Wie Sie wissen, bin ich besessen von Potenzgesetzen in der Biologie, die eine biologische Konsequenz grundlegender Prinzipien sind, wie z.B. der Energieerhaltung aus dem ersten Hauptsatz der Thermodynamik. Geoffrey West zeigte, wie hochoptimierte biologische Netzwerke – denken Sie an Blutgefäße oder Atmungssysteme – zu allometrischer Skalierung führen. Konkret skaliert die Energieproduktion pro Einheit Körpermasse (massenspezifischer Stoffwechsel) als Körpermasse (M) hoch -0,25. Dies ist Teil des sogenannten Kleiberschen Gesetzes (oder wie wir es in unserer Forschung genannt haben, des Kleiber-West-Gesetzes), bei dem der Grundumsatz des ganzen Körpers bei M^{0,75} liegt. Das ist der Grund, warum Elefanten Energie pro Gramm effizienter verbrennen als Mäuse, aber Mäuse leben schnell und sterben jung. Interessant ist, dass die gleiche Skalierung bei etwas so Alltäglichem wie dem Schlaf auftaucht. Bei allen Säugetieren folgt die tägliche Schlafdauer einem ähnlichen Potenzgesetz: Sie nimmt mit der Körpergröße um etwa M^{-0,25} ab. Kleinere Tiere wie Spitzmäuse können 15+ Stunden am Tag dösen, während Riesen wie Wale mit nur wenigen auskommen. Dies ist ein Hinweis darauf, dass Schlaf eng mit dem Stoffwechsel verbunden ist. Das Nervensystem ist ein Energiefresser, der bis zu 20 % des Sauerstoffs unseres Körpers verschlingt, obwohl es nur 2 % unserer Masse ausmacht. Bei kleineren Lebewesen liefern diese fraktalartigen Verteilungsnetzwerke mehr Sauerstoff pro Zelle, wodurch ihre Gehirne mit schnelleren Feuerraten und höherem Energiebedarf "heißer" laufen können. Aber dieser hochgefahrene Stoffwechsel erschöpft die Ressourcen schneller und führt zu Energiedefiziten, die der Schlaf wahrscheinlich behoben hat. Im Wesentlichen verbrennen kleinere Säugetiere ihren neuronalen Brennstoff schneller und benötigen mehr Ausfallzeiten, um sich wieder aufzufüllen. Aus dieser Sicht ist Schlaf nicht nur Ruhe – er ist eine uralte Lösung für die Energiekompromisse, die durch die Kleiber-West-Skalierung auferlegt werden, und stellt sicher, dass Lebewesen mit hohem Stoffwechsel ihre Schaltkreise nicht durchbrennen. Sicher, Schlaf macht heute ausgefallene Sachen. Bei Menschen und anderen Säugetieren festigt es das Gedächtnis, indem es unnötige Synapsen während der REM-Phasen beschneidet und Gehirngifte über das glymphatische System beseitigt, das während des Nicht-REM-Schlafs hochgefahren wird, um Abfallstoffe wie Beta-Amyloid auszuspülen. Der Zusammenhang zwischen Schlaf und Stoffwechsel könnte durch die Evolutionsgeschichte belegt sein. Das Aufkommen des anaeroben Stoffwechsels könnte mit dem Großen Sauerstoffsättigungsereignis vor 2 Milliarden Jahren in Verbindung gebracht werden. Das nächste Oxidationsereignis (Neoproterozoic Oxygenation Event, vor 750 Millionen Jahren) bereitete den Weg für eine kambrische Explosion, die zur Entstehung neuronaler Systeme bei allen Spezies führte. Und seitdem hatten wir nie genug Sauerstoff. Der Link zu einem großartigen Nature-Artikel von @RafSarnataro et al. und einige praktische Implikationen dieser Studie finden Sie im nächsten Kommentar. Wie üblich, bitte liken und erneut posten - das ist coole Wissenschaft (danke @Alexey_Kadet, dass du das angesprochen hast) 1/2