正如你所知，我對生物學中的冪律著迷，這是基本原則的生物學結果，例如熱力學第一定律中的能量守恆。Geoffrey West展示了高度優化的生物網絡——想想血管或呼吸系統——如何導致異速生長。具體而言，單位體重的能量產生（質量特定代謝率）隨著體重（M）的冪次-0.25而縮放。這是所謂的Kleiber法則（或者在我們的研究中稱之為Kleiber-West法則）的一部分，整體基礎代謝率隨著M^{0.75}而縮放。這就是為什麼大象每克能量的消耗效率比老鼠高，但老鼠卻活得快、死得早。 有趣的是，這種相同的縮放在日常生活中也會出現，比如睡眠。在哺乳動物中，每日睡眠時間遵循類似的冪律：隨著體型的增大而減少，約為M^{-0.25}。像鼩鼱這樣的小動物可能每天打盹15小時以上，而像鯨魚這樣的巨型動物則只需幾小時。 這是一個線索，表明睡眠與新陳代謝密切相關。神經系統是能量的消耗者，儘管只佔我們體重的2%，卻消耗了我們身體多達20%的氧氣。在較小的生物中，這些分形般的分佈網絡每個細胞提供更多的氧氣，讓它們的大腦以更快的發射速率和更高的能量需求運行得更“熱”。但這種加速的新陳代謝更快地耗盡資源，造成能量赤字，睡眠可能是為了解決這個問題而進化而來的。從本質上講，更小的哺乳動物更快地消耗神經燃料，需要更多的休息時間來補充。 在這種觀點下，睡眠不僅僅是休息——它是Kleiber-West縮放所施加的能量權衡的古老修復，確保高代謝的生物不會燒壞它們的電路。當然，今天的睡眠還有其他的好處。在人類和其他哺乳動物中，它通過在REM階段修剪不必要的突觸來鞏固記憶，並通過淋巴系統清除大腦毒素，這在非REM睡眠期間會加速運作，以沖洗出像β-淀粉樣蛋白這樣的廢物。 睡眠與新陳代謝的關係可能有來自進化歷史的證據。厭氧代謝的出現可能與20億年前的偉大氧化事件有關。下一次氧化事件（新元古代氧化事件，7.5億年前）為寒武紀大爆發的出現奠定了基礎，導致各物種神經系統的出現。自那以後，我們就再也沒有足夠的氧氣了。 關於@RafSarnataro等人的一篇偉大Nature論文的鏈接，以及該研究的一些實際意義在下一條評論中。像往常一樣，請點贊和轉發——這是很酷的科學（感謝@Alexey_Kadet提出這個話題） 1/2