天生少睡也精神？科學(xué)家發(fā)現(xiàn)“短睡基因”

出品：科普中國

作者：花茶（青島農(nóng)業(yè)大學(xué)）

監(jiān)制：中國科普博覽

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小時(shí)的時(shí)間去學(xué)習(xí)、娛樂或工作。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)的是物種在長期進(jìn)化中對生存環(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)或更少的研究對象，其中一對母女引起了特別關(guān)注。研究人員對母女倆的基因組進(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，存在一個罕見突變。

人體的晝夜節(jié)律如同一個精密的時(shí)鐘，由位于下丘腦的視交叉上核（SCN）控制。SCN通過接收外界的光線、溫度等環(huán)境信號，來調(diào)整人體的生理節(jié)奏。當(dāng)光線變化時(shí)，視網(wǎng)膜會將信號傳遞給SCN，SCN再通過神經(jīng)和體液調(diào)節(jié)，影響身體各個器官和系統(tǒng)的活動，從而維持睡眠-覺醒周期的穩(wěn)定。而這對母女基因中的突變，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。

SCN能夠感受光線變化從而調(diào)整人體生理節(jié)奏

（圖片來源：Wikipedia）

這個在母女基因中發(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)慣的人主動聯(lián)系實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行DNA檢測。隨著研究對象增多，該團(tuán)隊(duì)的數(shù)據(jù)越來越豐富。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，可能涉及多個基因的協(xié)同作用，不同家族的基因突變可能通過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。他們在自然短睡眠者的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)過另一種突變，這種突變會導(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)家們對它的作用仍有不同看法。美國哈佛醫(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)化的角度來看，睡眠是一種高度保守的生理行為，在漫長的進(jìn)化過程中，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，患者會出現(xiàn)白天過度嗜睡、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，目前還沒有明確答案。

研究發(fā)現(xiàn)，“有沒有這個基因”雖然很重要，但是“基因有沒有被啟動”也同樣關(guān)鍵。用專業(yè)術(shù)語來說，這與基因的表達(dá)調(diào)控有關(guān)，但是簡單來理解就是，每個基因都有一個開關(guān)，它什么時(shí)候打開、打開多大（也就是通過這個基因制造的蛋白質(zhì)的多少），都會影響睡眠。

而這些“開關(guān)”不僅受遺傳影響，還會受到環(huán)境因素的調(diào)控。比如長期處于高壓力工作環(huán)境的人群，即使本身沒有睡眠相關(guān)基因突變，也更容易出現(xiàn)睡眠問題，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)動等生活方式因素也可能通過影響基因表達(dá)，間接影響睡眠質(zhì)量。

對癥解決睡眠難題

如果我們能真正讀懂這些睡眠基因的運(yùn)作方式，未來也許真的能實(shí)現(xiàn)“定制睡眠”——

對于失眠的人，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；

對于嗜睡癥患者，可以通過修復(fù)相關(guān)基因，讓他們擺脫白天困倦、注意力不集中的痛苦；

對普通人來說，甚至有可能通過基因檢測，量身定制睡眠方案，最大限度提升休息效率。

在未來，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，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。