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 ở 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, cung cấp insights mới về cơ chế phức tạp giúp cơ thể chúng ta điều chỉnh các hoạt động hàng ngày.
Đồng hồ sinh học là một hệ thống tinh vi giúp cơ thể điều chỉnh các chức năng sinh học trong một chu kỳ 24 giờ. Tuy nhiên, nhiệt độ có thể ảnh hưởng đến tốc độ của các phản ứng sinh học, từ đó ảnh hưởng đến sự chính xác của đồng hồ sinh học. Để giải quyết vấn đề này, các nhà nghiên cứu đã tìm ra một cơ chế gọi là bù trừ nhiệt, giúp duy trì nhịp điệu của đồng hồ sinh học bất kể thay đổi nhiệt độ.
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 về sự biểu hiện gene. Qua đó, họ phát hiện ra rằng hình dạng của chu kỳ gene thay đổi 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 chu kỳ gene. Sự thay đổi hình dạng này giúp duy trì chiều dài chu kỳ của đồng hồ sinh học, đảm bảo rằng các hoạt động sinh học diễn ra đúng thời gian.
Khi nhiệt độ tăng, hình dạng của sóng gene trở nên không đối xứng, giống như răng cưa. Sự thay đổi hình dạng này đóng vai trò quan trọng trong việc giúp đồng hồ sinh học duy trì độ chính xác. Các nhà nghiên cứu cũng phát hiện ra rằng sự thay đổi hình dạng này không chỉ xảy ra ở con người mà còn xuất hiện 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 giúp các sinh vật thích nghi với môi trường khác nhau.
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. Ngoài ra, các rối loạn sinh học liên quan đến đồng hồ sinh học có thể dẫn đến nhiều vấn đề sức khỏe khác nhau. Các nhà nghiên cứu hy vọng rằng nghiên cứu này sẽ giúp phát triển các phương pháp điều trị mới cho các rối loạn sinh học và cải thiện hiểu biết về mối quan hệ giữa nhiệt độ và đồng hồ sinh học.
Nghiên cứu này đã được công bố trên tạp chí PLOS Computational Biology, một ấn phẩm uy tín trong lĩnh vực sinh học tính toán. Với những phát hiện mới, nghiên cứu này mở ra những hướng đi mới trong việc tìm hiểu về đồng hồ sinh học và cách nó tương tác với môi trường. Thông qua việc hiểu rõ hơn về cơ chế hoạt động của đồng hồ sinh học, các nhà khoa học có thể phát triển các giải pháp mới để cải thiện sức khỏe con người và điều trị các rối loạn sinh học.
