Proč potřebujeme spánek? V mozku se uklízí poškozená DNA

Nutnost uklízet v buněčném jádře je i odpovědí na zdánlivě naivní otázku, proč zvířata spí, i když tak riskují odhalení predátory.
Nutnost uklízet v buněčném jádře je i odpovědí na zdánlivě naivní otázku, proč zvířata spí, i když tak riskují odhalení predátory.

Vědci z Izraele objevili další důvod, proč bychom měli spát. Na pokusné rybce doložili, že spát potřebují i jednotlivé nervové buňky v mozku, aby si mohly uklidit poškozenou DNA v jádře. Během spánku se opravují chyby dědičné informace, které se nahromadily přes den. (repríza)

Nutnost uklízet v buněčném jádře je i odpovědí na zdánlivě naivní otázku, proč zvířata spí. Nejen děti, ale i vědci si s ní lámou hlavu mimo jiné proto, že spící zvířata riskují odhalení predátory. Odpovědět na tuto otázku vědcům pomohl oblíbený pokusný organismus, malá rybička dánio pruhované. Je průhledná, pod speciálním mikroskopem mohli proto pozorovat v přímém přenosu i to, co se dělo uvnitř jejích jednotlivých nervových buněk.

Dánio pruhované (Brachydanio rerio)

Výhodou je, že ryba patří mezi obratlovce, její mozek se podobá našemu. „Z hlediska toho, jak funguje, jak jsou neurony spojené a jaké má ryba části mozku, je to na evoluční škále v podstatě tentýž mozek,“ připomíná molekulární genetik a bioinformatik Jan Pačes.

Chromozomy v pohybu

Díky izraelské studii už víme, že spí každá nervová buňka. Samoopravné děje v jádrech těchto buněk vědci sledovali v přímém přenosu, a to na jednotlivých chromozomech, kde je DNA rozmístěna. Své výsledky zveřejnili v časopise Nature Communications. Zjistili, že v noci jsou chromozomy pokusné rybky více v pohybu než v bdělém stavu. To, že se to dělo, když tělo odpočívá, bylo překvapivé zjištění.

„Dovedete si představit, že ryba, mnohobuněčný organismus, spí a oni dokážou uvnitř jedné buňky sledovat pohyb chromozomů? To je neuvěřitelná věc,“ chválí pokus Jan Pačes, podle něhož tato studie mění náš dosavadní pohled na spánek. „Je to proces na molekulární úrovni,“ poznamenává vědec.

Houpání zlepšuje spánek a prospívá paměti

Odpočinek v houpací síti

Studie neurovědců z univerzit v Ženevě a v Lausanne dokládají, že houpací síť nebo křeslo jsou užitečné vynálezy. Mladí účastníci pokusu, které před a při spaní houpali, nejenže usnuli dřív, ale jejich spánek byl kvalitnější a lépe jim fungovala paměť.

„Mozek si musí odpočinout, odčerpává velké množství kyslíku. Je důležité, aby se aktivita vypnula a dělalo se tam něco jiného,“ vysvětluje další aspekt studie zoolog Pavel Stopka.

Noční opravna

Geny pokusné rybičky, stejně jako ty naše, se opotřebovávají. Opotřebení se vztahuje zvláště na samotnou DNA, molekulu, která je základem naší dědičné informace a je rozmístěná na chromozomech v buněčném jádře. Škodí jí například radiace, nebo takzvaný oxidační stres. Při plném provozu vznikají škodliviny, mimo jiné reaktivní formy kyslíku. Proti tomu se organismus brání antioxidanty.

„Když buňky pracují naplno, poškozují si DNA,“ vysvětluje Pačes. V noci, když se provoz v buňce uklidní, naběhnou v buněčném jádře opravné mechanismy a odstraní chyby, které vznikly přes den. „Je to něco jako údržba automobilu, kdy vyměňujeme ojeté díly za nové,“ vysvětluje Pačes.

Zlato a enzymy

Naše dědičná kopírka je velmi výkonná, tvrdí vědci

DNA (ilustrační foto)

Badatelé z floridské státní univerzity rozluštili záhadu, která trápila jejich kolegy desítky let. Hledali a našli v dědičné informaci myší úseky, které řídí její kopírování. Přišli také na to, že klíčový je čas, kdy se duplikát tvoří.

Unikátní byla i metoda, kterou izraelští vědci ve své studii na dániu pruhovaném použili. Na konce chromozomů navázali malé enzymy a na ně pověsili částice zlata. Právě díky tomu mohli sledovat, jak se chromozomy pohybují uvnitř jedné jediné buňky, ať už byla ryba vzhůru, nebo spala.

„Použili dvoufotonový konfokální mikroskop, který zaměřuje asi v padesáti cyklech na různé roviny mozku,“ vysvětluje Pavel Stopka. Získat záběry umožnilo autorům studie to, že rybky znehybnili koncentrovanou agarózou. Mohly normálně dýchat, ale neplavaly nahoru a dolů, což jinak při spánku dělají.

Pavel Stopka doplňuje, že o kvalitě pokusů svědčí i způsob, jak autoři kontrolovali výsledky: „Jedné skupině ryb dávali melatonin, spánkový hormon, který máme i my lidé, aby zkontrolovali, zda opravdu spí.“

Poslechněte si celou Laboratoř, ve které biologové Jan Pačes a Pavel Stopka a herec Ondřej Kepka debatují také o lenochodovi z doby ledové a rozdílném stárnutí Japonců a Papuánců.

Spustit audio

Související