Giải Nobel Y sinh học năm 2017 được trao cho những công trình khoa học dẫn đến khám phá gen kiểm soát nhịp sinh học trong ngày.

Ba nhà khoa học gốc Mỹ, giáo sư Jeffrey C. Hall, giáo sư Michael Rosbash (Đại học Brandeis) và giáo sư Michael W. Young (Đại học Rockefeller), đoạt giải Nobel này. Họ không phải là những người đầu tiên có công trình nghiên cứu khám phá gen kiểm soát nhịp sinh học. Tuy nhiên, khám phá của ba nhà khoa học có ý nghĩa đến việc quản lý bệnh tật và giúp chúng ta hiểu hơn về khả năng thích ứng của con người với môi trường xung quanh.

Nhịp sinh học của các sinh vật

Sự phát triển và sinh tồn của các sinh vật và thực vật đều chịu sự ảnh hưởng của môi trường xung quanh và mức độ ảnh hưởng lại dao động theo thời gian trong ngày mang tính chu kỳ.

Ví dụ, lá của cây trinh nữ xếp lại vào buổi tối và mở ra lúc ban ngày. Hoa quỳnh nở vào ban đêm, hoa mười giờ nở vào khoảng 10 giờ, các động vật như gà và chim hoạt động ban ngày và ngủ ban đêm. Ngược lại, dơi bay đi tìm thức ăn vào ban đêm còn ngủ ban ngày.

Cuộc sống của các sinh vật diễn ra theo một chu kỳ trong ngày, gọi là nhịp sinh học.

Nhịp sinh học của con người

Nhịp sinh học của con người phức tạp hơn. Một số hoạt động cơ thể theo chu kỳ 24 giờ (như ngủ), nhưng một số chức năng khác như huyết áp, nhiệt độ và trí não theo chu kỳ 12 giờ.

  • Dù ở nơi nào, cơ thể bạn cũng thức dậy khoảng 6 giờ sáng.
  • Hormone sinh dục đạt mức độ cao nhất trong khoảng 7 – 9 giờ sáng.

Sự hoạt động của phổi, thận, mức độ chịu đựng đau đớn, mức độ sáng tạo… đều dao động theo thời điểm trong ngày.

  • Phổi hoạt động tích cực vào lúc 4 giờ sáng
  • Thận đạt mức thấp nhất vào 5 giờ sáng
  • Mức độ sáng tạo đạt đỉnh vào thời gian 11 giờ đêm đến 1 giờ sáng
  • Thời gian nghỉ lý tưởng là từ 1 – 2 giờ trưa. Do đó, có nhiều nơi chọn thời gian này nghỉ trưa để nâng cao năng suất lao động.

Nghiên cứu mang tính cách mạng trong sinh học

Giáo sư Jeffrey C. Hall, Michael Rosbash và Michael W. Young (từ trái sang)

Năm 1971, giáo sư Seymour Benzer và nghiên cứu sinh của ông là Ronald Konopka, Viện công nghệ California, Mỹ, lần đầu tiên phát hiện 3 tác nhân gây đột biến gen liên quan đến nhịp sinh học trên ruồi giấm. Đây là nghiên cứu rất quan trọng vì nó mở ra một cửa sổ cho chuyên ngành thời sinh học. Tuy nhiên, giáo sư Benzer qua đời vào năm 2007 và Konopka qua đời vào năm 2015.

Đến thập niên 1980, nghiên cứu trên ruồi giấm của giáo sư Jeffrey C. Hall và Michael Rosbash, Đại học Brandeis, phát hiện một gen kiểm soát nhịp điệu sinh học, nhưng  không biết gen tên gì. Họ còn phát hiện một protein (sản phẩm sinh học của gen) có vẻ tăng vào lúc ban đêm và suy giảm vào ban ngày, có chu kỳ này lặp lại suốt đời. Họ đặt tên cho protein này PER.

Năm 1994, giáo sư Michael W. Young, Đại học Rockefeller, gọi gen này là timeless (vô tận) và gọi protein này là TIM. Đây là những khám phá mang tính cách mạng trong sinh học. Để ghi nhận đóng góp quan trọng này, Hội đồng giải Nobel quyết định trao giải Nobel Y sinh học năm 2017 cho 3 nhà khoa học Hall, Rosbash và Young. Họ chia nhau giải thưởng gần 1 triệu USD.

Mọi sự vật đều mang tính tương tác và chu kỳ của môi trường xung quanh

Hiểu biết mối tương tác giữa môi sinh và các hoạt động của cơ thể theo chu kỳ giúp bạn khá nhiều trong đời sống và giảm rủi ro hàng ngày. Cũng như thực vật, hoạt động mang tính chu kỳ của cơ thể chịu sự ảnh hưởng của các tia sáng vô hình, tia tử ngoại và tia hồng ngoại.

  • Năng lực tập trung và thị lực giảm đáng kể trong khoảng thời gian 2 – 4 giờ sáng. Lúc này, không nên làm những việc như lái xe.
  • Sự minh mẫn cao nhất là từ 11 – 1 giờ trưa và do đó đây là khung giờ tốt để đưa ra những quyết định quan trọng về kinh doanh.
  • Ngoài ra, nhịp sinh học còn được ứng dụng trong điều trị lâm sàng và quản lý bệnh tật. Nhiều nghiên cứu cho thấy thuốc chống tăng huyết áp lúc ngủ có hiệu quả giảm nguy cơ đột quỵ và kiểm soát đường huyết của các công nhân làm việc ca đêm.

Giải Nobel Y sinh học là gì?

Giải Nobel Y sinh học có tên đầy đủ là Nobel Sinh lý học và Y khoa, một giải thưởng thường niên của Viện Karolinska, Thụy Điển. Đây là 1 trong 5 giải Nobel do Alfred Nobel thành lập vào năm 1895 trao cho các lĩnh vực Vật lý, Hóa học, Văn học, Hòa bình, cùng Sinh lý học và Y khoa từ năm 1901. Người nhận giải Nobel Sinh lý học và Y khoa đầu tiên là nhà khoa học người Đức Emil Adolf von Behring với khám phá về chất huyết thanh, đặc biệt là cách sử dụng để chữa bệnh bạch hầu.

Mỗi nhà khoa học nhận được một huy chương, bằng chứng nhận cùng với phần thưởng tài chính, số tiền thưởng hàng năm có thay đổi theo thời gian. Lễ trao giải thưởng được diễn ra hàng năm ở Stockholm, thủ đô Thụy Điển, vào ngày 10 tháng 12, đúng vào ngày mất của Nobel.

Tính đến năm 2017, giải thưởng được trao cho 214 cá nhân, trong đó có 12 người là phụ nữ. Giải Nobel Sinh lý học và Y học không được trao vào các năm 1915, 1916, 1917, 1918, 1921, 1925, 1940, 1941, 1942.