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 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, cung cấp những hiểu biết mới về cơ chế phức tạp của đồng hồ sinh học.
Đồng hồ sinh học là một hệ thống điều chỉnh các hoạt động hàng ngày của cơ thể. Tuy nhiên, nhiệt độ có thể ảnh hưởng đến tốc độ của các phản ứng sinh học, gây ra sự thay đổi trong 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 nhịp điệu của đồng hồ sinh học. Qua đó, giúp cơ thể thích nghi với các điều kiện nhiệt độ khác nhau.
Các nhà nghiên cứu đã sử dụng một kỹ thuật toán học gọi là phương pháp nhóm tái chuẩn hóa để phân tích dữ liệu. Kết quả cho thấy hình dạng của chu kỳ gene thay đổi ở nhiệt độ cao, với mức độ RNA thông tin (mRNA) tăng lên nhanh chóng, sau đó giảm dần. 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 theo nhịp điệu 24 giờ.
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. Một phát hiện đáng chú ý khác là sự thay đổi hình dạng này xuất hiện ở nhiều loài, bao gồm cả ruồi, chuột và nấm. Điều này cho thấy rằng cơ chế bù trừ nhiệt có thể là một đặc điểm chung của các sinh vật sống.
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 các vấn đề sức khỏe nghiêm trọng, bao gồm rối loạn giấc ngủ, bệnh tim mạch và tiểu đường. Do đó, nghiên cứu này hy vọng 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 trong những tạp chí hàng đầu về sinh học tính toán. Phát hiện này mở ra những hướng nghiên cứu mới trong lĩnh vực sinh học và có thể dẫn đến các ứng dụng quan trọng trong tương lai.
