Một nghiên cứu gần đây đã đưa ra phát hiện đáng kể 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 giúp cơ thể chúng ta điều chỉnh các hoạt động hàng ngày.
Đồng hồ sinh học là một hệ thống nội sinh giúp điều tiết các chức năng sinh học của cơ thể theo 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 khám phá một cơ chế gọi là bù trừ nhiệt, giúp duy trì nhịp điệu của đồng hồ sinh học trong điều kiện nhiệt độ thay đổi.
Các nhà nghiên cứu đã áp dụng một kỹ thuật toán học tinh vi gọi là phương pháp nhóm tái chuẩn hóa để phân tích dữ liệu liên quan đến biểu hiện gene. Qua đó, họ đã phát hiện ra rằng hình dạng của chu kỳ gene thay đổi ở nhiệt độ cao, với mức độ RNA thông tin (mRNA) tăng lên nhanh chóng và 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 của cơ thể vẫn được điều tiết đúng đắn.
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, ngay cả trong điều kiện nhiệt độ cao. Đáng chú ý, các nhà nghiên cứu cũng phát hiện ra rằng sự thay đổi hình dạng này xuất hiện ở nhiều loài, bao gồm cả ruồi, chuột và nấm, cho thấy rằng cơ chế này có thể là một đặc điểm tiến hóa bảo tồn.
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 liên quan đến đồng hồ sinh học có thể dẫn đến nhiều vấn đề sức khỏe, bao gồm cả các rối loạn giấc ngủ và các bệnh chuyển hóa.
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. Thông qua việc hiểu rõ hơn về cơ chế bù trừ nhiệt, các nhà khoa học có thể tìm ra các cách tiếp cận mới để điều chỉnh và phục hồi chức năng của đồng hồ sinh học trong các điều kiện khác nhau.
Nghiên cứu này đã được công bố trên tạp chí PLOS Computational Biology, một tạp chí uy tín trong lĩnh vực sinh học tính toán. Việc công bố nghiên cứu này mở ra những hướng nghiên cứu mới trong lĩnh vực sinh học và giúp đẩy mạnh việc khám phá các bí mật của đồng hồ sinh học con người.