Kada smo neispavani, gotovo je nemoguće držati oči otvorenima i ostati koncentriran. Novo istraživanje provedeno na vinskim mušicama moglo bi objasniti porijeklo te neodoljive potrebe za snom, pružajući nam dublji uvid u to zašto se naše tijelo mora odmarati na staničnoj razini, piše ScienceAlert.
Znanstvenici sa Sveučilišta Oxford u Velikoj Britaniji otkrili su da su mitohondriji, sićušne 'elektrane' unutar naših stanica, ključni u slanju signala tijelu da je vrijeme za spavanje.
Prema njihovim nalazima, ovi sićušni generatori energije uzrokuju metaboličko preopterećenje u neuronima zaduženima za san. Pojednostavljeno rečeno, to je kao da naš mozak radi 'na rezervi', a san omogućuje resetiranje tog preopterećenja i održava mozak zdravim.
"Naš je cilj bio razumjeti svrhu sna i zašto uopće osjećamo potrebu za spavanjem", izjavio je fiziolog Gero Miesenböck. "Unatoč desetljećima istraživanja, nitko dosad nije uspio identificirati jasan fizički okidač."
"Naši nalazi sugeriraju da odgovor leži u samom procesu koji pokreće naša tijela – aerobnom metabolizmu."
Tim je proučavao neurone koji reguliraju san kod vinskih mušica, koje su biološki dovoljno slične ljudima da posluže kao koristan model za istraživanje. Usporedbom odmornih i neispavanih mušica, znanstvenici su uočili značajne razlike u aktivnosti gena i električnim signalima.
Istraživanje je pokazalo da preopterećeni mitohondriji u neispavanom mozgu ispuštaju višak elektrona, što dovodi do stvaranja štetnih nusproizvoda. Neuroni zaduženi za regulaciju sna reagiraju na ove molekule pojačanom aktivnošću, čime san postaje glavni biološki prioritet.
"Ne želite da vaši mitohondriji ispuštaju previše elektrona", objašnjava neuroznanstvenik Raffaele Sarnataro. "Kada se to dogodi, stvaraju reaktivne molekule koje mogu oštetiti stanice."
Kako bi potvrdili svoju teoriju, znanstvenici su genetski modificirali mušice. One kojima su pojačali proizvodnju elektrona u stanicama za regulaciju sna spavale su duže, dok su one sa smanjenom proizvodnjom elektrona spavale kraće.
Naravno, na san utječu i drugi faktori, od količine kave koju pijemo do našeg cirkadijalnog ritma, unutarnjeg sata koji tijelu govori kada je vrijeme za odmor. Međutim, ovo otkriće nam po prvi put daje uvid u stvarni stanični mehanizam koji upravlja snom i objašnjava zašto je on neophodan.
Svako novo saznanje o spavanju može pomoći u razvoju terapija za poremećaje spavanja, ali i za neurološka stanja poput Alzheimerove bolesti. Poznato je da su te bolesti usko povezane sa snom i njegovom zaštitnom ulogom za mozak, a veza s mitohondrijima otvara nove smjerove za buduća istraživanja.
Ova studija također baca novo svjetlo na vezu između metabolizma, sna i životnog vijeka. Primjerice, manje životinje obično spavaju više i žive kraće, a uzrok tome mogla bi biti upravo aktivnost njihovih mitohondrija i količina staničnog 'otpada' koji se mora očistiti.
"Ovo istraživanje odgovara na jednu od najvećih misterija biologije", zaključuje Sarnataro. "Zašto nam je potreban san? Čini se da je odgovor upisan u sam način na koji naše stanice pretvaraju kisik u energiju."