為什么有人每天睡得少卻很精神?科學(xué)家發(fā)現(xiàn)“短睡基因”
大多數(shù)人都清楚充足睡眠是至關(guān)重要的,經(jīng)典觀點(diǎn)認(rèn)為:每晚睡足 8 小時(shí),第二天才能精力充沛地學(xué)習(xí)、工作,否則就會(huì)昏昏沉沉,注意力不集中,情緒也容易煩躁。
然而我們有時(shí)候卻會(huì)遇到一些例外,他們每天僅需睡 3-6 小時(shí),卻依然活力滿滿,學(xué)習(xí)工作兩不誤。他們仿佛能多出好幾個(gè)小時(shí)的時(shí)間去學(xué)習(xí)、娛樂(lè)或工作。
這群人被稱為“自然短睡者(natural short sleepers)”,科學(xué)家發(fā)現(xiàn),他們的秘密就藏在基因里。
揭開“短睡者”的神秘面紗
其實(shí),不同生物的睡眠模式本來(lái)就不太一樣。比如,大象每天僅睡 2-4 小時(shí),而樹懶則要睡 15-20 小時(shí)。這種差異背后,反應(yīng)的是物種在長(zhǎng)期進(jìn)化中對(duì)生存環(huán)境和能量消耗的不同適應(yīng)策略。人類的睡眠同樣經(jīng)歷了漫長(zhǎng)的演化,而“自然短睡者”的出現(xiàn),就像一道獨(dú)特的窗口,幫助科學(xué)家從遺傳和進(jìn)化的角度,重新審視:人真的一定要睡八小時(shí)嗎?有些人天生就能少睡也照常運(yùn)行,他們的大腦和身體到底有什么特別之處?
美國(guó)加州大學(xué)舊金山分校的科研團(tuán)隊(duì),在 21 世紀(jì)初接觸到一批每晚睡眠 6 小時(shí)或更少的研究對(duì)象,其中一對(duì)母女引起了特別關(guān)注。研究人員對(duì)母女倆的基因組進(jìn)行深入分析后,有了重大發(fā)現(xiàn):在調(diào)節(jié)人體晝夜節(jié)律的基因中,存在一個(gè)罕見突變。
人體的晝夜節(jié)律如同一個(gè)精密的時(shí)鐘,由位于下丘腦的視交叉上核(SCN)控制。SCN 通過(guò)接收外界的光線、溫度等環(huán)境信號(hào),來(lái)調(diào)整人體的生理節(jié)奏。當(dāng)光線變化時(shí),視網(wǎng)膜會(huì)將信號(hào)傳遞給 SCN,SCN 再通過(guò)神經(jīng)和體液調(diào)節(jié),影響身體各個(gè)器官和系統(tǒng)的活動(dòng),從而維持“睡眠-覺(jué)醒”周期的穩(wěn)定。而這對(duì)母女基因中的突變,很可能干擾了 SCN 的正常功能,進(jìn)而改變了她們的睡眠需求。
這個(gè)在母女基因中發(fā)現(xiàn)的突變,就像是打開睡眠奧秘之門的一把鑰匙。
這一發(fā)現(xiàn)吸引了其他有類似睡眠習(xí)慣的人主動(dòng)聯(lián)系實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行 DNA 檢測(cè)。隨著研究對(duì)象增多,該團(tuán)隊(duì)的數(shù)據(jù)越來(lái)越豐富。到目前為止,他們已鑒定出與自然短睡眠特征相關(guān)的 4 個(gè)基因中的 5 種突變,而且不同家族的突變存在差異,呈現(xiàn)出家族特異性。這表明,睡眠與基因的關(guān)系十分復(fù)雜,可能涉及多個(gè)基因的協(xié)同作用,不同家族的基因突變可能通過(guò)不同的途徑影響睡眠。
新發(fā)現(xiàn):SIK3 基因突變
在探索的道路上,研究團(tuán)隊(duì)又有了新突破。他們?cè)谧匀欢趟哒叩?DNA 中發(fā)現(xiàn)了新的 SIK3 基因突變。它能影響大腦中一種酶的活性,而這種酶正是決定我們需要睡多久的關(guān)鍵之一。
巧合的是,此前日本研究人員在 SIK3 基因中還發(fā)現(xiàn)過(guò)另一種突變,這種突變會(huì)導(dǎo)致小鼠異常嗜睡。同一種基因,不同突變卻產(chǎn)生相反效果,讓睡眠與基因的關(guān)系更加神秘。
為深入了解新發(fā)現(xiàn)的 SIK3 基因突變,研究團(tuán)隊(duì)對(duì)小鼠進(jìn)行基因改造,使其攜帶該突變。
結(jié)果令人驚訝,這些小鼠每天睡眠時(shí)間比正常小鼠減少約 31 分鐘(小鼠通常每天睡 12 小時(shí)左右)。研究還發(fā)現(xiàn),這個(gè)突變影響的酶在大腦突觸中活性最強(qiáng),為“睡眠有助于大腦重置”的理論提供了支持。
大腦突觸是負(fù)責(zé)神經(jīng)元之間傳遞信息的關(guān)鍵部位,其功能對(duì)于學(xué)習(xí)、記憶和認(rèn)知等功能至關(guān)重要?!八哂兄诖竽X重置”這一理論認(rèn)為,睡眠不僅僅是休息,更是大腦清理代謝廢物和修復(fù)受損神經(jīng)元連接的時(shí)期。攜帶 SIK3 基因突變的個(gè)體,其生產(chǎn)的酶可能讓突觸的工作效率提高了,因而讓大腦具備了更高效的“清理修復(fù)系統(tǒng)”,使得在較短的睡眠時(shí)間內(nèi),就能完成這些重要的生理過(guò)程,從而滿足大腦正常功能的需求。
科學(xué)界的不同聲音
雖然 SIK3 基因的發(fā)現(xiàn)令人興奮,但科學(xué)家們對(duì)它的作用仍有不同看法。美國(guó)哈佛醫(yī)學(xué)院的神經(jīng)學(xué)家 Clifford Saper 就認(rèn)為,雖然突變小鼠睡眠時(shí)間減少,但幅度有限,說(shuō)明 SIK3 突變可能并非降低睡眠需求的主因。另外,從進(jìn)化的角度來(lái)看,睡眠是一種高度保守的生理行為,在漫長(zhǎng)的進(jìn)化過(guò)程中,睡眠模式的形成受到多種因素的綜合影響,包括環(huán)境壓力、能量平衡和生存需求等。單一基因突變不太可能完全決定睡眠需求的變化。
但他也肯定了該研究的意義,此次基因突變導(dǎo)致小鼠異常睡眠模式的發(fā)現(xiàn),與之前對(duì) SIK3 的認(rèn)知相符,有助于理解嗜睡的生物學(xué)基礎(chǔ)。
嗜睡癥是一種常見的睡眠障礙,患者會(huì)出現(xiàn)白天過(guò)度嗜睡、難以控制的困倦發(fā)作等癥狀,嚴(yán)重影響生活質(zhì)量和工作安全。通過(guò)研究 SIK3 基因突變與小鼠嗜睡之間的關(guān)系,科學(xué)家可以深入了解嗜睡癥的發(fā)病機(jī)制,為開發(fā)新的治療方法提供理論依據(jù)。
睡眠調(diào)節(jié)機(jī)制仍在探索
盡管已經(jīng)發(fā)現(xiàn)多個(gè)與自然短睡眠相關(guān)的基因突變,但關(guān)于這些基因及其變異如何普遍影響睡眠的機(jī)制,目前還沒(méi)有明確答案。
研究發(fā)現(xiàn),“有沒(méi)有這個(gè)基因”雖然很重要,但是“基因有沒(méi)有被啟動(dòng)”也同樣關(guān)鍵。用專業(yè)術(shù)語(yǔ)來(lái)說(shuō),這與基因的表達(dá)調(diào)控有關(guān),但是簡(jiǎn)單來(lái)理解就是,每個(gè)基因都有一個(gè)“開關(guān)”,它什么時(shí)候打開、打開多大(也就是通過(guò)這個(gè)基因制造的蛋白質(zhì)的多少),都會(huì)影響睡眠。
而這些“開關(guān)”不僅受遺傳影響,還會(huì)受到環(huán)境因素的調(diào)控。
比如長(zhǎng)期處于高壓力工作環(huán)境的人群,即使本身沒(méi)有睡眠相關(guān)基因突變,也更容易出現(xiàn)睡眠問(wèn)題,這可能是環(huán)境因素“開啟”或“關(guān)閉”了某些與睡眠相關(guān)的基因。此外,飲食、運(yùn)動(dòng)等生活方式因素也可能通過(guò)影響基因表達(dá),間接影響睡眠質(zhì)量。
對(duì)癥解決睡眠難題
如果我們能真正讀懂這些睡眠基因的運(yùn)作方式,未來(lái)也許真的能實(shí)現(xiàn)“定制睡眠”——
對(duì)于失眠的人,或許可以開發(fā)出調(diào)節(jié)特定基因表達(dá)的藥物,不再只是靠存在副作用的傳統(tǒng)治療藥物;
對(duì)于嗜睡癥患者,可以通過(guò)修復(fù)相關(guān)基因,讓他們擺脫白天困倦、注意力不集中的痛苦;
對(duì)于普通人來(lái)說(shuō),甚至有可能通過(guò)基因檢測(cè),量身定制睡眠方案,最大限度提升休息效率。
在未來(lái),隨著研究不斷深入,我們有望發(fā)現(xiàn)更多與睡眠相關(guān)的基因和影響因素。也許有一天,我們真能像科幻電影中那樣,通過(guò)合理調(diào)整基因,擁有更科學(xué)的睡眠模式,在保證充足休息的同時(shí),有更多時(shí)間去追求有意義的生活。 但是在那之前,我們?nèi)孕枰罁?jù)現(xiàn)有的睡眠科學(xué)知識(shí),養(yǎng)成良好的睡眠習(xí)慣,呵護(hù)自己的身體和大腦。
保持規(guī)律的作息時(shí)間、創(chuàng)造舒適的睡眠環(huán)境、避免睡前使用電子設(shè)備等,這些簡(jiǎn)單的生活方式調(diào)整都有助于提高睡眠質(zhì)量,為我們的生活和工作提供充足的能量。
