Como saben, estoy obsesionado con las leyes de potencia en biología, que es una consecuencia biológica de principios fundamentales, como la conservación de energía de la primera ley de la termodinámica. Geoffrey West mostró cómo las redes biológicas altamente optimizadas, como 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) escala como 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 de todo el cuerpo 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. En todos los mamíferos, la duración diaria del sueño sigue una ley de potencia similar: disminuye con el tamaño corporal como aproximadamente M ^ {-0.25}. Los animales más pequeños como las musarañas pueden dormir 15+ horas al día, mientras que los gigantes como las ballenas se las arreglan con solo unas pocas. Esta es una pista de que el sueño está profundamente ligado al metabolismo. Los sistemas nerviosos consumen energía, consumen hasta el 20% del oxígeno de nuestro cuerpo a pesar de constituir solo el 2% de nuestra masa. En criaturas más pequeñas, esas redes de distribución de tipo fractal entregan más oxígeno por célula, lo que permite que sus cerebros funcionen "más calientes" con velocidades 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 queman su combustible neuronal más rápido y necesitan más tiempo de inactividad para reponerse. Desde este punto de vista, el sueño no es solo descanso, es una solución antigua para las compensaciones de energía impuestas por la escala de Kleiber-West, asegurando que las criaturas de alto metabolismo no fríen sus circuitos. Claro, el sueño hace cosas elegantes hoy. En humanos y otros mamíferos, consolida los recuerdos al podar las sinapsis innecesarias durante las fases REM y elimina las toxinas cerebrales a través del sistema glinfático, que aumenta durante el sueño no REM para eliminar desechos como el beta-amiloide. La relación del sueño y el metabolismo puede tener evidencia de la historia evolutiva. La aparición del metabolismo anaeróbico podría estar relacionada con el Gran evento de oxigenación, hace 2 mil millones de años. El siguiente evento de oxidación (Evento de oxigenación neoproterozoica, hace 750 millones de años) preparó el escenario para la explosión cámbrica que condujo a la aparición de sistemas neuronales en todas las especies. Y nunca habíamos tenido suficiente oxígeno desde entonces. El enlace a un gran artículo de Nature de @RafSarnataro et al, y algunas implicaciones prácticas de ese estudio se encuentran en el siguiente comentario. Como de costumbre, por favor, dale me gusta y vuelve a publicar: esto es ciencia genial (gracias @Alexey_Kadet por mencionar esto) 1/2