Som ni vet är jag besatt av potenslagar inom biologin, som är en biologisk konsekvens av grundläggande principer, som energibevarande från termodynamikens första lag. Geoffrey West visade hur mycket optimerade biologiska nätverk – tänk blodkärl eller andningssystem – leder till allometrisk skalning. Specifikt skalas energiproduktionen per enhet kroppsmassa (massspecifik ämnesomsättning) som kroppsmassa (M) upphöjt till -0,25. Detta är en del av det som kallas Kleibers lag (eller som vi har kallat den i vår forskning, Kleiber-Wests lag), där den basala ämnesomsättningen i hela kroppen skalas som M^{0.75}. Det är därför elefanter förbränner energi mer effektivt per gram än möss, men möss lever snabbt och dör unga. Det som är intressant är att samma fjällning dyker upp i något så vardagligt som sömn. Hos däggdjur följer den dagliga sömnlängden en liknande maktlag: den minskar med kroppsstorleken som ungefär M^{-0,25}. Mindre djur som näbbmöss kan snooza 15+ timmar om dagen, medan jättar som valar klarar sig på bara ett fåtal. Detta är en ledtråd om att sömnen är djupt knuten till ämnesomsättningen. Nervsystemet är energislukare och slukar upp till 20 % av vår kropps syre trots att det bara utgör 2 % av vår massa. Hos mindre varelser levererar dessa fraktalliknande distributionsnätverk mer syre per cell, vilket gör att deras hjärnor blir "hetare" med snabbare avfyrningshastigheter och högre energibehov. Men denna uppskruvade ämnesomsättning tömmer resurserna snabbare, vilket skapar energiunderskott som sömnen sannolikt utvecklats för att fixa. I grund och botten förbränner mindre däggdjur sitt neurala bränsle snabbare och behöver mer stillestånd för att fylla på. Enligt detta synsätt är sömn inte bara vila – det är en uråldrig lösning på de energiavvägningar som Kleiber-West-skalning har infört, vilket säkerställer att djur med hög ämnesomsättning inte steker sina kretsar. Visst, sömn är fina saker idag. Hos människor och andra däggdjur konsoliderar det minnet genom att rensa bort onödiga synapser under REM-faser och rensar hjärngifter via det glymfatiska systemet, som ökar under icke-REM-sömn för att spola ut avfall som beta-amyloid. Förhållandet mellan sömn och ämnesomsättning kan ha bevis från evolutionär historia. Uppkomsten av anaerob metabolism kan kopplas till den stora syresättningshändelsen för 2 miljarder år sedan. Nästa oxidationshändelse (Neoproterozoic Oxygenation Event, för 750 miljoner år sedan) satte scenen för den kambriska explosionen som ledde till uppkomsten av neurala system över arter. Och vi hade aldrig haft tillräckligt med syre sedan dess. Länken till en stor Nature-artikel av @RafSarnataro et al, och några praktiska implikationer av den studien finns i nästa kommentar. Som vanligt, gilla och reposta - det här är cool vetenskap (tack @Alexey_Kadet för att du tog upp detta) 1/2