一项新研究揭示，睡眠的起源与地球早期的火山活动、氧气出现以及线粒体的能量代谢紧密相关。当细胞内的线粒体利用氧气产生能量时，会不可避免地发生“电子泄漏”，从而损伤细胞。睡眠因此演化为一种必要的“停工修复”机制。通过对果蝇的研究，科学家发现特定神经元能感知线粒体承受的压力，并主动触发睡眠以进行细胞修复，这表明睡眠是复杂生命为利用氧气而付出的代谢代价，是进化中不可或缺的一环。
我们为什么会感到困倦？
许多人声称自己“热爱睡眠”，但这种感觉或许并非热爱睡眠本身，而是渴望从 “睡眠压力” 中解脱出来。睡眠压力是贯穿一天、逐渐累积的疲惫感。
在人体中，这种压力与大脑中一种名为 腺苷 的化学物质水平不断升高有关。
- 腺苷会与神经元上的受体结合，让人越来越感到疲倦。
- 咖啡因之所以能提神，正是因为它能阻断腺苷受体，从而延缓疲惫感的产生。
尽管睡眠有巩固记忆、修复免疫系统和清除大脑废物等多种功能，但这些都未能解释其最根本的起源。如果疲惫是一种负担，而在野外失去意识又极其危险，进化为何要“发明”出睡眠呢？
睡眠的古老起源：火山、氧气与线粒体
最新的理论将睡眠的起源追溯到十亿年前的地球。当时，地球的演化进程为睡眠的出现埋下了伏笔：
- 火山活动与氧气出现： 远古超级大陆分裂，火山活动频繁，向大气和海洋释放大量气体。这为微小的光合作用生物（如藻类）创造了生存条件。
- 大氧化事件： 这些生物在数亿年间不断释放氧气，彻底改变了大气成分。
- 高能耗生命的诞生： 生命体学会了利用氧气，从食物中获取更多能量。这种“有氧代谢”催生了结构更复杂、活动更剧烈、拥有神经元和大脑的生物。
然而，拥有大脑的代价是巨大的能量消耗。一旦大脑变得足够复杂并开始利用氧气，动物就必须开始睡眠。
“有氧代谢是催生神经系统的创新，而随之而来的，显然就是对睡眠的需求。”
理论的核心指向我们细胞内的能量工厂——线粒体。线粒体在将食物转化为能量的过程中虽然高效，但并非完美。总有一些电子会“泄漏”出来，与氧气反应，若不及时清理，就会对细胞造成损害。睡眠似乎就是为了应对这种压力而演化出的身体“阀门”：一个定期的工厂停工期，以便进行维护和修理。
果蝇实验揭示的秘密
科学家在果蝇身上发现了一小组神经元，它们既能调节睡眠，也能监测线粒体的“窘迫”状态。当这些神经元感知到因电子泄漏造成的过大压力时，便会发出信号，触发睡眠，迫使机体休息，以便修复损伤。
在一项实验中，研究人员观察到了清晰的因果关系：
- 他们首先让果蝇长时间保持清醒，远超其自然的休息周期。
- 通过显微镜观察，这些果蝇的睡眠感知神经元内的 线粒体呈现出破碎状态，这是细胞压力过大的典型标志。
- 当这些果蝇最终得以入睡后，它们的 线粒体重新融合在一起，恢复了完整形态。
这一发现为以下观点提供了坚实证据：线粒体中的电子失衡是睡眠压力最根本、最原始的起因。
因此，睡眠可以被看作是氧气这份“礼物”所带来的必然结果。氧气赋予了地球复杂的生命，并最终演化出意识和智慧，但这一切都有一个代价：一种被称为睡眠的“每日死亡”。我们的休息，正是为了恢复燃烧地球氧气以获取能量的能力。我们之所以睡眠，归根结底，是因为地球学会了呼吸。