Một nghiên cứu mới đây đã khám phá ra khả năng đáng kinh ngạc của đồng hồ sinh học con người trong việc duy trì nhịp điệu 24 giờ ổn định ngay cả trong điều kiện nhiệt độ cao. Các nhà nghiên cứu tại Trung tâm Khoa học Toán học và Lý thuyết Liên ngành RIKEN (iTHEMS) ở Nhật Bản đã thực hiện nghiên cứu này, làm sáng tỏ cơ chế phức tạp giúp cơ thể chúng ta điều chỉnh các hoạt động hàng ngày.
Đồng hồ sinh học là một hệ thống nội sinh tinh vi giúp con người và nhiều sinh vật khác đồng bộ hóa với chu kỳ ngày đêm của môi trường. Tuy nhiên, nhiệt độ có thể ảnh hưởng đến tốc độ của các phản ứng sinh học, đặt ra thách thức cho việc duy trì tính chính xác của đồng hồ sinh học. Để giải quyết vấn đề này, các nhà nghiên cứu đã phát hiện ra một hiện tượng gọi là bù trừ nhiệt, cho phép đồng hồ sinh học điều chỉnh và thích nghi.
Các nhà nghiên cứu đã sử dụng một kỹ thuật toán học tiên tiến gọi là phương pháp nhóm tái chuẩn hóa để phân tích dữ liệu liên quan đến biểu hiện gene trong điều kiện nhiệt độ khác nhau. Kết quả thu được cho thấy rằng hình dạng của chu kỳ gene trải qua một sự điều chỉnh quan trọng ở nhiệt độ cao. Cụ thể, mức độ RNA thông tin (mRNA) tăng lên nhanh chóng và sau đó giảm dần, dẫn đến sự thay đổi hình dạng của sóng gene.
Sự thay đổi hình dạng này của chu kỳ gene là chìa khóa giúp đồng hồ sinh học duy trì độ chính xác trong điều kiện nhiệt độ cao. Khi nhiệt độ tăng, hình dạng của sóng gene trở nên không đối xứng, tương tự như hình dạng của răng cưa. Điều này cho phép đồng hồ sinh học tiếp tục hoạt động chính xác, bất chấp sự thay đổi của nhiệt độ môi trường.
Điều đáng chú ý là sự thay đổi hình dạng của chu kỳ gene này không chỉ xảy ra ở con người mà còn được quan sát thấy ở nhiều loài khác, bao gồm cả ruồi, chuột và nấm. Điều này cho thấy rằng cơ chế bù trừ nhiệt có thể là một đặc điểm tiến hóa quan trọng, giúp các sinh vật thích nghi với môi trường sống thay đổi.
Đồng hồ sinh học đóng vai trò quan trọng đối với sức khỏe của con người. Các rối loạn sinh học có thể ảnh hưởng đến khả năng thích nghi của con người với thay đổi múi giờ, làm việc theo ca và các khía cạnh khác của cuộc sống hàng ngày. Do đó, nghiên cứu này mở ra triển vọng mới trong việc phát triển các phương pháp điều trị cho các rối loạn liên quan đến đồng hồ sinh học và cải thiện hiểu biết về mối quan hệ phức tạp giữa nhiệt độ và đồng hồ sinh học.
Nghiên cứu này đã được công bố trên tạp chí PLOS Computational Biology, đánh dấu một bước tiến quan trọng trong việc khám phá bí mật của đồng hồ sinh học và làm thế nào nó tương tác với các yếu tố môi trường. Các nhà nghiên cứu hy vọng rằng những phát hiện này sẽ góp phần vào việc nâng cao kiến thức về sinh học và phát triển các ứng dụng thực tiễn trong tương lai.
