有没有可能通过敲掉一部分基因，使个体不再需要那么长时间的睡眠？ 海马 我猜想早在若干年前就有人觉得，睡觉太浪费时间了，但是怎么样才能在少睡觉的同时保持好的体力以及脑袋清醒呢，于是便有人试验不同的睡眠方法，比如传言达芬奇就是用多相睡眠法（Polyphasic sleep），每隔 4 小时睡 15 分钟，那一天只需要睡 90 分钟，两个小时都不到，的确能省出大量时间了，但问题是至今没有人真正试验成功过，我是觉得不可能啦，有兴趣戳 达芬奇睡眠，真的那么神奇吗？。 到了现代，随着生物技术的迅猛发展，人工基因敲除或者基因突变已经不是难事，当然不可能允许敲除人的基因…好在有模式生物，科学家们在不同的模式动物上找到了很多和睡眠相关的基因，比如和调节昼夜节律相关的基因，包括 BMAL1, CLOCK, PER, CRY, DEC1, DEC2 等等，其中 Bmal1 和 Clock 蛋白形成异二聚体激活 Per 基因的转录，而蛋白 Per 和 Cry 作用可以抑制 Per 基因转录（如下图），Dec1 和 Dec2 作为转录因子可以抑制 Baml1 和 Clock 对 Per 转录的激活，但是，完整的调节睡眠的过程还不清楚。 希望你还没有被绕晕，你只需要知道这是一个很复杂的过程，很多基因都参与其中，但是整个关系图还不清楚，所以随便突变某个基因的后果是不可预测的… 比如 CLOCK 基因，最早在 1994 年被筛选出来，野生型 CLOCK 基因小鼠的节律周期是 23.3 小时，而单个 CLOCK 基因突变的小鼠节律周期是 24.4 小时，纯合突变小鼠的昼夜节律为 27.3 小时，在黑暗环境中 7 天后，而这种 CLOCK 基因突变的小鼠昼夜节律会消失。 CLOCK 基因突变的小鼠睡眠时间也会变少，Clock/+ 比 +/+ 小鼠少睡 1 小时，而 Clock/Clock 比 +/+ 小鼠少睡 2 小时，但是 Clock 小鼠突变体的血糖水平、进食规律都会出现变化，出现代谢紊乱，引起肥胖（下图）。 除此之外，CLOCK 基因突变还会导致小鼠发情周期变化，足月妊娠失败的风险增加（如下图）。 还有很多其他影响，就不一一阐述了。 换一个角度考虑，我们每个人需要的睡眠时间不尽相同，很多历史名人每天只需要睡 4 小时，而身边每天睡 10 小时及以上的人比比皆是，是不是也和基因相关呢？为了精确地控制变量，科学家们选择了调查双胞胎，在 100 对双胞胎中发现有一对双胞胎每天需要的睡眠时间不同，一正常一短，并发现了她们某个基因存在差异，通过进一步研究，就可以确定这个基因是否和睡眠长度相关（好像是 Dec1）。 所以这种基因的确是存在的，理论上通过改变基因改变睡眠长度也是可以的，但是造成的后果就不好说了，这就牵涉到生物伦理学，贸然在人身上试验肯定不被允许。 关于昼夜节律 盲人有昼夜节律吗？如何形成的？ 关于睡眠不足的危害 人为什么要睡觉？ Relevant Readings [1] Vitaterna, M. Hotz, et al. "Mutagenesis and mapping of a mouse gene, Clock, essential for circadian behavior." Science 264.5159 (1994): 719-725. [2] Honma, Sato, et al. "Dec1 and Dec2 are regulators of the mammalian molecular clock." Nature 419.6909 (2002): 841-844. [3] Pace-Schott, Edward F., and J. Allan Hobson. "The neurobiology of sleep: genetics, cellular physiology and subcortical networks." Nature Reviews Neuroscience 3.8 (2002): 591-605. [4] Crocker, Amanda, and Amita Sehgal. "Genetic analysis of sleep." Genes & development 24.12 (2010): 1220-1235. [5] Siepka, Sandra M., et al. "Genetics and neurobiology of circadian clocks in mammals." Cold Spring Harbor Symposia on Quantitative Biology. Vol. 72. Cold Spring Harbor Laboratory Press, 2007. [6] Gekakis, Nicholas, et al. "Role of the CLOCK protein in the mammalian circadian mechanism." Science 280.5369 (1998): 1564-1569. [7] Kume, Kazuhiko, et al. "mCRY1 and mCRY2 are essential components of the negative limb of the circadian clock feedback loop." Cell 98.2 (1999): 193-205. [8] Naylor, Erik, et al. "The circadian clock mutation alters sleep homeostasis in the mouse." The Journal of Neuroscience 20.21 (2000): 8138-8143. [9] Turek, Fred W., et al. "Obesity and metabolic syndrome in circadian Clock mutant mice." Science 308.5724 (2005): 1043-1045. [10] Miller, Brooke H., et al. "Circadian clock mutation disrupts estrous cyclicity and maintenance of pregnancy." Current Biology 14.15 (2004): 1367-1373. 查看知乎原文
