正如你所知，我对生物学中的幂律非常着迷，这是一种基本原则的生物学结果，比如热力学第一定律中的能量守恒。杰弗里·韦斯特展示了高度优化的生物网络——想想血管或呼吸系统——如何导致异速生长。具体来说，单位体重的能量生产（特定质量代谢率）与体重（M）的关系为M的-0.25次方。这是所谓的克莱伯定律（或者在我们的研究中，我们称之为克莱伯-韦斯特定律）的一部分，其中全身基础代谢率与M^{0.75}成比例。这就是为什么大象每克消耗的能量比老鼠更高效，但老鼠却活得快、死得早。 有趣的是，这种相同的比例关系出现在日常生活中的睡眠上。在哺乳动物中，日常睡眠时长遵循类似的幂律：随着体型的增大而减少，约为M^{-0.25}。像鼩鼱这样的小动物可能每天打盹15小时以上，而像鲸鱼这样的大动物则只需几小时。 这表明睡眠与新陈代谢密切相关。神经系统是能量的“贪吃鬼”，尽管只占我们体重的2%，却消耗了我们身体氧气的20%。在较小的生物中，这些分形状的分布网络每个细胞提供更多的氧气，让它们的大脑以更快的发射频率和更高的能量需求“运转得更热”。但这种加速的新陈代谢更快地耗尽资源，造成能量赤字，睡眠可能是为了修复这一点而进化而来的。基本上，更小的哺乳动物更快地消耗神经燃料，需要更多的休息时间来补充。 从这个角度来看，睡眠不仅仅是休息——它是克莱伯-韦斯特缩放所施加的能量权衡的古老修复，确保高代谢的生物不会烧坏它们的电路。当然，今天睡眠还有其他的作用。在人类和其他哺乳动物中，它通过在快速眼动（REM）阶段修剪不必要的突触来巩固记忆，并通过淋巴系统清除大脑毒素，该系统在非快速眼动睡眠期间加速运作，以冲洗出像β-淀粉样蛋白这样的废物。 睡眠与新陈代谢的关系可能有进化历史的证据。厌氧代谢的出现可能与20亿年前的伟大氧化事件有关。下一个氧化事件（新元古代氧化事件，7.5亿年前）为寒武纪大爆发奠定了基础，导致神经系统在物种间的出现。从那时起，我们就再也没有足够的氧气了。 链接到@RafSarnataro等人的一篇伟大的《自然》论文，以及该研究的一些实际意义将在下一个评论中。像往常一样，请点赞和转发——这是很酷的科学（感谢@Alexey_Kadet提出这个话题） 1/2