Một nghiên cứu gần đây đã khám phá ra khả năng đáng kinh ngạc của đồng hồ sinh học con người trong việc duy trì nhịp điệu 24 giờ ổn định ngay cả trong điều kiện nhiệt độ cao. Các nhà nghiên cứu từ Trung tâm Khoa học Toán học và Lý thuyết Liên ngành RIKEN (iTHEMS) tại Nhật Bản đã thực hiện nghiên cứu này, làm sáng tỏ thêm về cơ chế phức tạp chi phối các hoạt động hàng ngày của chúng ta.
Đồng hồ sinh học là một hệ thống nội sinh tinh vi giúp điều chỉnh các chức năng sinh lý và hành vi của cơ thể theo chu kỳ 24 giờ. Tuy nhiên, nhiệt độ có thể ảnh hưởng đáng kể đến tốc độ của các phản ứng sinh học, từ đó có khả năng làm gián đoạn sự ổn định của đồng hồ sinh học. Để đối phó với thách thức này, các nhà nghiên cứu đã phát hiện ra một hiện tượng gọi là bù trừ nhiệt, cho phép đồng hồ sinh học giữ nguyên nhịp điệu.
Các nhà nghiên cứu đã sử dụng một kỹ thuật toán học tiên tiến gọi là phương pháp nhóm tái chuẩn hóa để phân tích dữ liệu một cách sâu sắc. 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 rồi giảm dần. Sự điều chỉnh hình dạng này đóng vai trò quan trọng trong việc duy trì độ dài chu kỳ của đồng hồ sinh học, đảm bảo rằng các hoạt động sinh lý của cơ thể vẫn được thực hiện đúng đắn.
Khi nhiệt độ tăng lên, hình dạng của sóng gene biểu hiện sự thay đổi, trở nên không đối xứng, tương tự như hình dạng của răng cưa. Sự biến đổi hình dạng này đóng một vai trò quan trọng trong việc giúp đồng hồ sinh học duy trì độ chính xác và ổn định. Đồng thời, các nhà nghiên cứu cũng nhận thấy rằng hiện tượng này không chỉ giới hạn ở một vài loài; thay vào đó, nó xuất hiện ở nhiều loài khác nhau, bao gồm cả ruồi, chuột và nấm.
Đồng hồ sinh học có ảnh hưởng sâu sắc đến sức khỏe tổng thể của con người. Bất kỳ sự gián đoạn nào trong hoạt động của nó đều có thể dẫn đến các vấn đề về khả năng thích nghi với thay đổi múi giờ và làm việc theo ca. Từ nghiên cứu này, các nhà khoa học kỳ vọng sẽ mở ra những hướng nghiên cứu mới trong việc phát triển các liệu pháp điều trị nhắm vào các rối loạn sinh học và nâng cao hiểu biết về mối quan hệ phức tạp giữa nhiệt độ và đồng hồ sinh học.
Nghiên cứu này đã được công bố chính thức trên tạp chí PLOS Computational Biology, góp phần vào kho tàng kiến thức về đồng hồ sinh học và cơ chế hoạt động của nó trong các điều kiện khác nhau.