Jak wiesz, jestem obsesjonowany prawami potęg w biologii, które są biologiczną konsekwencją fundamentalnych zasad, takich jak zachowanie energii z pierwszej zasady termodynamiki. Geoffrey West pokazał, jak wysoko zoptymalizowane sieci biologiczne—myśl o naczyniach krwionośnych lub układach oddechowych—prowadzą do skalowania allometrycznego. Konkretnie, produkcja energii na jednostkę masy ciała (specyficzna szybkość metabolizmu) skaluje się jako masa ciała (M) do potęgi -0,25. To część tego, co nazywa się prawem Kleibera (lub jak to nazwaliśmy w naszych badaniach, prawem Kleibera-Westa), gdzie całkowita podstawowa szybkość metabolizmu skaluje się jako M^{0,75}. To dlatego słonie spalają energię bardziej efektywnie na gram niż myszy, ale myszy żyją szybko i umierają młodo. Ciekawe jest to, że to samo skalowanie pojawia się w czymś tak codziennym jak sen. U ssaków, codzienny czas snu podąża za podobnym prawem potęg: zmniejsza się wraz z rozmiarem ciała w przybliżeniu jako M^{-0,25}. Mniejsze zwierzęta, takie jak ryjówki, mogą spać ponad 15 godzin dziennie, podczas gdy giganci, tacy jak wieloryby, radzą sobie zaledwie na kilka. To wskazówka, że sen jest głęboko związany z metabolizmem. Układy nerwowe są pożeraczami energii, pochłaniającymi do 20% tlenu w naszym ciele, mimo że stanowią tylko 2% naszej masy. U mniejszych stworzeń, te fraktalne sieci dystrybucji dostarczają więcej tlenu na komórkę, pozwalając ich mózgom działać "goręcej" z szybszymi częstotliwościami wyładowań i wyższymi wymaganiami energetycznymi. Ale ten przyspieszony metabolizm szybciej wyczerpuje zasoby, tworząc deficyty energetyczne, które sen prawdopodobnie ewoluował, aby naprawić. Zasadniczo, mniejsze ssaki spalają swój neuralny paliwo szybciej i potrzebują więcej czasu na regenerację. W tym ujęciu sen to nie tylko odpoczynek—jest to starożytne rozwiązanie dla energetycznych kompromisów narzuconych przez skalowanie Kleibera-Westa, zapewniając, że stworzenia o wysokim metabolizmie nie przegrzewają swoich obwodów. Oczywiście, sen robi dzisiaj fantastyczne rzeczy. U ludzi i innych ssaków konsoliduje wspomnienia, przycinając niepotrzebne synapsy podczas faz REM i oczyszcza toksyny mózgowe za pomocą systemu glifmatycznego, który zwiększa swoją aktywność podczas snu non-REM, aby wypłukać odpady, takie jak beta-amyloid. Związek snu i metabolizmu może mieć dowody w historii ewolucyjnej. Pojawienie się metabolizmu beztlenowego mogło być związane z wielkim wydarzeniem tlenowym, 2B lat temu. Następne wydarzenie utleniające (Neoproterozoiczne Wydarzenie Tlenowe, 750M lat temu) przygotowało grunt pod eksplozję kambryjską prowadzącą do pojawienia się układów nerwowych w różnych gatunkach. I od tego czasu nigdy nie mieliśmy wystarczająco dużo tlenu. Link do świetnego artykułu w Nature autorstwa @RafSarnataro i niektóre praktyczne implikacje tego badania znajdują się w następnym komentarzu. Jak zwykle, proszę polubić i udostępnić - to fajna nauka (dziękuję @Alexey_Kadet za poruszenie tego tematu)