Một nghiên cứu gần đây đã đưa ra phát hiện quan trọng về khả năng của đồng hồ sinh học con người trong việc duy trì nhịp điệu 24 giờ 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, giúp làm sáng tỏ thêm về cơ chế phức tạp của đồng hồ sinh học và cách nó tương tác với các yếu tố môi trường.
Đồng hồ sinh học là một hệ thống điều tiết quan trọng giúp cơ thể con người điều chỉnh các hoạt động hàng ngày. Tuy nhiên, nhiệt độ có thể ảnh hưởng đến tốc độ của các phản ứng sinh học, từ đó làm thay đổi nhịp điệu của đồng hồ sinh học. Để giải quyết vấn đề này, các nhà nghiên cứu đã phát hiện ra một cơ chế gọi là bù trừ nhiệt, giúp duy trì sự ổn định của đồng hồ sinh học trong điều kiện nhiệt độ thay đổi.
Các nhà nghiên cứu đã áp dụng một kỹ thuật toán học tiên tiến gọi là phương pháp nhóm tái chuẩn hóa để phân tích dữ liệu liên quan đến hoạt động của gene trong các điều kiện nhiệt độ khác nhau. Kết quả cho thấy hình dạng của chu kỳ gene thay đổi ở nhiệt độ cao, với sự gia tăng nhanh chóng của mức độ RNA thông tin (mRNA) sau đó giảm dần. Sự thay đổi hình dạng này đóng vai trò quan trọng trong việc duy trì chiều dài chu kỳ của đồng hồ sinh học, cho phép nó tiếp tục hoạt động chính xác.
Khi nhiệt độ tăng, hình dạng của sóng gene trở nên không đối xứng, giống như răng cưa. Sự thay đổi hình dạng này giúp đồng hồ sinh học duy trì độ chính xác trong điều kiện nhiệt độ cao. Điều đáng chú ý là sự thay đổi hình dạng 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 bảo tồn tiến hóa, giúp các sinh vật thích nghi với môi trường thay đổi.
Đồng hồ sinh học có ảnh hưởng quan trọng đến sức khỏe của con người. Sự thay đổi hình dạng của đồng hồ sinh học có thể ảnh hưởng đến khả năng thích nghi với thay đổi múi giờ và làm việc theo ca. Các rối loạn sinh học có thể dẫn đến nhiều vấn đề sức khỏe, bao gồm rối loạn giấc ngủ, mệt mỏi và tăng nguy cơ mắc các bệnh mãn tính. Do đó, nghiên cứu này mang đến hy vọng rằng việc hiểu rõ hơn về mối quan hệ giữa nhiệt độ và đồng hồ sinh học sẽ giúp phát triển các phương pháp điều trị mới cho các rối loạn sinh học.
Nghiên cứu này đã được công bố trên tạp chí PLOS Computational Biology, một trong những tạp chí hàng đầu về sinh học tính toán. Các nhà nghiên cứu hy vọng rằng kết quả của họ sẽ góp phần vào việc cải thiện hiểu biết về cơ chế đồng hồ sinh học và mở ra hướng nghiên cứu mới trong lĩnh vực này.
