为什么动物会睡觉？为什么人类会“浪费”三分之一的时间睡觉？在整个进化过程中，睡眠对所有神经系统的生物而言，都是不可或缺的。即便是无脊椎动物像是苍蝇、蠕虫甚至是水母也是如此。
（资料图：世界上大约有五分之一的人存在睡眠不足的情况，为此，荷兰一家公司开发了旨在提高人睡眠质量的智能机器人Somnox。Somnox可以通过监测并分析你的睡眠数据，模拟创建一个平稳的呼吸节奏，然后潜意识地影响你自己的呼吸节奏。）
“动物为何睡觉”被认为是生命科学中最重要的未解问题之一，时至今日依旧是个未解之谜。
如今，以色列巴伊兰大学的一项最新研究显示，睡眠除了可以帮我们减轻压力、恢复精神、改善记忆力、降低罹患心脏病风险之外，还能修复我们身体中的神经元在白天累积的 DNA 损伤。
研究成果发布在《Nature Communications》杂志上，该研究利用活体斑马鱼的3D延时成像技术，研究人员用单染色体分辨率来定义睡眠，并首次证明单个神经元需要睡眠来进行核维持。
DNA损伤可以由许多过程引起，包括辐射、氧化应激，甚至神经元活动。每个细胞内的DNA修复系统可以修复这种损伤。
目前的研究表明，在清醒时当染色体动力学较低，DNA损伤会不断累积并达到不安全水平。睡眠的作用是增加染色体动态，使每个神经元中DNA损伤的水平正常化。
显然，这种DNA维持过程在清醒期间效率不高，需要睡眠，减少大脑输入才能发生。
活幼虫中单个神经元（红色，虚线框）中染色体动态（绿色）的成像。图片来源：David Zada
“这就像路上的坑洞，道路会积累磨损，特别是在白天的高峰时段，在夜间交通稀少的时候修路才是最方便和最有效的。”巴伊兰大学生命科学学院教授Lior Appelbaum说道。
Appelbaum教授把DNA损伤的积累称之为“清醒的代价”，他和他的研究伙伴们假设，睡眠可以巩固和同步单个神经元的核维持，并着手证实这一理论。
活体斑马鱼中染色体动态（红色）和神经元活动（绿色）的同时成像。图片来源：David Zada
为研究睡眠的修复机制，科学家选取了斑马鱼进行实验。斑马鱼是科研领域中被广泛使用的有脊椎模式生物，不仅几乎通体透明，还拥有与人类非常相似的大脑，有助于科学家观察细胞分裂的过程。
巴伊兰大学团队将斑马鱼的染色体染上化学颜料(方便观察DNA与核蛋白活动)，接着在高分辨率显微镜下发现：
当斑马鱼进入睡眠状态时，染色体变得活跃，进而在不活动大脑的情况下提高神经元受损DNA的修复效率；当斑马鱼清醒时，染色体又变得安静沉寂，DNA开始受到辐射、氧化压力和神经元活动等而累积损伤。
研究人员进一步给出一个有趣假设：我们之所以会感到疲惫和想睡觉，可能就是因为此时神经元已累积大量DNA损伤，需要赶紧修缮。
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