Como sabes, estoy obsesionado con las leyes de potencia en biología, que son una consecuencia biológica de principios fundamentales, como la conservación de la energía de la primera ley de la termodinámica. Geoffrey West mostró cómo las redes biológicas altamente optimizadas—piensa en los vasos sanguíneos o los sistemas respiratorios—conducen a la escala alométrica. Específicamente, la producción de energía por unidad de masa corporal (tasa metabólica específica de masa) se escala como la masa corporal (M) a la potencia de -0.25. Esto es parte de lo que se conoce como la ley de Kleiber (o como la hemos denominado en nuestra investigación, la ley de Kleiber-West), donde la tasa metabólica basal del cuerpo entero se escala como M^{0.75}. Es por eso que los elefantes queman energía de manera más eficiente por gramo que los ratones, pero los ratones viven rápido y mueren jóvenes. Lo interesante es que esta misma escala aparece en algo tan cotidiano como el sueño. A través de los mamíferos, la duración diaria del sueño sigue una ley de potencia similar: disminuye con el tamaño corporal como aproximadamente M^{-0.25}. Animales más pequeños como los musarañas pueden dormir más de 15 horas al día, mientras que gigantes como las ballenas se las arreglan con solo unas pocas. Esto es una pista de que el sueño está profundamente ligado al metabolismo. Los sistemas nerviosos son grandes consumidores de energía, consumiendo hasta el 20% del oxígeno de nuestro cuerpo a pesar de representar solo el 2% de nuestra masa. En criaturas más pequeñas, esas redes de distribución fractales entregan más oxígeno por célula, permitiendo que sus cerebros funcionen "más calientes" con tasas de disparo más rápidas y mayores demandas de energía. Pero este metabolismo acelerado agota los recursos más rápido, creando déficits de energía que el sueño probablemente evolucionó para solucionar. Esencialmente, los mamíferos más pequeños consumen su combustible neural más rápido y necesitan más tiempo de inactividad para reabastecerse. Desde este punto de vista, el sueño no es solo descanso—es una solución antigua para los compromisos energéticos impuestos por la escala de Kleiber-West, asegurando que los critters de alto metabolismo no quemen sus circuitos. Claro, el sueño hace cosas interesantes hoy en día. En humanos y otros mamíferos, consolida recuerdos al podar sinapsis innecesarias durante las fases REM y elimina toxinas del cerebro a través del sistema glinfático, que se activa durante el sueño no REM para eliminar desechos como el beta-amiloide. La relación entre el sueño y el metabolismo puede tener evidencia de la historia evolutiva. La aparición del metabolismo anaeróbico podría estar vinculada al Gran evento de oxigenación, hace 2B años. El siguiente evento de oxidación (Evento de Oxigenación Neoproterozoica, hace 750M años) preparó el escenario para la explosión cámbrica que llevó a la aparición de sistemas neuronales en diversas especies. Y nunca hemos tenido suficiente oxígeno desde entonces. El enlace a un gran artículo de Nature por @RafSarnataro et al, y algunas implicaciones prácticas de ese estudio están en el siguiente comentario. Como siempre, por favor, dale me gusta y vuelve a publicar - esto es ciencia genial (gracias @Alexey_Kadet por mencionarlo) 1/2