Tiểu luân Sinh lí sinh dưỡng và nhịp sinh học ở người

ày. Ánh sáng được phát hiện chủ yếu 
bằng mắt, nhưng hầu hết các tế bào trong cơ thể đều có một số phản ứng với các mức 
độ ánh sáng. Ở những động vật có vú như cá, bộ phận dò ngoại vi đóng một vai trò 
quan trọng hơn. Điều này có nghĩa là, mặc dù cá sống trong hang đã mất mắt trong 
quá trình tiến hóa, nhưng cơ thể chúng vẫn có thể phản ứng với sự thay đổi của ánh 
sáng. 
Tuy nhiên, khi so sánh phản ứng nhịp sinh học của cá sống trong hang với cá ngựa 
vằn "bình thường", cá mù không phản ứng gì với sự thay đổi ánh sáng bên ngoài như 
cá ngựa vằn. Sau 2 triệu năm trong bóng tối, cá trong hang không cần phải phản ứng 
với ánh sáng và đồng hồ sinh học của chúng đã thay đổi vĩnh viễn để phản ánh điều 
này. Tuy vậy, cá mù vẫn có đồng hồ sinh học và nó được thiết lập lại bởi những kích 
hoạt khác, chứ không phải bởi ánh sáng. 
Việc cho cá ăn vào những thời điểm nhất định cho thấy cả cá ngựa vằn và cá hang 
đều phản ứng bởi sự thiết lập lại nhịp sinh học. Ngoài ra, khi cá hang được thiết lập 
62 
lại đồng hồ sinh học theo nhịp tự nhiên, các nhà nghiên cứu đã phát hiện ra "ngày" 
của chúng dài 47 giờ. 
2. Đối với con người. 
Một nhóm các nhà khoa học thuộc đại học Cambridge đã thành công trong việc xác 
định cơ chế làm việc của đồng hồ sinh học trong cơ thể con người.nhịp điệu sinh học 
này không chỉ có trong các tế bào của con người mà còn được tìm thấy ở những dạng 
sinh vật khác ví dụ như tảo, và nó đã tồn tại từ hàng triệu năm. Theo các nhà nghiên 
cứu, kết quả đạt được sẽ giúp hiểu sâu hơn về những vấn đề liên quan đến làm việc 
theo ca, các trạng thái ngủ của con người hay thậm chí sự di trú của những đàn bướm. 
Nghiên cứu trên - được thực hiện bởi Học viện khoa học chuyển hóa thuộc đại học 
Cambidge, Anh - đã chỉ ra rằng hồng cầu trong máu chính là nơi "sở hữu" nhịp điệu 
sinh học. Trong quá trình nghiên cứu, các nhà khoa học đã ủ các hồng cầu khỏe mạnh 
trong bóng tối ở trạng thái nhiệt độ cơ thể trong nhiều ngày và lấy mẫu thường xuyên. 
Họ phát hiện ra nồng độ chất peroxiredoxin (một loại protein được sản sinh trong máu) 
hoạt động theo một chu kỳ 24 giờ. Điều này đã phủ định mọi suy đoán trước đó về sự 
liên quan giữa nhịp điệu sinh học và ADN, vì khác với các loại tế bào khác, tế bào máu 
không chứa ADN. 
63 
"Phát hiện này có ý nghĩa vô cùng quan trọng cho y học!", dẫn lời Akhilesh Reddy, 
đồng tác giả của nghiên cứu. Các chứng bệnh thuộc về rối loạn tâm sinh lý như tiểu 
đường, tâm thần hay ung thư đều có liên quan đến sự hoạt động của đồng hồ sinh học. 
Từ những phát hiện trên, các nhà khoa học sẽ có cơ sở để nghiên cứu sâu hơn mối 
tương quan giữ nhịp điệu sinh học và các loại bệnh lý, từ đó phát triển các phương 
pháp chữa trị hiệu quả hơn. 
 Phát hiện gen kiểm soát nhịp sinh học mới. 
Ra nước ngoài có thể là một trải nghiệm thú vị nhưng thường kèm theo đó là sự mệt 
mỏi khó chịu vì bay đường dài và chứng mất ngủ do lệch mũi giờ. Việc thay đổi trong 
nhịp sinh học từ lâu đã được xác định là nguyên nhân gây ra những hiện tượng như 
vậy. Nhưng hiện nay một nhóm các nhà khoa học Hàn Quốc đã khám phá ra một loại 
gen mới kiểm soát nhịp sinh học, từ đó có thể giúp làm giảm các chứng mệt mỏi và rối 
loạn giấc ngủ nói trên. Trong phần 2 chương trình hôm nay, Giáo sư Choi Joon-ho 
thuộc khoa Công nghệ sinh học, Viện Khoa học và công nghệ tiên tiến Hàn Quốc 
(KAIST) sẽ giải thích thêm về nghiên cứu này. 
 Phát hiện gen kiểm soát nhịp sinh học mới. 
 “Vòng tuần hoàn của thiên nhiên được quyết định bởi những chu kì tự quay của trái 
đất, của trái đất xoay quanh mặt trời hay của mặt trăng quay quanh trái đất, từ đó mà 
sinh ra ngày, tháng, năm. Tất cả các sinh vật trên hành tinh đều có nhịp sinh học bị chi 
phối bởi vòng tuần hoàn này. Ví dụ, tập tính ngủ đông của gấu diễn ra hàng năm, chu 
kì kinh nguyệt của phụ nữ diễn ra hàng tháng, cả đến hoạt động của cơ thể con người 
cũng dựa theo chu kì hàng ngày. Nhịp sinh học này của con người do hơn 10 gen kiểm 
soát, trong đó quan trọng nhất là gen “period (thời kì)” và gen “clock (đồng hồ)”. Các 
gen khác chỉ có nhiệm vụ kích hoạt, giúp hai gen này hoạt động bình thường. Nhưng 
với nghiên cứu gần đây, chúng tôi đã phát hiện thêm 1 loại gen mới là gen “twenty-
four (24)”, với cơ chế hoạt động và chức năng khác cho nên có thể coi nó là 1 loại gen 
kiểm soát nhịp sinh học mới.” 
64 
 Vòng tuần hoàn 24 giờ của Trái Đất đã được “ghi” vào trong DNA của chúng ta, 
giúp ta có những thói quen như thức ban ngày và ngủ vào ban đêm. Cho đến giờ, các 
nhà khoa học đã tìm ra khoảng 10 gen kiểm soát các protein nhịp sinh học có thể nhận 
biết được ngày và đêm đều đặn như 1 chiếc đồng hồ. Nhưng gen mới mà nhóm nghiên 
cứu của giáo sư Choi tìm được lại khác các gen ở trên về cơ chế hoạt động. Tất cả các 
gen nhịp sinh học trước đó đều tác động trong quá trình phiên mã từ DNA sang 
mRNA, nhưng loại gen mới này lại có cơ chế hoạt động đặc biệt diễn ra sau quá trình 
phiên mã, khi mRNA chuyển thành protein trong ribôxôm. Vậy làm thế nào Giáo sư 
Choi tìm ra được loại gen nhịp sinh học mới này ?. 
 Phát hiện gen “24” kiểm soát nhịp sinh học của ruồi giấm. 
 “Thông thường, nhịp sinh học của con người quy định rằng chúng ta duy trì hoạt 
động ban ngày và nghỉ ngơi vào buổi đêm. Tuy nhiên, vòng tuần hoàn này có thể 
chênh lệch tùy theo từng đối tượng, ví dụ có người đi ngủ rất sớm vào khoảng 7-8 giờ 
tối và thức dậy lúc 4 hay 5 giờ sáng hôm sau. Có thể nói đây là người quá thiên về hoạt 
động ban ngày. Khi đó, nhịp sinh học của cả gia đình của người này cũng thay đổi theo 
thói quen đó. Chúng tôi đã tiến hành nghiên cứu gen của những người này và nhận ra 
rằng gen “period” của họ bị biến đổi. Gen “period” lần đầu tiên được tìm thấy ở loài 
ruồi giấm nhưng chúng tồn tại trên hầu hết các loài sinh vật. Chúng tôi đã nghiên cứu 
vòng tuần hoàn hoạt động của 15 nghìn con ruồi giấm bị biến đổi như thế và phát hiện 
ra một vòng tuần hoàn của chúng là 27 giờ chứ không phải 24 giờ. Chúng tôi đã khám 
phá ra rằng loài ruồi giấm với vòng tuần hoàn 27 giờ có một loại gen nhịp sinh học 
khác hẳn và chúng tôi đặt tên cho gen đó là “gen 24” (Twenty-four). Ban đầu chúng tôi 
không biết gen này có chức năng gì, nhưng sau khi nghiên cứu 2 năm, chúng tôi đã tìm 
ra và mất thêm 2 năm nữa để công bố chính thức kết quả của nghiên cứu này trên tạp 
chí Nature.” 
 Nhóm nghiên cứu của giáo sư Choi đã tìm ra một gen nhịp sinh học mới ở loài ruồi 
giấm. Họ đã tạo ra sự biến đổi gen bằng cách nuôi loài ruồi giấm với các gen nhịp sinh 
học bị chỉnh sửa khiến chúng có vòng tuần hoàn 27 giờ mỗi ngày. Khi phân tích các 
65 
gen của chúng, Giáo sư Choi và các cộng sự của ông đã nhận thấy rằng một trong 
những gen này bị thiệt hại và sai chức năng và dẫn tới việc làm hỏng nhịp sinh học 24 
giờ. Giáo sư Choi đã đặt tên cho gen này là “24” bởi mỗi ngày có 24 giờ và số seri của 
gen này là CG4857, có tổng là 24. Vậy phát hiện của giáo sư Choi về gen “số 24” sẽ 
giúp ích gì cho nhân loại ?. 
 Ứng dụng chữa chứng mất ngủ, thay đổi nhịp sinh học của cơ thể. 
 “Giấc ngủ, sự mệt mỏi sau chuyến bay dài, ăn uống và các hiện tượng sinh lý học 
khác đều liên quan mật thiết tới “đồng hồ sinh học” của chúng ta. Hiểu được nhịp sinh 
học sẽ giúp con người giải quyết được các bệnh như mất ngủ, nhức mỏi, rối loạn giấc 
ngủ và thậm chí cả các vấn đề về sức khỏe khác. Ví dụ, các thuốc chữa ung thư được 
biết là có các tác dụng khác nhau khi được uống vào buổi sáng hoặc ban đêm, bởi các 
điều kiện sinh lý của con người khác nhau ở các thời điểm trong ngày và điều này ảnh 
hưởng tới hiệu ứng của thuốc. Phòng thí nghiệm của tôi vẫn đang tiếp tục tìm kiếm các 
gen nhịp sinh học mới. Hiện chúng tôi cũng đang nghiên cứu về giấc ngủ của loài ruồi 
giấm. Bạn có thể băn khoăn liệu ruồi giấm có ngủ không nhưng thực sự là chúng có, 
khoảng 800 phút một ngày. Chúng tôi mới tìm ra được con ruồi giấm chỉ ngủ 400 phút 
một ngày trong số những con bị biến đổi gen và đang cố gắng tìm ra xem loại gen nào 
gây ảnh hưởng tới giấc ngủ của chúng.” 
 Như vậy, có thể nói thành quả nghiên cứu của giáo sư Choi sẽ mở ra cánh cửa bí 
mật cho những vấn đề liên quan đến nhịp sinh học, đến giấc ngủ của con người, từ đó 
đưa nhân loại tiến gần hơn tới việc kiểm soát thời gian. 
 Các nhà nghiên cứu Mỹ nói rằng, việc ăn uống quá mức gây rối loạn đồng 
hồ cơ thể giống như sự mệt mỏi sau một chuyến bay dài qua nhiều múi giờ. 
 Tiến sĩ Louis Ptacek thuộc Đại học California, San Francisco, cho biết protein 
PKCγ đóng vai trò hệ trọng đối với việc điều chỉnh đồng hồ thực phẩm nếu những thói 
quen ăn uống thay đổi. 
66 
 Cuộc nghiên cứu cho thấy, chuột thí nghiệm được cung cấp đồ ăn chỉ trong khuôn 
khổ thời gian ngủ bình thường sẽ điều chỉnh giờ ăn của chúng qua thời gian và bắt đầu 
thức dậy và chạy loanh quanh chờ giờ ăn mới. 
 Tuy nhiên, những con chuột thiếu gen PKCγ đã không thể phản xạ với những thay 
đổi về giờ ăn, thay vào đó chúng ngủ qua cả bữa ăn. 
Tiến sĩ Louis Ptacek thuộc Đại học California, San Francisco, cho biết protein PKCγ đóng vai 
trò hệ trọng đối với việc điều chỉnh đồng hồ thực phẩm nếu những thói quen ăn uống thay đổi 
(Ảnh minh họa) 
 Ở hầu hết sinh vật, đồng hồ sinh học được quản lý bởi một “đồng hồ mẹ”, còn được 
gọi là “bộ dao động tuần hoàn”, vốn theo dõi thời gian và điều phối các quy trình sinh 
học với nhịp độ 24 tiếng đồng hồ ngày và đêm. 
 Phát hiện mới có thể giúp ích cho việc tìm hiểu cơ sở của bệnh tiểu đường, béo phì 
và các hội chứng trao đổi chất khác do một đồng hồ thực phẩm mất đồng bộ có thể là 
một phần của bệnh lý đằng sau những rối loạn này, ông Ptacek nói. 
 Kết quả nghiên cứu đã được công bố trên chuyên san Proceedings of the National 
Academy of Sciences, số ra mới nhất. 
67 
TÀI LIỆU THAM KHẢO 
1. Nguyễn Điểm. Giáo trình sinh lí người và động vật. Trường đại học Quy Nhơn năm 
2009. 
2. Th.s Nguyễn Minh Thủy. Giáo trình Dinh dưỡng người. Trường đại học Cần Thơ 
năm 2005. 
3.  
4.  
5.