昆虫的睡眠探秘.............

沈阳老张 · 发表于 2010-1-6 11:05:45

众所周知,人体需要睡眠,缺乏了睡眠,体内的免疫系统、内分泌功能都会紊乱,大脑就不能正常地思维和工作,长期缺乏睡眠,严重的甚至会导致死亡。很久以来,睡眠一直被认为只是人类及高级哺乳动物和一些鸟类专有的特征。但近几年来,越来越多的证据表明那些低级的无脊椎动物,如昆虫也要睡觉。

确定一个动物是否有睡眠行为并不只看它是不是不动、对外界刺激有无反应。

科学家们有以下几个公认的标准

1)在一定的时间内长期地不动;(2)有一个特定的姿势和专门的场所;(3)在不动时对外界的刺激反应阈值增加;(4)有一个调节体内睡眠平衡机制,即当动物睡眠被剥夺了几个小时后,它以后的睡眠时间明显地增长。

借助于录像机,科学家们对一系列昆虫如蟑螂、蟋蟀、果蝇和蜜蜂每天24 h的活动进行了长期观察,他们发现这些昆虫的“起居饮食”其实很有规律,它们每天在一个固定的时间到一个固定的地方呆着不动,长达几个小时。在这期间每种昆虫还有专门的姿势,如蜜蜂,它们的触角在休息时总是下垂着,而在其它时间,触角总是竖着不停地上下摆动。

通过进一步的实验,科学家们发现昆虫在休息时对外界的刺激反应明显地迟钝,换句话说激起它们反应所需的刺激阈值明显地增高。

对蟑螂的睡眠研究中发现,如果剥夺它们6个小时的休息,即在它们不动的时候不停地摇晃它们所在的笼子,逼迫它们不停地走动,6个小时之后,这些蟑螂接下来的休息时间明显地增长,唤醒它们所需的刺激阈值也明显地增高。所有这些证据表明昆虫像其它高级哺乳动物一样,也有睡眠。有趣的是在我们人类中,年龄越小的睡觉时间越长,婴儿不是吃就是睡,这一现象在昆虫中也存在,幼虫的睡眠时间最长。　　

从生理机制上看,哺乳动物和昆虫在调节睡眠的神经机制上似乎也有相似之处。腺苷参与哺乳动物的睡眠调节机制,咖啡因通过对腺苷A1受体的抑制作用,从而抑制它们的睡眠;科学家们如今发现咖啡因对果蝇也起相似的作用,在给果蝇喂了咖啡之后,它们的睡眠时间明显地减少。

动物的许多生理活动和行为包括睡眠有一定的生物节律,如昆虫的交配、产卵、卵孵化、蛹羽化等,这些节律是由体内的生物钟所控制。生物钟可受外界环境条件而变化,但并不依赖于外界的因素。如光照的调节,动物处在持续的黑暗中,在不知道白天与黑夜的情况下,体内的生物钟可照样运行,各种生理活动与行为也照样地保持着一定的节律。

对于生物钟的作用与机制,了解得最详细的是果蝇,生物钟基因最早也是从果蝇中发现的。

2000年前科学家们发现其中的一个基因的突变体在睡眠被剥夺之后,不像正常个生物钟基因———tim基因,tim基因在调节昆虫睡眠平衡中起一定的作用。缺乏tim基因的果蝇,有一个补充睡眠的需求,它们接下来的睡眠时间没任何变化,这些突变体的寿命通常会很短。

睡眠的重要性是众所周知的,但睡眠的功能,即我们为什么需要睡眠却至今还是一个谜,科学家希望通过对昆虫这一相对简单的生物的睡眠来进行详细研究后,能找到线索帮助揭开这个谜。