如你所知，我痴迷於生物學中的冪定律，這是基本原理的生物學結果，例如熱力學第一定律的能量守恆。傑弗裡·韋斯特 （Geoffrey West） 展示了高度優化的生物網絡（例如血管或呼吸系統）如何導致異速生長縮放。具體來說，每單位體重的能量產生（質量比代謝率）以體重 （M） 的 -0.25 次方計算。這是所謂的克萊伯定律（或我們在研究中稱之為克萊伯-韋斯特定律）的一部分，其中全身基礎代謝率以 M^{0.75} 為單位。這就是為什麼大象每克燃燒能量比老鼠更有效，但老鼠活得很快，死得很早。 有趣的是，同樣的縮放也出現在睡眠等日常事物中。在哺乳動物中，每日睡眠時間遵循類似的冪律：它隨著體型的減少而減小，大約為 M^{-0.25}。像鼩鼱這樣的小型動物每天可能會打瞌睡 15+ 小時，而像鯨魚這樣的巨型動物只能靠幾個小時過得去。 這是睡眠與新陳代謝密切相關的線索。神經系統是能量消耗者，儘管僅佔我們質量的 20%，但它消耗了我們身體 20% 的氧氣。在較小的生物中，這些分形狀的分配網絡為每個細胞提供更多的氧氣，讓它們的大腦以更快的放電速率和更高的能量需求運行“更熱”。但這種加速的新陳代謝會更快地耗盡資源，造成能量不足，而睡眠可能會進化來解決這些缺陷。從本質上講，較小的哺乳動物燃燒神經燃料的速度更快，需要更多的停機時間來補充。 在這種觀點中，睡眠不僅僅是休息，它是克萊伯-韋斯特縮放所施加的能量權衡的古老解決方案，確保高新陳代謝的小動物不會破壞它們的迴路。當然，今天的睡眠確實很花哨。在人類和其他哺乳動物中，它通過在快速眼動階段修剪不必要的突觸來鞏固記憶，並通過淋巴系統清除大腦毒素，該系統在非快速眼動睡眠期間增加以排出 β-澱粉樣蛋白等廢物。 睡眠和新陳代謝的關係可能有進化史的證據。無氧代謝的出現可能與 2B 年前的大氧合事件有關。下一次氧化事件（新元古代氧化事件，750M 年前）為寒武紀爆炸奠定了基礎，導致跨物種神經系統的出現。從那時起，我們就再也沒有足夠的氧氣。 @RafSarnataro 等人發表的一篇偉大的《自然》論文的鏈接，以及該研究的一些實際意義，都在下一篇評論中。像往常一樣，請點贊並轉發 - 這是很酷的科學（感謝@Alexey_Kadet提出這個問題） 1/2