Các nhà nghiên cứu tại Trung tâm Khoa học Toán học và Lý thuyết Liên ngành RIKEN (iTHEMS) ở Nhật Bản đã thực hiện một nghiên cứu mang tính đột phá, phát hiện ra khả năng đáng kinh ngạc của đồng hồ sinh học con người trong việc duy trì nhịp điệu 24 giờ ổn định trong điều kiện nhiệt độ cao. Đồng hồ sinh học là một cơ chế phức tạp giúp điều chỉnh các hoạt động hàng ngày của cơ thể, nhưng nó cũng có thể bị ảnh hưởng bởi nhiệt độ, một yếu tố có thể làm thay đổi tốc độ của các phản ứng 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. Họ đã sử dụng một kỹ thuật toán học tiên tiến gọi là phương pháp nhóm tái chuẩn hóa để phân tích dữ liệu và làm sáng tỏ cơ chế này. Qua nghiên cứu, 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, 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.
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 cần thiết cho các hoạt động sinh học. Đáng chú ý, 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.
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 rối loạn giấc ngủ, vấn đề tiêu hóa và tăng nguy cơ mắc các bệnh mãn tính.
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 cách đồng hồ sinh học phản ứng với nhiệt độ, các nhà khoa học có thể tìm ra các giải pháp để giúp con người thích nghi tốt hơn với các điều kiện môi trường khác nhau.
Nghiên cứu này đã được công bố trên tạp chí PLOS Computational Biology, một tạp chí hàng đầu trong lĩnh vực sinh học tính toán. Các phát hiện của nghiên cứu này mở ra những hướng nghiên cứu mới và có tiềm năng đóng góp vào việc cải thiện sức khỏe con người và hiểu biết về các cơ chế sinh học cơ bản.
