Come sapete sono ossessionato dalle leggi di potenza in biologia, che è una conseguenza biologica di principi fondamentali, come la conservazione dell'energia dalla prima legge della termodinamica. Geoffrey West ha mostrato come reti biologiche altamente ottimizzate, si pensi ai vasi sanguigni o ai sistemi respiratori, portino alla scala allometrica. In particolare, la produzione di energia per unità di massa corporea (tasso metabolico specifico di massa) scala come massa corporea (M) alla potenza di -0,25. Questo fa parte di quella che è nota come legge di Kleiber (o come l'abbiamo soprannominata nella nostra ricerca, la legge di Kleiber-West), in cui il tasso metabolico basale di tutto il corpo scala come M^{0,75}. È per questo che gli elefanti bruciano energia in modo più efficiente per grammo rispetto ai topi, ma i topi vivono velocemente e muoiono giovani. La cosa interessante è che questo stesso ridimensionamento si manifesta in qualcosa di quotidiano come il sonno. Tra i mammiferi, la durata giornaliera del sonno segue una legge di potenza simile: diminuisce con le dimensioni del corpo pari a circa M^{-0,25}. Gli animali più piccoli come i toporagni potrebbero sonnecchiare 15+ ore al giorno, mentre i giganti come le balene se la cavano solo con poche. Questo è un indizio che il sonno è profondamente legato al metabolismo. I sistemi nervosi sono divoratori di energia, consumano fino al 20% dell'ossigeno del nostro corpo nonostante costituiscano solo il 2% della nostra massa. Nelle creature più piccole, queste reti di distribuzione frattali forniscono più ossigeno per cellula, lasciando che i loro cervelli funzionino "più caldi" con velocità di attivazione più elevate e richieste di energia più elevate. Ma questo metabolismo accelerato esaurisce le risorse più velocemente, creando deficit energetici che il sonno probabilmente si è evoluto per risolvere. In sostanza, i mammiferi più piccoli bruciano il loro carburante neurale più velocemente e hanno bisogno di più tempi di inattività per ricostituirsi. In questa prospettiva, il sonno non è solo riposo: è un'antica soluzione per i compromessi energetici imposti dalla scala Kleiber-West, assicurando che le creature ad alto metabolismo non friggano i loro circuiti. Certo, il sonno fa cose fantasiose oggi. Negli esseri umani e in altri mammiferi, consolida i ricordi eliminando le sinapsi non necessarie durante le fasi REM ed elimina le tossine cerebrali attraverso il sistema glinfatico, che aumenta durante il sonno non-REM per eliminare i rifiuti come l'amiloide-beta. La relazione tra sonno e metabolismo può avere prove dalla storia evolutiva. L'emergere del metabolismo anaerobico potrebbe essere legato al Grande evento di ossigenazione, 2 miliardi di anni fa. Il successivo evento di ossidazione (Neoproterozoic Oxygenation Event, 750 milioni di anni fa) ha posto le basi per l'esplosione cambriana che ha portato all'emergere di sistemi neurali tra le specie. E da allora non abbiamo mai avuto abbastanza ossigeno. Il link a un grande articolo su Nature di @RafSarnataro et al, e alcune implicazioni pratiche di quello studio sono nel prossimo commento. Come al solito, per favore metti mi piace e ripubblica: questa è scienza interessante (grazie @Alexey_Kadet per averlo sollevato) 1/2