Một nghiên cứu về di truyền đã xác nhận điều mà các nghiên cứu quan sát đã khẳng định từ lâu, cho thấy rằng đồng hồ cơ thể vẫn tiếp tục hoạt động ngay cả khi động vật đang ngủ đông. Hơn nữa, nhịp sinh học của chúng phản chiếu nhịp sinh học của chúng ta và những con gấu này (Ursusarctoshorribilis) có thể ngủ đông trong bóng tối từ 4 đến 7 tháng mà hầu như không bị ảnh hưởng gì ngoài việc giảm tới 30% trọng lượng cơ thể.


Các nhà khoa học của Đại học Bang Washington (WSU) tin rằng cơ chế sinh lý ấn tượng của những "người làm việc theo ca cực độ" này có thể cung cấp manh mối về cách con người có thể đối phó tốt hơn với sự gián đoạn nhịp sinh học. Sự sai lệch nhịp sinh học có liên quan đến bệnh tim, suy giảm miễn dịch, các bệnh chuyển hóa như tiểu đường và béo phì, đột quỵ, ung thư và tử vong sớm, và phổ biến hơn ở những người làm việc theo ca.

Các nhà nghiên cứu đã phát hiện ra rằng quá trình sản xuất năng lượng ở gấu đen ngủ đông dao động hàng ngày, ngay cả khi chúng không ăn trong nhiều tháng. Trong thời gian ngủ đông, đỉnh năng lượng của chúng bị ức chế, với mức cao nhất xảy ra vào cuối ngày so với khi động vật hoạt động, nhưng chúng vẫn chỉ ra rõ ràng rằng nhịp sinh học được duy trì thay vì bị đình chỉ.

"Điều này nêu bật tầm quan trọng của chính nhịp sinh học - nhịp sinh học cho phép các sinh vật hoạt động linh hoạt trong những trạng thái khắc nghiệt như gấu ngủ đông", tác giả cấp cao Heiko Jansen, giáo sư tại Khoa Sinh lý học Tích hợp và Khoa học thần kinh tại Đại học Western Sydney, cho biết.

Nhóm nghiên cứu tin rằng việc tìm hiểu lý do tại sao gấu đen tăng cân nhiều trong khi nhịn ăn nhiều tháng và ít hoạt động mà không gây ảnh hưởng xấu đến sức khỏe, có thể mở ra cánh cửa cho các liệu pháp điều trị cho con người. Gấu đen có thể giảm tới 100 pound (45 kg) trọng lượng nhưng chúng hầu như không mất cơ, không bị thoái hóa xương và không mắc các bệnh về chuyển hóa.

Trong nghiên cứu này, các nhà nghiên cứu đã nghiên cứu sự biểu hiện của đồng hồ sinh học ở động vật ở cấp độ tế bào. Các nhà nghiên cứu đã thu thập mẫu tế bào từ sáu con gấu đen trong thời kỳ hoạt động và ngủ đông của chúng để nuôi cấy. Các nhà nghiên cứu đã so sánh các tế bào lấy từ động vật ngủ đông, thường có nhiệt độ cơ thể thấp hơn khoảng 34°C (93,2°F), với các tế bào lấy từ động vật đang trong giai đoạn hoạt động, có nhiệt độ cơ thể khoảng 37°C (98,6°F).

Phát hiện của họ đã xác nhận hoạt động sinh học, với hàng nghìn gen được biểu hiện nhịp nhàng trong tế bào của động vật ngủ đông. Điều này cho thấy rằng adenosine triphosphate (ATP), năng lượng của tế bào cơ thể, được sản xuất theo chu kỳ 24 giờ, mặc dù có mức đỉnh và đáy thấp hơn.

Như đã đề cập trước đó, sản lượng năng lượng cao nhất cũng xảy ra muộn hơn so với khi động vật hoạt động, cho thấy gấu thay đổi nhịp sinh học trong thời gian ngủ đông để giảm chi phí duy trì hoạt động cho "pin" của chúng. Nhờ đó, họ có thể tiếp tục đốt cháy đủ nhiên liệu để cung cấp năng lượng cho cơ thể mà không cần ăn trong nhiều tháng mà không phát triển các vấn đề có hại cho sức khỏe.

"Giống như cài đặt một bộ điều chỉnh nhiệt vậy," Janssen nói. “Nếu bạn muốn tiết kiệm năng lượng, bạn hãy vặn nhỏ bộ điều chỉnh nhiệt độ, về cơ bản đó là những gì loài gấu đang làm.”

Khi quan sát động vật ngủ đông tại Trung tâm Gấu đen thuộc Đại học Western Sydney, các nhà nghiên cứu cũng nhận thấy rằng các loài động vật này hoạt động tích cực hơn vào những thời điểm nhất định trong ngày, ngay cả khi điều kiện ánh sáng vẫn giữ nguyên. Sự gia tăng hoạt động này tương ứng với mức sản xuất ATP cao nhất của các tế bào ở động vật ngủ đông.

Ông nói thêm: "Chúng khai thác khả năng ngăn chặn nhịp sinh học mà không làm đồng hồ dừng lại. Đây là một cách rất mới để điều chỉnh các quá trình trao đổi chất và tiêu hao năng lượng ở động vật."

Các nhà nghiên cứu tin rằng việc khai thác khả năng này có thể giúp con người đối phó với lịch trình "sinh học" là làm việc vào ban đêm và ngủ vào ban ngày.

Với ước tính khoảng 14% lực lượng lao động làm việc vào ban đêm, mối lo ngại ngày càng tăng về tác hại đối với sức khỏe con người khi duy trì thời gian làm việc như vậy, đặc biệt là về bệnh mãn tính, tai nạn, chất lượng cuộc sống kém và chi phí chăm sóc sức khỏe.

Nếu các nhà khoa học có thể tìm ra cách làm cho đồng hồ bên trong của chúng ta thông minh hơn loài gấu thông thường thì khả năng loại bỏ những ảnh hưởng có hại đến sức khỏe sẽ rất lớn.

Trong một nghiên cứu khác kéo dài một thập kỷ gần đây, các nhà khoa học phát hiện ra rằng gấu cũng tạo ra một loại protein chống đông máu độc đáo trong thời gian ngủ đông để bảo vệ chúng khỏi nguy cơ bất động kéo dài.

Nghiên cứu được công bố trên Tạp chí Sinh lý học So sánh B.