Come sapete, sono ossessionato dalle leggi di potenza in biologia, che sono una conseguenza biologica di principi fondamentali, come la conservazione dell'energia dalla prima legge della termodinamica. Geoffrey West ha dimostrato come le reti biologiche altamente ottimizzate—pensate ai vasi sanguigni o ai sistemi respiratori—portino a una scala allometrica. Specificamente, la produzione di energia per unità di massa corporea (tasso metabolico specifico per massa) scala come la massa corporea (M) elevata alla potenza di -0,25. Questo fa parte di ciò che è noto come la legge di Kleiber (o come l'abbiamo chiamata nella nostra ricerca, la legge di Kleiber-West), dove il tasso metabolico basale dell'intero corpo scala come M^{0,75}. È il motivo per cui gli elefanti bruciano energia in modo più efficiente per grammo rispetto ai topi, ma i topi vivono velocemente e muoiono giovani. Ciò che è interessante è che questa stessa scala appare in qualcosa di quotidiano come il sonno. Tra i mammiferi, la durata del sonno giornaliero segue una legge di potenza simile: diminuisce con la dimensione corporea come circa M^{-0,25}. Animali più piccoli come i toporagni possono dormire più di 15 ore al giorno, mentre giganti come le balene si accontentano di poche. Questo è un indizio che il sonno è profondamente legato al metabolismo. I sistemi nervosi sono grandi consumatori di energia, assorbendo fino al 20% dell'ossigeno del nostro corpo nonostante rappresentino solo il 2% della nostra massa. Negli esseri più piccoli, quelle reti di distribuzione frattali forniscono più ossigeno per cellula, permettendo ai loro cervelli di funzionare "più caldi" con tassi di attivazione più rapidi e maggiori richieste energetiche. Ma questo metabolismo accelerato esaurisce le risorse più rapidamente, creando deficit energetici che il sonno probabilmente è evoluto per risolvere. Essenzialmente, i mammiferi più piccoli bruciano il loro carburante neurale più velocemente e hanno bisogno di più tempo di inattività per ripristinarlo. In questa visione, il sonno non è solo riposo—è una soluzione antica per i compromessi energetici imposti dalla scala di Kleiber-West, assicurando che le creature ad alto metabolismo non brucino i loro circuiti. Certo, oggi il sonno fa cose straordinarie. Negli esseri umani e in altri mammiferi, consolida i ricordi potando sinapsi non necessarie durante le fasi REM e pulisce le tossine cerebrali tramite il sistema glinfatico, che aumenta durante il sonno non-REM per eliminare rifiuti come il beta-amiloide. La relazione tra sonno e metabolismo potrebbe avere prove dalla storia evolutiva. L'emergere del metabolismo anaerobico potrebbe essere legato all'evento di grande ossigenazione, avvenuto 2 miliardi di anni fa. Il successivo evento di ossidazione (Evento di Ossidazione Neoproterozoica, 750 milioni di anni fa) ha preparato il terreno per l'esplosione cambriana che ha portato all'emergere di sistemi neurali tra le specie. E non abbiamo mai avuto abbastanza ossigeno da allora. Il link a un grande articolo di Nature di @RafSarnataro et al, e alcune implicazioni pratiche di quello studio sono nel commento successivo. Come al solito, per favore mettete mi piace e ripubblicate - questa è scienza interessante (grazie @Alexey_Kadet per averlo sollevato)