио-рерио, смену дня и ночи которым имитировали, изменяя освещение. Мозговую активность личинок регистрировали в течении двух суток, начиная с утра первого дня. Личинок разделили на несколько групп с разной продолжительностью сна в первую ночь. Контрольная группа в первую ночь спала 10 часов, а другие группы будили световыми вспышками по прошествии определенного времени. На вторую ночь депривации сна не происходило. Несмотря на то, что рыбки данио спят в темное время суток, мозговая активность, которая соответствовала сну, наблюдалась и днем. Если