一干正事儿就犯困?可能是这个基因在给你治病

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  令人惊讶的是,哪此致眠化学物质的来源十分不明确,科学家们目前也只找到了很少几种符合要求的物质。近日宾夕法尼亚大学(University of Pennsylvania)的户田平福(音,Hirofumi Toda)发现了另许多致眠物质——Nemuri 基因,能在果蝇中能引发睡眠(论文链接)。更令人意外的是,该基因在感染过程中会变得异常活跃,并杀死入侵的微生物。这与体温调节十分类式 ,不可能 是一个 自我调节系统的一部分,我们 都才能 称其为“睡眠调节”(sleep-o-stat)。无论是不可能 不够睡眠还是身体虚弱,假若动物才能 闭眼休息,“睡眠”基因就能让它们迅速入睡。

  1909 年,日本科学家石森国臣(Kuniomi Ishimori)无须够睡眠的小狗身上抽取脊髓液,注射给睡眠雄厚、精力雄厚的小狗,后者几小时内便陷入沉睡。巧合的是,几年后两位法国研究者进行了相同的实验,也得到了同样的结果。哪此研究及许多相关研究表明,困倦动物的血液中蕴含许多能催眠的化学物质。石森称其为“深生物质”(hypogenic substances),许多研究者认为这是种“催眠剂”(somnogen)。

  睡眠调节不同于我想要 门 晚上犯困的生物钟。尽管科学家们对生物钟不可能 有了较为彻底的了解,但对睡眠调节,几近一无所知。户田项目的领导者阿米塔·西格尔(Amita Sehgal)说:“长时间不睡觉后,是哪此我想要 门 困意绵绵?我们 迄今还不能自己找到答案。”

  犯困的果蝇

  户田从寻找哪此激活我想要 会使果蝇更困倦的基因开始英语 英语 。为此,他研究了来自 20000 个不同品系的果蝇,每个品系都经过基因工程改造,通过加带不同的化学激发剂,能激活不同的基因。户田将哪此果蝇分别上放去有红外线监测的试管中。清醒的果蝇飞舞都会有规律地遮挡红外线;而一旦睡着,静止不动的果蝇前会对红外线产生扰动。整个实验群由计算机监控,记录果蝇的运动,标记睡眠变多的实验组。

  前不久,这项耗时耗力的实验成功了。户田发现在 20000 个不可能 的基因中,只一个 能诱发睡眠,这否则 Nemuri 基因,该团队用日语中的睡眠一词为其命名 。许多基因从未被研究过,“我们 找到它的我想要 ,都我不知道它是哪此,”。西格尔说。

  研究团队剥夺果蝇的睡眠,我们 要么有规律地摇晃试管,要么给它们喂咖啡因。在许多清况 下,Nemuri 基因就会变得更加活跃,但只趋于稳定在果蝇大脑的某一对神经元中。Nemuri基因表达后,会产生 Nemuri 蛋白质,作用于大脑中一个 扇形的区域,它是已知的睡眠控制中心。不可能 故意激活 Nemuri基因,果蝇睡眠时间会比对照组延长 20%-200%,同时也会睡得更深:摇晃试管时它们更不容易醒,被摇醒的少数也是昏昏沉沉、行动迟缓。

  催眠剂好的反义词是抗菌肽?

  威斯康星大学麦迪逊分校(University of Wisconsin at Madison)的基娅拉·齐雷利(Chiara Cirelli)说:“这项工作很有意思。”我想要 齐雷利等人不可能 在果蝇中找到了与良好睡眠有关的基因,否则发现基因失活会导致 睡眠减少。但相反的实验还是第一次做:激活基因,引发更多睡眠。

  美国国立卫生研究院(National Institutes of Health)的苏珊·哈比森(Susan Harbison)说:“在此我想要 ,我们 已知的催眠剂很少,但这项研究我不知道们,我想要 的分子没准我想要 就这麼少。”毕竟,户田测试了 20000 个基因,只找到了一个 Nemuri,这麼许多物质不可能 我想要 就太大。

  即便很少,也肯定还有许多催眠剂,不可能 Nemuri 基因非要解释所有大问题。加利福尼亚州立大学北岭分校(California State University at Northridge)的谢丽尔·范·布斯柯克(Cheryl van Buskirk)认为,不可能 该基因能让困倦的果蝇入睡,这麼抑制它就会扰乱睡眠,然而事实并都会 我想要 。户田用 CRISPR 基因编辑技术使其被抛弃活性后,果蝇仍会睡觉,否则睡眠时间基本不变;但它们远比过去更容易醒,清醒时间也会更长。范·布斯柯克说:“不可能 果蝇睡眠和睡眠反弹都基本完好,否则 Nemuri基因不太不可能 是睡眠调节系统的主要组成部分。”

  西格尔认为 Nemuri 基因在日常睡眠方面作用跟我说无须大,但在承受压力、睡眠不够或生病的我想要 就非常重要了。事实上,她的团队表明,Nemuri 蛋白质是许多抗菌肽(AMP,antimicrobial peptide),顾名思义,许多小分子能杀死微生物。

  Nemuri 基因的许多作用与对正常睡眠的作用相互交织。和人类一样,果蝇生病后也会睡得更多。研究小组发现,当我们 激活 Nemuri 基因时,疾病引起的睡眠时间会变长;抑制许多基因则会导致 相反的效果。西格尔表示:“睡眠调节和免疫系统间趋于稳定紧密的联系。”

  一许多不可能 的催眠剂也对免疫系统有微小影响。范·布斯柯克认为哪此物质具有双重作用,她补充道:“哪此物质能直接打击病菌,在打击的同时还能不利于睡眠,许多大问题不可能 否则冰山一角。”

  在困倦的果蝇身上花费这麼多精力似乎许多奇怪,尤其是人体内无须趋于稳定与Nemuri 等效的基因。但西格尔指出,人类好的反义词能产生 200 多种抗菌肽,它们跟我说能发挥类式 的作用。她还指出,以往有许多研究睡眠的人在果蝇身上做出了发现,我想要 被证明对人类都会 重要作用。

  二十五年前,西格尔还在迈克尔·杨(Michael Young)实验室工作的我想要 ,曾协助找出了许多能控制果蝇日常生物钟的“无时间”基因(timeless)。人体内然都才能 找到明显与其类式 的物质,西格尔说,当时许多研究者怀疑许多发现对人类毫无用处。但随着时间的推移,人体中类式 的物质终被发现,否则它还与数种重要疾病有关。不可能 这项工作及许多杰出贡献,杨于 2017 年获得诺贝尔奖。西格尔说:“我想要 的路我们 走过好十好多个 了。”