Diagram som visar sömnlängd (i minuter) för vilda fruktflugor -- långa sovande, normala sovande, och korta slipers - artificiellt uppfödda över 13 generationer. Kredit:Susan Harbison, NHLBI
Forskare har identifierat skillnader i en grupp gener som de säger kan hjälpa till att förklara varför vissa människor behöver mycket mer sömn - och andra mindre - än de flesta. Studien, utförs med hjälp av fruktflugapopulationer som fötts upp för att modellera naturliga variationer i mänskliga sömnmönster, ger nya ledtrådar till hur gener för sömnvaraktighet är kopplade till en mängd olika biologiska processer.
Forskare säger att en bättre förståelse för dessa processer kan leda till nya sätt att behandla sömnstörningar som sömnlöshet och narkolepsi. Leds av forskare med National Heart, Lunga, och Blood Institute (NHLBI), del av National Institutes of Health (NIH), studien kommer att publiceras den 14 december PLOS Genetik .
"Denna studie är ett viktigt steg mot att lösa ett av de största mysterierna inom biologi:behovet av att sova, " säger studieledaren Susan Harbison, Ph.D., en utredare vid Laboratory of Systems Genetics vid NHLBI. "Inblandningen av mycket olika biologiska processer i sömnvaraktigheten kan hjälpa till att förklara varför syftet med sömn har varit så svårfångat." Forskare har sedan en tid tillbaka vetat att förutom våra biologiska klockor, gener spelar en nyckelroll i sömnen och att sömnmönster kan variera kraftigt. Men de exakta generna som styr sömntiden och de biologiska processer som är kopplade till dessa gener har förblivit oklara.
Att lära sig mer, forskare födde på konstgjord väg upp 13 generationer av vilda fruktflugor för att producera flugor som antingen var långa sovande (sov 18 timmar varje dag) eller korta sovande (sov 3 timmar varje dag). Forskarna jämförde sedan genetiska data mellan långa och korta sovande och identifierade 126 skillnader mellan 80 gener som verkar vara associerade med sömnvaraktighet. De fann att dessa genetiska skillnader var knutna till flera viktiga utvecklings- och cellsignaleringsvägar. Några av de gener som identifierats har kända funktioner i hjärnans utveckling, såväl som roller i inlärning och minne, sa forskarna.
Figuren visar allelfrekvensförändringar i sömnassocierade polymorfismer över generationer av artificiellt urval för kort och lång sömn i Drosophila. Den översta uppsättningen staplar visar hur allelfrekvenserna blir mer extrema, migrerar mot 0 (mörkblå) eller 1 (mörk fuschia) i generationer 0, 1, 2, 5, 8, 10, och 12 val för kort sömn. Den nedre uppsättningen staplar visar liknande förändringar i allelfrekvens för flugor som valts ut för lång sömn. Kredit:Susan Tracy Harbison och kollegor
"Det som är särskilt intressant med den här studien är att vi skapade lång- och kortsömnande flugor med hjälp av det genetiska materialet som finns i naturen, i motsats till de konstruerade mutationer eller transgena flugor som många forskare inom detta område använder, " Sa Harbison. "Tills nu, huruvida sömn under så extremt lång eller kort varaktighet kunde existera i naturliga populationer var okänt."
Forskarna fann också att livslängden för de naturligt långa och korta sovarna inte skiljde sig nämnvärt från flugorna med normalt sovmönster. Detta tyder på att det finns få fysiologiska konsekvenser - vare sig det är negativa effekter eller fördelar - av att vara en extremt lång eller kort sovande, sa de.
