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 những thông tin quý giá về cơ chế hoạt động của đồng hồ sinh học và cách nó thích nghi với các điều kiện môi trường khác nhau.
Đồng hồ sinh học là một hệ thống phức tạp giúp cơ thể con người điều chỉnh các hoạt động hàng ngày. Quá trình này liên quan đến việc kiểm soát các chu kỳ sinh học để đảm bảo sự hài hòa và cân bằng trong hoạt động của các cơ quan và hệ thống trong cơ thể. Tuy nhiên, nhiệt độ có thể ảnh hưởng đáng kể đến tốc độ của các phản ứng sinh học, từ đó có thể làm thay đổi nhịp điệu của đồng hồ sinh học. Để giải quyết vấn đề này, các nhà nghiên cứu đã xác định một cơ chế gọi là bù trừ nhiệt, giúp duy trì tính chính xác của đồng hồ sinh học.
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 điều kiện nhiệt độ cao. Qua phân tích, họ phát hiện ra rằng hình dạng của chu kỳ gene có sự thay đổi ở nhiệt độ cao. Cụ thể, 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 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 đóng vai trò quan trọng trong việc giúp đồng hồ sinh học duy trì độ chính xác. 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. Phát hiện này cho thấy rằng cơ chế bù trừ nhiệt có thể là một đặc điểm phổ biến trong các hệ thống sống.
Đồng hồ sinh học có ảnh hưởng quan trọng đến sức khỏe của con người. Chẳng hạn, 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. Những thay đổi này có thể dẫn đến các rối loạn sinh học, ảnh hưởng đến chất lượng cuộc sống và sức khỏe tổng thể. 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 trong những tạp chí hàng đầu trong lĩnh vực sinh học tính toán. Việc công bố nghiên cứu này mở ra những hướng nghiên cứu mới trong việc khám phá các cơ chế sinh học và phát triển các ứng dụng liên quan đến đồng hồ sinh học.