Giải Nobel Y sinh học 2017: Một nhắc nhở về “duyên khởi”

Từ trái sang: ba nhà khoa học Mỹ Jeffrey C. Hall, Michael Rosbach và Michael W. Young

 Ba nhà khoa học gốc Mỹ, giáo sư Jeffrey Hall, giáo sư Michael Rosbash (Đại học Brandeis) và giáo sư Michael Young (Đại học Rockefeller) nhận được vinh dự này.

Nhưng họ không hẳn là những người đầu tiên khám phá gen kiểm soát nhịp sinh học. Khái niệm nhịp sinh học cũng không phải là mới. Tuy nhiên, khám phá của họ 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.

Đã từ lâu, qua quan sát thực tế, chúng ta biết rằng sự phát triển và tồn sinh của tất cả 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.

Chẳng hạn như cây “mắc cỡ” xếp vào buổi tối và mở ra lúc ban ngày, hoa quỳnh nở vào ban đêm, nhưng cũng có hoa nở vào lúc sáng (như hoa mười giờ). Các động vật như gà và chim thường hoạt động ban ngày nhưng ngủ ban đêm; ngược lại, dơi thì làm việc lúc ban đêm và ngủ ban ngày. Cuộc sống của các sinh vật này diễn ra theo một chu kỳ trong ngày, gọi chung là “nhịp sinh học”.

Con ruồi giấm dẫn đường

Nhịp sinh học của con người chúng ta thì 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 thì theo chu kỳ 12 giờ.

Dù ở nơi nào, cơ thể chúng ta đều “thức dậy” khoảng 6h sáng. Hormone sinh dục đạt mức độ cao nhất trong khoảng thời gian 7h-9h sáng. Nhưng không chỉ hormone, mà ngay cả sự hoạt động của phổi, thận, mức độ chịu đựng đau đớn, mức độ sáng tạo... cũng đều dao động theo thời điểm trong ngày.

Chẳng hạn như phổi hoạt động tích cực vào lúc 4h sáng, thận thì đạt mức thấp nhất vào 5h sáng. Mức độ sáng tạo đạt đỉnh vào khoảng thời gian từ 23h-1h sáng. Thời gian nghỉ lý tưởng là từ 13h-14h chiều, do đó có nhiều nơi trên thế giới chọn thời gian này là thời gian nghỉ trưa để nâng cao năng suất lao động.

Nhưng cơ chế nào giúp cho cơ thể chúng ta vận hành theo chu kỳ 12 giờ hay 24 giờ như trên? Câu trả lời không phải đến từ nghiên cứu trên người, mà từ nghiên cứu trên ruồi giấm từ thập niên 1970.

Năm 1971, giáo sư Seymour Benzer và nghiên cứu sinh của ông là Ronald Konopka (Viện công nghệ California, CalTech) lần đầu tiên phát hiện 3 “mutant” (tác nhân gây đột biến gen) liên quan đến nhịp sinh học.

Đây là nghiên cứu rất quan trọng, có thể nói là quan trọng nhất trong chuyên ngành vì nó mở ra một cửa sổ cho chuyên ngành “thời sinh học” (chronobiology). Nhưng giáo sư Benzer qua đời vào năm 2007 và Ronald Konopka thì qua đời vào năm 2015, mà giải Nobel thì không trao cho người quá cố.

Đến thập niên 1980, khi nghiên cứu trên ruồi giấm, giáo sư Jeffrey C. Hall và Michael Rosbash (Đại học Brandeis) phát hiện một gen kiểm soát nhịp điệu sinh học, nhưng họ 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 lúc ban ngày, và chu kỳ này lặp lại suốt đời. Họ đặt tên cho protein này PER (viết tắt của “period” có nghĩa là thời kỳ).

Năm 1994, giáo sư Young (ĐH Rockefeller) gọi gen này là “timeless” (vô tận) và thế là ông gọi protein này là TIM. Đây là những khám phá mang tính cách mạng trong sinh học.

Về mặt phương pháp, giới khoa học đánh giá cách tiếp cận của nhóm nghiên cứu là rất cơ bản và “tao nhã” vì qua đó chúng ta hiểu hơn về chúng ta. Để ghi nhận đóng góp quan trọng này, hội đồng giải Nobel quyết định trao giải Nobel y sinh học năm 2017 cho ba người: Hall, Rosbash và Young. Họ chia nhau giải thưởng gần 1 triệu USD.

Duyên khởi trong Phật giáo

Giải Nobel y sinh học năm nay nhắc nhở chúng ta rằng mọi sự vật trên đời đều chịu sự ảnh hưởng mang tính tương tác và chu kỳ của môi trường xung quanh.

Triết lý Phật xem con người chúng ta là một tiểu vũ trụ trong một đại vũ trụ. Do đó, các biến chuyển tâm sinh lý của chúng ta chịu sự ảnh hưởng của môi trường bên ngoài. Trong mỗi ngày, đồng hồ sinh học trong mỗi chúng ta điều phối hành vi, hormone, nhiệt độ để ứng với nhiều giai đoạn trong ngày.

Điều này có nghĩa là sức khỏe của chúng ta sẽ có vấn đề khi có sự bất xứng giữa môi trường bên ngoài và bên trong cơ thể. Chẳng hạn như khi chúng ta đi từ nước này sang nước khác với hai múi giờ khác nhau, chúng ta bị “jet lag”.

Tương tự, sự bất xứng giữa lối sống và nhịp sinh học cũng có thể dẫn đến bệnh tật. Nhìn như thế thì bệnh tật không chỉ do gen, mà còn do mối tương tác phức tạp giữa gen và môi trường xung quanh. Môi trường đó cũng bao gồm cả sự chu chuyển của Trái đất. Đó chính là “duyên khởi” (hay “Dependent Origination”) trong Phật giáo.

Những ai quan tâm đến Phật giáo đều biết đến khái niệm “duyên khởi”, hay còn gọi là “Thập nhị nhân duyên”. Duyên khởi chỉ ra rằng vạn vật đều phụ thuộc lẫn nhau trong một hàm số khổng lồ, và vạn vật tồn tại là nhờ 12 nhân duyên.

12 nhân duyên bắt đầu bằng vô minh, đến hành, thức, danh sắc, lục nhập, xúc, thọ, ái, thủ, hữu, sanh, lão tử. Bệnh tật và cái chết là hệ quả của vô minh. Tương truyền rằng Đức Phật giác ngộ dưới cây bồ đề và ngộ ra quy luật “Cái này có nên cái kia có; cái này sinh nên cái kia sinh; cái này không nên cái kia không; cái này diệt nên cái kia diệt”.

Một cách khác để hiểu là bất cứ một sinh vật (thực vật và động vật, gồm cả con người) đều do nhân duyên hợp lại mà hình thành và tồn tại, và sự tồn tại liên tục chuyển biến (tức “vô thường”). Từ các hoạt động sinh lý đến tâm lý của con người đều chịu sự ảnh hưởng của môi trường, thời tiết và khí hậu. Chúng ta tương tác với môi trường xung quanh để kiến tạo nên hệ sinh thái. Chúng ta không thể tồn tại nếu không có môi sinh. Do đó, ở góc độ con người, có thể xem duyên khởi là quy luật vận hành của tất cả các biến cố, từ sinh lý đến tâm lý.

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

Chẳng hạn như năng lực tập trung và thị lực chúng ta giảm đáng kể trong khoảng thời gian 2h-4h sáng, và do đó nên tránh làm những việc như lái xe. Sự minh mẫn cao nhất là từ 11h-13h chiều, và do đó có người đề nghị không nên ra những quyết định quan trọng về kinh doanh ngoài khoảng thời gian đó. Thậm chí những thói quen thưởng thức như uống bia rượu cũng có thể áp dụng kiến thức sinh học để chọn khoảng thời gian lý tưởng.

Ngoài ra, nhịp sinh học còn được ứng dụng trong điều trị lâm sàng và quản lý bệnh tật. Một loạt bộ môn khoa học như thời sinh học (chronobiology), thời trị liệu (chronotherapy), thời dược liệu (chronopharmacology), thời bệnh lý (chronopathology) đã hình thành từ các thành tựu khoa học trong nghiên cứu nhịp sinh học.

Chẳng hạn, nhiều nghiên cứu cho thấy cho 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 hay ca đêm cần phải thích ứng với nhịp sinh học. Tuy nhiên, những khám phá về gen của các khôi nguyên Nobel năm nay về mặt khoa học là một thành tựu kỹ thuật, nhưng việc đem lại lợi ích cho bệnh nhân thì vẫn còn là một con đường dài.

Chất liệu Đông phương ẩn giấu

Nghiên cứu và thành tựu của các khôi nguyên Nobel dĩ nhiên là thể hiện những thành công ngoạn mục của công nghệ và suy luận thông minh.

Ở mức độ thực tế, thời sinh học và gen liên quan xác định rằng bệnh tật là hệ quả của hằng hà sa số những mối tương tác phức tạp giữa các yếu tố môi trường và gen, mà nhịp sinh học chỉ là một biểu hiện. Nhưng nếu đặt trong bối cảnh chung và bức tranh lớn của nhân sinh quan thì các phát hiện liên quan đến nhịp sinh học và thời sinh học chỉ là một minh chứng cho nguyên lý “duyên khởi” của nhà Phật.

Những ý tưởng và văn hóa Đông phương đã từng là nguồn cảm hứng dẫn đến các tác phẩm văn học được trao giải Nobel. Trong khoa học thì “chất liệu Đông phương” ít được khai thác trong các nghiên cứu cơ bản, nhưng một khi được khai thác thì cũng có thể dẫn đến những khám phá tầm cỡ Nobel. Hai năm trước, bà Đồ U U được trao giải Nobel từ một phát hiện dược chất trong cây ngải, mà nguồn gốc sâu xa là từ y văn cổ.

Năm nay, ba nhà khoa học hiện đại được trao giải Nobel nhờ vào công trình nghiên cứu thời sinh học có nguồn gốc sâu xa từ học thuyết duyên khởi mà có lẽ họ cũng chưa từng được tiếp cận. Tôi nghĩ trong điều kiện và môi trường công nghệ sinh học và khoa học phát triển ở đỉnh cao như hiện nay thì việc áp dụng các phương tiện khoa học để khai thác các ý tưởng từ văn hóa Đông phương có thể dẫn đến nhiều khám phá thú vị khác.■

(Tham khảo: Proc. Nat. Acad. Sci. USA Vol. 68, No. 9, pp. 2112-2116, September 1971)