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身体里时刻在断裂的DNA，睡够了才能修复好！

来源：科普中国

夜深人静，万籁俱寂的时候，当你“熬最晚的夜，敷最贵的面膜”时，有没有想过：人为啥要睡觉？

不光是你，科学家也好奇，为啥动物好像都需要睡觉。

最近有研究发现，之所以需要睡觉，或许是为了修复时刻都在断裂的DNA。

DNA是我们体内最重要的物质，主宰着生老病死。

孩子长得像父母，我们常说是遗传，其实就是因为DNA。

这么重要的物质，竟然时刻都在断裂？睡觉能修复DNA，那如果我们熬夜……

我们体内的DNA时刻都在断裂？

DNA，又称脱氧核糖核酸，是腺嘌呤、鸟嘌呤、胞嘧啶、胸腺嘧啶四种化学碱基组成的生物遗传物质。

人类DNA由约30亿个碱基组成，这些碱基的顺序决定了机体独特的遗传密码，就像字母以一定的顺序排列形成不同的单词和句子一样。

DNA的一个重要特性是可以自我复制，在这个过程中，DNA断裂时刻都在发生。

导致DNA断裂的原因大致可分为外源性与内源性两大类。

外源性因素包括物理因素(如紫外线和电离辐射)、化学因素（如化工原料、烟草等有机物）和生物因素（如病毒等）三种。

内源性因素主要是正常细胞代谢产生的有害物质，如脂质过氧化产生的活性氧(ROS)和活性氮(RNS)。

这两种物质能够引起氧化应激和细胞损伤。DNA的断裂可以造成遗传信息的改变，引发很多遗传病、肿瘤等。

虽然DNA断裂时刻都在发生，但是机体也有强大DNA修复机制，DNA的断裂和修复在DNA复制过程中同时存在。

DNA修复要靠睡眠？

睡眠对大脑细胞中的DNA修复起着重要作用。

尽管人体的DNA修复机制一直在工作，但是DNA的损伤无时无刻不在发生。清醒的时间越长，DNA损伤就越严重。

但在清醒时，DNA修复不能高效地进行，它们只在你睡觉的时候弯道超车。睡眠可以激活我们体内的DNA修复系统。举个栗子，道路养护工人在晚上车流较少的时候可以更好的修理路面。

科学家发现，斑马鱼睡眠时神经细胞中的染色体移动速度是清醒时的两倍。这种运动使得受损的DNA能够自我重组和修复。如果斑马鱼的睡眠时间不足6小时，DNA损伤就并没有充分减少，在白天也会继续睡觉。

研究发现，一种叫做PARP1（多聚ADP核糖聚合酶1）的蛋白质在DNA修复过程起关键作用。这种蛋白质可以感知到清醒时不断增加的DNA损伤，如果损伤达到某个阈值，它就向大脑发出信号，促进睡眠和DNA修复，从而减少DNA断裂。相反，如果抑制了PARP1，斑马鱼就不会去睡觉，DNA修复也不会发生。

DNA的修复方式包括光修复、切除修复、重组修复和SOS修复等。其中最重要和有效的修复方式是切除修复。切除修复就是切除酶将损伤的DNA切除，然后用新合成的DNA填补空隙。

研究发现，褪黑素可以增加与切除修复通路相关的基因的活性，从而修复氧自由基造成的DNA断裂。熬夜会影响褪黑素的分泌，从而影响DNA修复的能力。随着时间的推移，这种DNA断裂会积累，罹患疾病（如肿瘤、心血管疾病和痴呆）的风险也会增加。

人类的睡眠时间为什么那么久？

体型越大的哺乳动物需要的睡眠就越少。蝙蝠每天要睡18到20个小时，许多大型动物，如长颈鹿、大象和马，有时只睡3到4个小时。一般而言，成年人每天需要7-9个小时的睡眠。人类为什么不能像马一样只睡4小时，然后用更多的时间工作和娱乐呢？

目前还没有明确的答案。

睡眠时长为7-9小时主要是和昼夜节律以及睡眠稳态有关。昼夜节律是指生命活动以24小时左右为周期的变动。人类在进化过程中将昼夜节律编码到基因形成一种内源性的计时系统（生物钟）。生物钟控制着我们睡眠和觉醒的时间。到了晚上，大脑会释放褪黑素，让人感到疲劳并进入睡眠。

清醒时间越长，身体对睡眠的需求就越高，这就是睡眠稳态。当我们清醒时，大脑中的神经元会产生腺苷。腺苷是生命活动的副产品。大脑中腺苷的积累是导致疲劳的一个重要因素（咖啡因会阻止大脑中腺苷的活动）。在清醒时，腺苷的积累会促进睡眠的驱动力。清醒时间越长，腺苷积累的水平越高。在睡眠期间，身体才开始清除腺苷。

关键词： 切除修复 昼夜节律 碱基组成

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