science >> Wetenschap >  >> Biologie

Slapen of niet:onderzoekers onderzoeken complex genetisch netwerk achter slaapduur

Grafiek met de slaapduur (in minuten) van wilde fruitvliegjes -- lange slapers, normale slapers, en korte slapers - kunstmatig gefokt over 13 generaties. Krediet:Susan Harbison, NHLBI

Wetenschappers hebben verschillen ontdekt in een groep genen die volgens hen zouden kunnen helpen verklaren waarom sommige mensen veel meer slaap nodig hebben - en andere minder - dan de meeste. De studie, uitgevoerd met behulp van fruitvliegpopulaties die zijn gekweekt om natuurlijke variaties in menselijke slaappatronen te modelleren, geeft nieuwe aanwijzingen over hoe genen voor slaapduur zijn gekoppeld aan een breed scala aan biologische processen.

Onderzoekers zeggen dat een beter begrip van deze processen kan leiden tot nieuwe manieren om slaapstoornissen zoals slapeloosheid en narcolepsie te behandelen. Onder leiding van wetenschappers met het National Heart, Long, en Bloedinstituut (NHLBI), onderdeel van de National Institutes of Health (NIH), de studie zal worden gepubliceerd op 14 december in PLOS Genetica .

"Deze studie is een belangrijke stap in de richting van het oplossen van een van de grootste mysteries in de biologie:de behoefte om te slapen, " zegt studieleider Susan Harbison, doctoraat, een onderzoeker in het Laboratory of Systems Genetics bij NHLBI. "De betrokkenheid van zeer diverse biologische processen bij de slaapduur kan helpen verklaren waarom het doel van slaap zo ongrijpbaar is geweest." Wetenschappers weten al een tijdje dat naast onze biologische klokken, genen een sleutelrol spelen in slaap en dat slaappatronen sterk kunnen variëren. Maar de exacte genen die de slaapduur bepalen en de biologische processen die aan deze genen zijn gekoppeld, zijn onduidelijk gebleven.

Meer leren, wetenschappers hebben 13 generaties wilde fruitvliegen kunstmatig gekweekt om vliegen te produceren die ofwel lange slapers waren (18 uur per dag slapen) of korte slapers (3 uur per dag slapen). De wetenschappers vergeleken vervolgens genetische gegevens tussen de lange en korte slapers en identificeerden 126 verschillen tussen 80 genen die verband lijken te houden met de slaapduur. Ze ontdekten dat deze genetische verschillen verband hielden met verschillende belangrijke ontwikkelings- en celsignaleringsroutes. Sommige van de geïdentificeerde genen hebben bekende functies in de ontwikkeling van de hersenen, evenals rollen in leren en geheugen, aldus de onderzoekers.

De afbeelding toont veranderingen in allelfrequentie in slaapgerelateerde polymorfismen over generaties van kunstmatige selectie voor korte en lange slaap in Drosophila. De bovenste reeks balken laat zien hoe allelfrequenties extremer worden, migreren naar 0 (donkerblauw) of 1 (donker fuschia) voor generaties 0, 1, 2, 5, 8, 10, en 12 van selectie voor korte slaap. De onderste reeks balken toont vergelijkbare veranderingen in allelfrequentie voor vliegen die zijn geselecteerd voor lange slaap. Krediet:Susan Tracy Harbison en collega's

"Wat vooral interessant is aan deze studie, is dat we lang- en kortslapende vliegen hebben gemaakt met behulp van het genetische materiaal dat in de natuur aanwezig is, in tegenstelling tot de gemanipuleerde mutaties of transgene vliegen die veel onderzoekers op dit gebied gebruiken, "Zei Harbison. "Tot nu toe, of slaap op zo'n extreem lange of korte duur zou kunnen bestaan ​​in natuurlijke populaties was onbekend."

De onderzoekers ontdekten ook dat de levensduur van de van nature lange en korte slapers niet significant verschilde van de vliegen met een normaal slaappatroon. Dit suggereert dat er weinig fysiologische gevolgen zijn - of het nu nadelige effecten of voordelen zijn - van een extreem lange of korte slaper, ze zeiden.