Por que os animais dormem? Por que os humanos "perdem" uma terceira vez de suas vidas dormindo? Ao longo da evolução, o sono permaneceu universal e essencial para todos os organismos com sistema nervoso, incluindo invertebrados como moscas, vermes e até águas-vivas. Mas a razão pela qual os animais dormem - apesar da ameaça contínua de predadores - ainda permanece um mistério e é considerada uma das maiores questões sem resposta nas ciências da vida.
Em um novo estudo, publicado hoje na revista Nature Communications , pesquisadores da Bar-Ilan University em Israel revelam uma nova e inesperada função do sono que eles acreditam poder explicar como o sono e seus distúrbios afetam o desempenho cerebral, o envelhecimento e vários distúrbios cerebrais.
Usando técnicas de imagem de lapso de tempo 3D em peixes-zebra vivos, os pesquisadores foram capazes de definir o sono em uma resolução de cromossomo único e mostrar, pela primeira vez, que neurônios individuais precisam de sono para realizar a manutenção nuclear.
Danos ao DNA podem ser causados por muitos processos, incluindo radiação, estresse oxidativo e até mesmo atividade neuronal. Os sistemas de reparo de DNA dentro de cada célula corrigem esse dano. O trabalho atual mostra que durante a vigília, quando a dinâmica dos cromossomos é baixa, o dano ao DNA se acumula de forma consistente e pode atingir níveis inseguros.
O papel do sono é aumentar a dinâmica dos cromossomos e normalizar os níveis de danos ao DNA em cada neurônio. Aparentemente, este processo de manutenção do DNA não é eficiente o suficiente durante o período de vigília online e requer um período de sono offline com entrada reduzida para o cérebro para ocorrer. "É como buracos na estrada", diz o professor Lior Appelbaum, da Mina e Everard Goodman da Faculdade de Ciências da Vida da Universidade Bar-Ilan e do Centro de Pesquisa Multidisciplinar do Cérebro de Gonda (Goldschmied), que liderou o estudo. "As estradas acumulam desgaste, especialmente durante os horários de pico do dia, e é mais conveniente e eficiente consertá-las à noite, quando há pouco tráfego."
Appelbaum chama o acúmulo de danos no DNA de "preço da vigília". Ele e seu aluno de doutorado David Zada, primeiro autor do estudo, bem como os co-autores, Dra. Tali Lerer-Goldshtein, Dra. Irina Bronshtein e Prof. Yuval Garini, levantaram a hipótese de que o sono consolida e sincroniza a manutenção nuclear dentro de neurônios individuais , e começou a confirmar esta teoria.
Sua descoberta foi alcançada graças às características do modelo do peixe-zebra. Com sua transparência absoluta e um cérebro muito semelhante ao dos humanos, o peixe-zebra é um organismo perfeito para estudar uma única célula de um animal vivo em condições fisiológicas. Usando um microscópio de alta resolução, o movimento do DNA e das proteínas nucleares dentro da célula - dentro do peixe - pode ser observado enquanto os peixes estão acordados e dormindo. Os pesquisadores ficaram particularmente surpresos ao descobrir que os cromossomos são mais ativos à noite, quando o corpo repousa, mas esse aumento da atividade possibilita a eficiência do reparo de danos ao DNA.
Os resultados estabelecem a dinâmica cromossômica como um marcador potencial para definir células individuais do sono e propõem que a função restauradora do sono é a manutenção nuclear. "Nós encontramos uma ligação causal entre o sono, a dinâmica dos cromossomos, a atividade neuronal e o dano e reparo do DNA com relevância fisiológica direta para todo o organismo", diz o Prof. Appelbaum. "O sono dá a oportunidade de reduzir o dano ao DNA acumulado no cérebro durante a vigília."
"Apesar do risco de redução da consciência para o meio ambiente, os animais - variando de águas-vivas a peixes-zebra e humanos - têm que dormir para permitir que seus neurônios façam uma manutenção eficiente do DNA, e esta é possivelmente a razão pela qual o sono evoluiu e é tão conservado no reino animal ", conclui o prof. Appelbaum.