Як ви знаєте, я одержимий степеневими законами в біології, які є біологічним наслідком фундаментальних принципів, таких як збереження енергії з першого закону термодинаміки. Джеффрі Вест показав, як високооптимізовані біологічні мережі — наприклад, кровоносні судини або дихальні системи — призводять до алометричного масштабування. Зокрема, виробництво енергії на одиницю маси тіла (масово-специфічна швидкість метаболізму) масштабується як маса тіла (М) у ступені -0,25. Це частина так званого закону Клейбера (або, як ми його назвали в нашому дослідженні, закону Клейбера-Веста), де базальна швидкість метаболізму всього тіла шкала як M^{0,75}. Ось чому слони спалюють енергію на грам ефективніше, ніж миші, але миші живуть швидко і вмирають молодими. Цікаво те, що таке саме масштабування з'являється в чомусь такому повсякденному, як сон. У ссавців тривалість добового сну підпорядковується аналогічному закону: вона зменшується зі збільшенням розміру тіла приблизно до M^{-0,25}. Менші тварини, такі як землерийки, можуть дрімати 15+ годин на день, тоді як гіганти, такі як кити, обходяться лише кількома. Це підказка про те, що сон тісно пов'язаний з обміном речовин. Нервова система – це енергетична свиня, яка поглинає до 20% кисню нашого організму, незважаючи на те, що становить лише 2% нашої маси. У менших істот ці фрактально-подібні розподільні мережі доставляють більше кисню на клітину, дозволяючи їхньому мозку працювати «гарячіше» з швидшою швидкістю спрацьовування та вищими потребами в енергії. Але цей прискорений метаболізм швидше виснажує ресурси, створюючи дефіцит енергії, який сон, ймовірно, еволюціонував, щоб виправити. По суті, крихітні ссавці швидше спалюють своє нейронне паливо і потребують більше часу простою для поповнення. З цієї точки зору, сон — це не просто відпочинок — це стародавнє рішення для енергетичних компромісів, накладених масштабуванням Клейбера-Веста, гарантуючи, що тварини з високим метаболізмом не смажать свої ланцюги. Звичайно, сон сьогодні робить вигадливі речі. У людей та інших ссавців він консолідує спогади, обрізаючи непотрібні синапси під час фаз швидкого сну, і очищає мозок від токсинів за допомогою глімфатичної системи, яка посилюється під час повільного сну, щоб вивести відходи, такі як бета-амілоїд. Зв'язок сну та метаболізму може мати докази з еволюційної історії. Виникнення анаеробного метаболізму можна пов'язати з Великою подією оксигенації, що відбулася 2 млрд років тому. Наступна подія окислення (подія неопротерозойської оксигенації, 750 млн років тому) підготувала ґрунт для кембрійського вибуху, що призвело до появи нейронних систем різних видів. І з того часу нам ніколи не вистачало кисню. Посилання на чудову статтю в журналі Nature від @RafSarnataro та ін., а також деякі практичні наслідки цього дослідження знаходяться в наступному коментарі. Як завжди, ставте лайк і робіть репост - це крута наука (спасибі @Alexey_Kadet за те, що підняли це) 1/2