Cuộc sống của chúng ta bị chi phối bởi thời gian; chúng tôi sử dụng thời gian để cho chúng tôi biết phải làm gì. Nhưng đồng hồ báo thức đánh thức chúng ta vào buổi sáng hoặc đồng hồ đeo tay cho chúng ta biết rằng chúng ta đến trễ bữa tối là những chiếc đồng hồ không tự nhiên. Sinh học của chúng tôi trả lời cho một nhịp điệu cổ xưa sâu sắc hơn mà có lẽ đã bắt đầu đánh dấu sớm trong sự tiến hóa của tất cả cuộc sống.

Được nhúng trong gen của chúng ta và gần như tất cả sự sống trên trái đất, là những chỉ dẫn cho một Đồng hồ sinh học đánh dấu thời gian đi qua khoảng 24. Đồng hồ sinh học hay đồng hồ sinh học của người Hồi giáo giúp định thời gian cho giấc ngủ, sự tỉnh táo, tâm trạng, thể lực, huyết áp và nhiều hơn nữa.

Trong điều kiện bình thường, chúng ta trải nghiệm mô hình ánh sáng và bóng tối theo giờ 24 và đồng hồ sinh học của chúng ta sử dụng tín hiệu này để căn chỉnh thời gian sinh học cho ngày và đêm. Đồng hồ sau đó được sử dụng để dự đoán các nhu cầu khác nhau của ngày 24 và tinh chỉnh sinh lý và hành vi trước các điều kiện thay đổi. Nhiệt độ cơ thể giảm, huyết áp giảm, hiệu suất nhận thức giảm và mệt mỏi tăng khi dự đoán đi ngủ. Trong khi trước khi bình minh, quá trình trao đổi chất được dự đoán trước khi chúng ta thức dậy.

Đồng hồ sinh học cũng ngăn chặn mọi thứ xảy ra cùng một lúc, đảm bảo rằng các quá trình sinh học xảy ra theo trình tự thích hợp. Để các tế bào hoạt động đúng, chúng cần đúng vật liệu ở đúng nơi, đúng thời điểm.

Hàng ngàn gen phải được bật và tắt theo thứ tự và hài hòa. Protein, enzyme, chất béo, carbohydrate, hormone, axit nucleic và các hợp chất khác phải được hấp thụ, phá vỡ, chuyển hóa và sản xuất trong một cửa sổ thời gian chính xác. Năng lượng phải được lấy và sau đó phân bổ cho tăng trưởng, sinh sản, trao đổi chất, vận động và sửa chữa tế bào.

Tất cả các quá trình này, và nhiều quá trình khác, lấy năng lượng và tất cả phải được tính thời gian chính xác trong ngày. Không có đồng hồ, sinh học của chúng ta sẽ hỗn loạn.

Sản phẩm nghiên cứu tiên phong của Jeffrey Hall, Michael Rosbash và Michael Young - được trao giải Giải thưởng Nobel về sinh lý học hoặc y học đầu tuần này - đã cung cấp sự hiểu biết rõ ràng đầu tiên của chúng tôi về cách đồng hồ sinh học tích tắc trong bất kỳ sinh vật nào; trong trường hợp này, một con ruồi giấm.

Đồng hồ hoạt động như thế nào

Ở trung tâm của đồng hồ là một vòng phản hồi tiêu cực của người Viking, bao gồm chuỗi các sự kiện sau đây. Các gen đồng hồ tạo ra các thông điệp được dịch thành protein. Các protein sau đó tương tác để tạo thành phức hợp và di chuyển từ tế bào chất của tế bào vào nhân và sau đó ức chế gen của chính chúng. Các phức hợp protein đồng hồ ức chế này sau đó bị phá vỡ và các gen đồng hồ sau đó được tự do hơn để tạo ra nhiều thông điệp và protein tươi hơn - và chu kỳ tiếp tục ngày này qua ngày khác.

Vòng phản hồi tiêu cực này tạo ra nhịp điệu sản xuất và suy thoái protein gần 24 giờ, thúc đẩy ngày sinh học bên trong.

Dựa trên những phát hiện của Hall, Rosbash và Young trong ruồi giấm, các gen đồng hồ rất giống nhau sau đó đã được phát hiện trong chuột, con người và nhiều động vật khác. Vì vậy, đồng hồ sinh học mà dòng tick tick trong chúng ta tương tự như đồng hồ tìm thấy ở côn trùng, sâu, cá và chim.

Bây giờ chúng ta biết rằng sở thích buổi sáng và buổi tối của các cá nhân tự mô tả họ là một trong những người hay cá mập, cũng có thể liên quan đến những thay đổi nhỏ trong một số gen đồng hồ rằng tăng tốc hoặc làm chậm nhịp sinh học của chúng ta.

Đừng làm phiền

Sự hiểu biết về cách thức hoạt động của đồng hồ sinh học và vai trò trung tâm của chúng trong sinh học đã dẫn đến những tiến bộ trong nhiều lĩnh vực, nhất là sự đánh giá cao khi nhịp sinh học bị phá vỡ sức khỏe tổng thể và sức khỏe của chúng ta có thể bị ảnh hưởng nghiêm trọng.

Những người làm việc theo ca cố gắng ngủ vào ban ngày, nhưng giấc ngủ thường ngắn hơn và chất lượng kém hơn so với khi giấc ngủ xảy ra vào ban đêm bởi vì, mặc dù rất mệt mỏi, hệ thống sinh học đang hướng dẫn cơ thể rằng nó nên tỉnh táo. Sau đó, họ làm việc vào ban đêm tại thời điểm hệ thống sinh học đã chuẩn bị cho cơ thể ngủ, và sự tỉnh táo và hiệu suất thấp. Trong thực tế, họ làm việc khi họ buồn ngủ và ngủ khi họ không.

Sự gián đoạn nhịp sinh học ngắn hạn có thể có tác động tiêu cực lớn đến trí nhớ, giải quyết vấn đề, Phản ứng cảm xúc và sự chú ý. Và nhiều năm làm việc ca đêm đã được chứng minh là làm tăng nguy cơ bệnh tim, nhiễm trùng, ung thư, Type 2 diabetes và béo phì. Vì vậy, chúng tôi bỏ qua nhịp sinh học của chúng tôi lúc nguy hiểm.

Sự gián đoạn nhịp sinh học cũng là một tính năng được chia sẻ bởi một số bệnh khó khăn nhất trong thời đại chúng ta. Những người mắc bệnh tâm thần như tâm thần phân liệt, rối loạn lưỡng cực và trầm cảm; tình trạng thần kinh như Alzheimer, đột quỵ và đa xơ cứng; rối loạn phát triển như bệnh tự kỷ; và rối loạn nghiêm trọng của mắt (bao gồm cả sự phát triển của đục thủy tinh thể) tất cả các rối loạn nhịp sinh học trưng bày.

Tương lai của nghiên cứu nhịp sinh học là tìm hiểu sự gián đoạn này xảy ra như thế nào, và dựa trên kiến ​​thức này, phát triển các loại thuốc và phương pháp điều trị mới sẽ giúp chúng ta điều chỉnh thời gian nội bộ trên toàn phổ sức khỏe. Chúng tôi thực sự sống trong thời gian thú vị.

Giới thiệu về Tác giả

Russell Foster, giáo sư khoa học thần kinh tuần hoàn, Đại học Oxford

Bài viết này ban đầu được xuất bản vào Conversation. Đọc ban đầu bài viết.

Sách liên quan:

at Thị trường InnerSelf và Amazon