我们为什么要睡觉？这个问题应该很多⼈问过（尤其是在熬夜玩游戏、刷剧、学习的时候）。除了⼈类，其他动物也睡觉吗？这个问题应该也有很多⼩朋友问过。睡眠是怎么产⽣的？各种动物是怎么睡觉的？睡眠的本质是什么？是否可以不睡觉？从今天起，我们将⽤6篇⽂章向⼤家展开⼀幅“睡眠画卷”，相信看完这个系列，你会对这个古⽼⽽常⻅的⾏为有更深刻的认识。
睡觉是⾃然界⾮常常⻅的动物⾏为。⽆论是⼈类，还是我们⽇常观察到的猫、狗、鸡、鸭等动物都会睡觉：每天晚上，我们都会躺到床上，身体逐渐停⽌活动，意识也会逐渐丧失，对外界的情况不再有感知和反应，直⾄醒来；猫和狗睡觉时会躺下，眼睛关闭，身体静⽌；鸡、鸭睡觉时，可以卧下，也可以单腿站⽴，头弯过来，将嘴插⼊⾃⼰的翅膀下⾯，闭上眼，并且维持这样的姿势不动，直⾄醒来。
但看似寻常的睡眠在竞争激烈的⼤⾃然中却有不利的⼀⾯，因为睡眠会占⽤⼤量的时间。以⼈类为例，⼈每天要睡⼤约8个⼩时，在此期间不能做任何事情，相当于⽣命三分之⼀的时间被“浪费”掉了。此外，有记录的睡眠时间最⻓的动物要算犰狳（Chaetophractus villosus），它们每天要睡17-20个⼩时——相当于⼀⽣中的⼤部分时间都在睡觉。
在睡眠期间，动物不能捕⻝和进⻝，且由于意识丧失，它们⽆法感知环境的变化⽽及时做出反应，更容易被其他动物捕⻝，对⾃然界中出现的危险（如⼭洪暴发）也不能及时躲避。
既然睡眠会带来这些消极影响，为什么动物们要演化出这种状态？是否存在不需要睡眠的动物呢？不睡觉会失去什么，可能是⽣命。
科学家对睡眠这⼀⾏为做了⻓期的研究，⾸先得出的结论是：既然动物普遍要睡眠，那说明睡眠对于动物来说⼀定⾄关重要，其带来的积极影响绝对超过负⾯影响。1971年，睡眠研究的先驱者，德裔美国科学家阿兰·瑞赫特沙芬（Allan Rechtschaffen，1927-2021）就说过，如果睡眠没有对⽣命绝对需要的功能，那就是演化过程所犯的最⼤的错误。
睡眠的绝对必要性可以从睡眠缺失的后果看出来。
⼈类的睡眠如果被扰乱，第⼆天的注意⼒会不集中，除了打盹之外，思维能⼒也会下降。⻓期强制性的不睡觉更会使⼈神志不清，判断出错，出现幻觉，甚⾄精神错乱。有⼀种罕⻅的遗传病，叫做致死性家族失眠症（Fatal familiar insomnia），其原因是PRNP基因中有⼀个突变，使PrPc蛋⽩变为朊病毒，从⽽使丘脑变性，其与睡眠有密切关系，患者完全不能睡眠，产⽣幻觉和恐慌发作，最后死亡。
科学实验表明，持续的睡眠剥夺也会导致动物死亡。如果将⼤⿏放在⽔池上⽅的转盘上，⼀旦发现⼤⿏开始睡觉，转盘就会开始转动，⼤⿏如果不移动位置就会掉⼊⽔中，因此⼀直⽆法⼊睡，结果⼤⿏在被剥夺睡眠11天后就死亡。⽤其它动物如猫、狗、兔做实验，也得到类似的结果，这些动物在被剥夺睡眠两、三周内就会死亡。这些事实表明，睡眠对于动物的⽣存是绝对必要的。
睡眠的本质：符合6个特征才能算。
经过深⼊研究之后，科学家发现睡眠是神经系统的⼀种状态。神经系统是动物产⽣意识，接收外界信息并且加以处理的地⽅。睡眠时意识丧失，对外界信息不再反应，说明是神经系统的状态发⽣了变化。脑电图（贴在头⽪上的电极记录到的脑电活动）在清醒期和睡眠期的明显区别就证明了这⼀点。
相反，身体其他器官的⼯作，例如⼼脏泵⾎，肺脏呼吸，肾脏排尿，肝脏解毒等，就没有随着清醒-睡眠周期⽽明显变化，例如清醒时的⼼电图和睡觉时的⼼电图就没有明显区别。
我们⽇常⽣活中接触到的动物，如猫、狗、⻦类等属于⾼级脊椎动物，拥有⾼度发达的神经系统和⼤脑。那么是否只有复杂的神经系统才需要睡眠？脊椎动物中⽐较低级的爬⾏动物（如蜥蜴）和⻥类睡觉吗？神经系统更简单的⽆脊椎动物如软体动物、昆⾍睡觉吗？只有神经节⽽没有脑的线⾍睡觉吗？腔肠动物中的⽔⺟和⽔螅只有由神经细胞组成的神经⽹，连神经节都没有，它们也睡觉吗？
如果所有具有神经系统的动物都睡觉，那么睡觉就是所有神经系统的共同需要，⽽不管这些神经系统有多么简单。研究睡眠对所有这些神经系统的共同作⽤，也就可以了解睡眠最基本的功能。要知道是否所有具有神经系统的动物都睡觉，⾸先要给睡眠⼀个定义。睡眠的重要特征是意识丧失和身体静⽌，但是麻醉和昏迷也会导致意识丧失和身体静⽌。
现在认为符合以下特征的身体状态才能算是睡眠（⽽不是麻醉或者昏迷）：1. 睡眠姿势和地点。
2. 能够被迅速唤醒。3. 补偿性。4. 受⽣物钟控制。5. 睡眠可以被催眠或唤醒的化合物所影响。6. 睡眠具有特征性的神经电活动。麻醉和昏迷时的神经电活动则复杂多变，随诱因和状况⽽彼此不同。按照上述标准，科学家发现所有被检测过的，具有神经系统的动物都睡觉。⽆论是较为低级的脊椎动物如爬⾏类，还是神经系统最简单的动物——⽔螅，它们都有睡眠⾏为。
以下是⼀些动物的睡眠⾏为：澳⼤利亚鬃狮蜥（Pogona barbata）属于爬⾏动物，有脑，晚上有8-12⼩时睡觉。睡觉时腹部贴地，眼睛关闭，身体不动。⻥类中的斑⻢⻥（Danio rerio）有脑，晚上睡觉，睡眠时身体不动，位置选择在⽔底或表⾯，呼吸变慢且不规律。如果在夜间通过敲打⻥缸的⽅式不让斑⻢⻥睡眠，下⼀次睡眠就会睡得更久，但是在⽩天斑⻢⻥清醒时敲⻥缸就没有这样的效果。
⻄班⽛猪⻥(Bodianus rufus)和濑⻥（Labridae）在晚上很容易被⼈从⽔中拿出⽽没有反应，明显是处于睡眠状态。彩虹濑⻥ (Coris julis)睡觉时会把⾃⼰埋在沙⾥，并且待在沙⾥从⻩昏到天明。鹦鹉⻥（parrot fishes)睡觉时还会分泌⼀层粘液，将⾃⼰包裹起来。
⻥类中⽐斑⻢⻥更原始的是属于软⻣⻥类的鲨⻥，和斑⻢⻥⼀样有脑。它们晚上在洞⽳中或礁⽯下⾯睡觉，卧在海底，身体静⽌，对潜⽔员在附近游动也没有反应，但是在被潜⽔员拉尾巴时会突然清醒并且逃⾛。⿊腹果蝇（Drosophila melanogaster）有脑，每天⼤约有8-10⼩时处于不活动状态，多数在晚上。如果晚上不让它们睡觉，第⼆天就会睡得更⻓。果蝇是⼀种使⽤极其⼴泛的实验动物，它们也有睡眠状态。
加州海兔（Aplysia californica）属于⽆脊椎动物中的软体动物，没有脑，神经系统含有5个神经节。晚上处于身体半收缩的睡眠状态，对⽔草（⻝物）刺激和⽤盐在尾部刺激的逃逸反应都变得迟缓。如果在夜间⽤频繁转移它们的⽅法来阻⽌它们⼊睡，第⼆天它们就会更多地处于睡眠状态。如果这些转移发⽣在⽩天，海兔就不会增加随后的睡眠时间。
秀丽隐杆线⾍（Caenorhabtidis elegens）是简单的两侧对称动物，身体呈线状，两头尖，⻓约1毫⽶，有302个神经细胞。头部和尾部各有⼀个神经节，之间有神经索连接。线⾍发育过程中要蜕4次⽪，每次蜕⽪后都有2-3⼩时的睡眠状态，静⽌不动，身体有固定的卷曲姿势，不进⻝，也不容易被唤醒。剥夺这些睡眠会使线⾍能够更快和更深地⼊睡，即进⾏补偿性睡眠。
倒⽴⽔⺟（Jelly fish，Cassiopea）属于腔肠动物（⼝同时也是肛⻔的动物），没有脑，神经系统呈⽹状。这种⽔⺟通常漂浮在浅海底，伞状体朝下，触⼿朝上，以利于共⽣的藻类进⾏光合作⽤，所以⼜称倒⽴⽔⺟。伞状体⼤约每秒收缩⼀次，⽤于过滤捕⻝。晚上收缩频率明显降低，对⽔流刺激的反应明显变慢，但是在第⼀次刺激30秒后再⽤⽔流刺激，反应就恢复到⽩天的⽔平，说明能够被快速唤醒。
如果晚上⽤持续⽔流不让⽔⺟睡觉，第⼆天⽩天的活动就减少，对⽔流的反应也变慢，这说明⽔⺟也有补偿性睡眠。
⽔螅（Hydra vulgaris）和⽔⺟⼀样是腔肠动物，没有脑，甚⾄没有神经节，它们的神经系统呈⽹状，是最简单的具有神经系统的动物。⽔螅在夜间的活动⼤幅减少，但闪光可以⽴即增加其身体活动，说明这种类似睡眠的状态可被“唤醒”。还原型的⾕胱⽢肽是⽔螅的⻝物信号，可以引起其触⼿卷曲。
但是如果在夜晚给⽔螅以⾕胱⽢肽，它做出反应的时间会明显延迟，说明睡眠状态的⽔螅对外界信息不太敏感。如果在晚上摇动饲养容器来防⽌⽔螅睡觉，第⼆天⽔螅的睡眠时间会延⻓，但在⽩天摇晃容器没有此效果，说明缺觉的⽔螅会补偿性延⻓下次睡眠的时间。
相反，没有神经系统的动物，如丝盘⾍和海绵，就没有表现出睡眠⾏为。
丝盘⾍（Trichoplax）身体呈圆盘状，直径约1毫⽶，由两层细胞组成，能在⽔底爬动，以细菌和藻类为⻝。丝盘⾍有数种不同类型的细胞，但没有神经细胞。丝盘⾍的移动和进⻝活动在夜间也不停⽌。海绵（Amphimedon queenslandica）身体类似花瓶，壁上有许多⼩孔供⽔进⼊，再从上部的开⼝流出，内壁上的细胞则通过纤⽑过滤的⽅式获得⻝物。
海绵的身体也由两层细胞构成，有多种细胞类型，但是没有神经细胞，海绵也没有表现出睡眠⾏为。
这些事实表明，所有具神经系统的动物都要睡眠，⽽不具有神经系统的动物则不表现出睡眠⾏为，说明睡眠是神经系统绝对需要的活动，⽆论这种神经系统有多么简单。⽽线⾍的302个神经细胞和⽔螅的⽹状神经系统就需要睡眠，说明睡眠是随着神经系统的形成⽽出现的，⽽不是等到神经系统复杂到⼀定程度才出现的。
下期预告：我们每天都要睡觉，从躺下到醒来的过程中，睡眠要经历哪些阶段？动物处于睡眠状态时也会经历类似的阶段吗，它们的神经系统⼜有什么不⼀样呢？请看下集。