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無腦都可睡覺?倒立水母晚間活動慢 32%

2017/9/22 — 14:52

YouTube 時不時有動物「烏眉瞌睡」的搞鬼片段,但究竟甚麼生物會睡覺呢?加州理工學院分子基因學家 Ravi Nath 與研究隊伍近日發表報告,指「無腦」生物——水母也有類似睡眠行為。研究已刊於《Current Biology》

研究人員 Nath 最初研究秀麗隱桿線蟲 (Caenorhabditis elegans) 會否睡覺,奈何每次到學術會議報告時,其他科學家都對「簡單生物」會睡覺的看法嗤之以鼻。Nath 因而開始思考究竟要多簡單的結構才能容許生物睡覺。他的想法吸引了另外兩位博士生同學 Michael Abrams 和 Claire Bedbrook 參與。 Abrams 認為水母沒有中樞神經系統,只有神經元的簡單結構或能助他們找出答案。

Caltech

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在眾多水母中,他們選擇了倒立水母 (Cassiopea)。這種水母形態特別、觸手朝上,倒立而游。更重要是,倒立水母甚少自行郁動,令研究人員更易研發軟件自動追蹤傘頂活動。要證明水母真的「睡著」,他們需觀察到三個標準:

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  • 活動減少;
  • 對外在刺激反應減少;
  • 睡眠不足會增加另一日的休息時間。

他們觀察魚缸 23 隻水母 6 日 6 夜的活動,發現幾個「疑似」睡眠行為。首先,水母晚間活動由原本的每日每秒 1 下的頻率,比日間慢 32%。水母晚上靜止不動時間約有 10–15 秒,早上則未有觀察到。另外,倒立水母不論日夜都偏好在水底休息,當研究人員在晚間將水母慢慢從缸底撈起後,牠們的反應比日間慢,要更多時間才可游回水底。最後,研究人員在晚間時,每 20 分鐘就以水沖「弄醒」水母。每次被弄醒後水母就回復日間活動 5 分鐘,然後活動又再減少。他們發現當水母睡眠不足時,牠們翌日活動亦隨之減少 17%,而且反應會減慢。

有趣的是,當研究人員在晚上向水母丟食物時,牠們會迅速回復日間活動模式。除此以外,雖然人類與水母有極大分別,研究人員發現牠們攝取與睡眠有關的褪黑素後,水母會變得靜止,與人類睡眠相似。

水母研究顯示一些較原始和簡單的生物都一樣有睡眠機制。神經科學家一直不明白生物為何要冒著被獵殺的風險睡覺,現時有兩大假說嘗試解釋睡眠意義:其中一個假說認為,睡眠能保存神經元所需能量;另一假說則認為生物在睡眠時可以洗走神經元間神經傳導物。雖然今次研究未能解開謎題,但無疑使 Nath 研究隊伍和其他科學家再了解到生物需要甚麼結構才能達至「睡眠」。Nath 等人下一步希望能找出導致睡眠的古老基因,並由此揭開睡眠演化的秘密。 

來源:
Nature, Jellyfish caught snoozing give clues to origin of sleep, 21 September 2017

報告:

Nath, R.D., Bedbrook, C.N., Abrams, M.J., Basinger, T. & et al. (2017). The Jellyfish Cassiopea Exhibits a Sleep-like State. Current Biology, 27. DOI: 10.1016/j.cub.2017.08.014 

文/Edward Ho、審核/Alan Chiu

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