睡眠的未解之谜
对动物而言，睡眠是一个伴随明显生存风险的行为：在睡眠过程中，动物对环境的感知能力下降，更容易暴露于捕食者的威胁之下，同时也会中断进食和繁殖等关键生命活动。
科学家普遍认为，睡眠必定承担着某种根本性的生物学功能，因为从刺胞动物到人类，在迄今研究过的所有拥有神经系统的动物中，进化都保留了睡眠这一行为。
在一项新发表于《自然·通讯》的研究中，一个研究团队将目光投向了可追溯到数亿年前的水母和海葵——他们惊讶地发现，这两种没有脑的动物，竟然拥有与人类惊人相似的睡眠方式！
通过研究这些古老动物的睡眠，研究人员证明：保护神经元免受DNA损伤和细胞应激，是睡眠一种基本而古老的功能，其出现时间远早于复杂的脑的进化。这意味着，睡眠这一不可或缺的功能，在动物进化的早期阶段便已经出现，其重要性之高，足以抵消其所带来的固有风险。
无脑，但与人类相似的睡眠
刺胞动物包括水母、海葵和珊瑚，它们都属于最早进化出神经元的动物。此前，研究人员已经在倒立水母（
Cassiopea andromeda），以及水母的小型淡水近亲——水螅
Hydra vulgaris）中记录到了类睡眠行为。
为了进一步了解这些结构简单的动物为何需要睡眠，这一次，研究人员研究了倒立水母和星状海葵（
Nematostella vectensis）。
在实验室中，研究团队将多只倒立水母饲养在水族箱内，并在连续多天里给予它们12小时光照、12小时黑暗的交替环境。
他们利用红外摄像机来记录倒立水母的伞状“钟体”的脉动频率——这种脉动是水母清醒状态的标志。结果显示，倒立水母在夜间的活动明显减少，其钟体的脉动频率比白天每分钟大约少5次。
实时视频显示，在明暗周期实验中，9只倒立水母被分别置于独立的实验区域内，并表现出规律性的脉动行为。视频来源：Nature Communications (2026).
为了确认这种活动下降是否与睡眠有关，研究人员利用光照来刺激倒立水母，并测量它们作出反应所需的时间。研究发现：就像昏昏欲睡的人类一样，水母在夜间大约需要20秒才能作出反应——这一反应时间是白天清醒时的两倍多。
星状海葵则呈现出与倒立水母相反的节律：它们在夜间更加活跃，而在白天运动速度和反应时间都会放慢。它们的睡眠从黎明开始，并持续至当天的前半段。
尽管这两种动物的生活方式不同，但它们每天都有大约三分之一的时间处于睡眠状态，这一点与人类睡眠时长十分相似。
而且同样与人类相似的是，研究人员观察到，即使环境不断变化，星状海葵仍然维持其原有的睡眠周期。这意味着，星状海葵的睡眠周期由其昼夜节律生物钟（控制睡眠与觉醒周期的内部计时系统）驱动的。相比之下，倒立水母的睡眠模式对光照变化更为敏感——在黑暗中变得困倦，在光照下则更加活跃。
修复DNA损伤
在实验中，当研究人员强迫倒立水母和星状海葵保持清醒时，发现这些动物随后也会像人类一样，需要更长时间的睡眠：他们在夜间持续6个小时搅动水族箱中的水、以扰乱倒立水母的睡眠时，这些被剥夺睡眠的倒立水母在第二天的睡眠时间比休息充分的同类长出了50%。这种被称为“睡眠反跳”的行为，有助于机体恢复并降低DNA损伤水平。
DNA损伤可由多种因素引起，包括神经元活动本身、氧化应激、代谢过程以及辐射。在此前的研究中，研究团队已经在斑马鱼中发现，神经元在清醒状态下会不断积累DNA损伤，并需要通过睡眠来修复。研究人员想知道，倒立水母和星状海葵是否也遵循相同的规律。
为了验证这一假设，他们将倒立水母暴露于会损伤DNA的紫外线之下。结果发现，暴露之后，这些水母的睡眠时间明显延长。研究人员对部分星状海葵使用了一种会导致DNA损伤的化学物质。在使用后的当晚，这些海葵的睡眠时间比未处理的个体长约30%。
这表明，无论是通过紫外线辐射还是暴露于会损伤DNA的化学物质来增加DNA损伤，都会在这两种物种中触发“睡眠反跳”反应。
另外，研究团队还在部分实验水箱中加入了褪黑素——这是一种由人脑在夜间分泌，用于促进睡眠的激素。他们观察到，褪黑素对刺胞动物也产生了类似的“诱睡”效果，使星状海葵和倒立水母在原本应当活跃的时段进入睡眠状态，减少了DNA损伤。
这些结果揭示了一种双向关系：DNA损伤会增加对睡眠的需求，而睡眠能促进损伤的修复与降低。这表明，保护神经元免受日常细胞应激和DNA损伤，可能正是推动睡眠在进化中出现的根本动力。
从水母到人类
研究人员认为，这项研究证明了睡眠降低神经元DNA损伤的能力是一种祖先性特征，且早已存在于拥有最简单神经系统的动物之中。
这些研究结果对人类健康同样具有重要意义。在人类中，睡眠障碍与认知能力下降以及阿尔茨海默病、帕金森病等神经退行性疾病风险升高密切相关，而这些疾病可能涉及神经元DNA损伤的长期积累。
研究所提供的进化证据，进一步强化了睡眠质量与脑的长期恢复力之间的联系。总的来说，它表明睡眠不仅对学习和记忆至关重要，同样也是维持神经元健康的关键因素。
这些在水母和海葵中观察到的、维持神经元完整性的进化动力，或许正是睡眠在今天仍然对人类不可或缺的原因之一。
#参考来源：
https://www.nature.com/articles/s41467-025-67400-5
https://phys.org/news/2026-01-evolutionary-code-neuron-jellyfish-sea.html
https://www.science.org/content/article/jellyfish-sleep-lot-us-and-same-reasons
https://www.nature.com/articles/d41586-026-00044-7
#图片来源：
封面图&首图：Amir Harduf and Raphaël Aguillon
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