Сповільнена зйомка клітин засвідчує: в активних нервах хромосоми надто тверді, щоб відновлюватися. Лише під час сну вони стають рухливими, в результаті чого з'являється можливість усунути пошкодження, набуті нервовою системою впродовж дня.

Хромосоми в клітині. Кольорові лінії демонструють відстань, яку пройшла хромосома (зелені точки). Зображення: david zada/npg pr

Нервові клітини потребують сну, щоб усунути пошкодження свого генома. До такого висновку дійшла робоча група на чолі з дослідником сну Ліором Аппельбаумом з Університету імені Бар-Ілана в Рамат-Гані (Ізраїль).

Ізраїльська команда проаналізувала, як хромосоми, носії генетичної інформації, поводяться в окремих нейронах - для цього вони досліджували поведінку личинок даніо реріо. На сповільненій зйомці клітин, опублікованій разом зі статтею в «Nature Communications», видно, що хромосоми зовсім не рухаються, поки нервові клітини активні. При цьому в ДНК назбируються пошкодження, і в цих місцях нитки обох ланцюгів подвійної спіралі ДНК ламаються. Аби ці потенційно небезпечні заломи подвійної спіралі відремонтувати, хромосоми повинні бути більш рухливими, ніж під час нервової активності.

Це відбувається вві сні. Робоча група створила сповільнене зображення того, що відбувається в нервових клітинах, вбудувавши у геном даніо реріо ген протеїну, що під дією ультрафіолетового світла світиться зеленим і пов'язаний із хромосомою через зв'язкову частинку молекули. У такий спосіб можна було добре роздивитися рух хромосом в окремих нервових клітинах майже прозорих личинок.

Команда Аппельбаума продемонструвала, що в стані спокою хромосоми нервових клітин рухаються вдвічі активніше: і цього достатньо, щоб «відремонтувати» набуті під час стану бадьорості пошкодження.

Така знахідка узгоджується з попередніми результатами, що вказують на взаємодію сну та процесу відновлення пошкоджень ДНК, зокрема, за умови роботи людини на нічних змінах.

Робоча група не стверджує, що знайшла первинну та основну функцію сну - в науковців існує консенсус, що такої єдиної і визначальної його функції нема, бо дотепер уже ідентифікували різноманітні впливи сну. Дослідження продемонстрували, що сон важливий для різних аспектів, зокрема, для регулювання імунної реакції та належного «прибирання» в мозку.

Проте, на думку науковців, виявивши динаміку хромосом, вони знайшли перспективний молекулярний маркер, за яким можна буде однозначно визначити сон на клітинному рівні найпростіших тварин.

Сьогодні більшість науковців сходяться на тому, що всі тварини певною мірою сплять. Але щоби це явище дослідити в усіх тваринних групах, потрібно переконатися, що об'єкт дослідження насправді є сном.

Такі розвідки зможуть у майбутньому надати свідчення про те, що було первинною, основною функцією сну в спільних предків усіх тварин. Можливо, зазначають Аппельбаум та його команда, перші істоти з нервовою системою спали якраз для того, щоб геном у їхніх нейронах міг полагодити пошкодження, набуті впродовж денної активності.

Автор: Lars Fischer

Джерело: Spektrum.de

Зреферувала С. К., «Збруч»