Friday, October 20, 2017

Giải Nobel Y sinh học 2017: một nhắc nhở về "duyên khởi"

Giải Nobel Y sinh học năm nay 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 Mĩ, Giáo sư  Jeffrey Hall, Giáo sư Michael Rosbash (Đại học Brandeis) và Giáo sư Michael Young (Đại học Rockefeller), được vinh dự này. Nhưng họ không hẳn là những người đầu tiên khám phá gen kiểm soát nhịp sinh học, và khái niệm nhịp sinh học cũng không phải là mới. Tuy nhiên, khám phá của họ có ý nghĩa đến việc quản lí bệnh tật và giúp chúng ta hiểu hơn về khả năng thích ứng của con người với môi trường chung 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 chung quanh, và mức độ ảnh hưởng lại dao động theo thời gian trong ngày mang tính chu kì. Chẳng hạn như cây "mắc cở" 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 10 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 kì trong ngày, gọi chung là 'nhịp sinh học'.


Nhịp sinh học của con người chúng ta thì hơi phức tạp hơn. Một số hoạt động cơ thể theo chu kì 24 giờ (như ngủ), nhưng một số chức năng khác như huyết áp, nhiệt độ và trí não thì theo chu kì 12 giờ. Dù ở nơi nào, cơ thể chúng ta đều "thức dậy" khoảng 6 giờ sáng. Hormone sinh dục đạt mức độ cao nhất trong khoảng thời gian 7 giờ sáng đến 9 giờ sáng. Nhưng không chỉ hormone, mà ngay cả sự hoạt động của phổi, thận, mức độ chịu đựng đau đớn, mức độ sáng tạo, v.v. cũng đều dao động theo thời điểm trong ngày. Chẳng hạn như phổi hoạt động tích cực vào lúc 4 giờ sáng, thận thì 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 lí tưởng là từ 1 đến 2 giờ chiều, và 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 kì 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 1970s. 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 Konopka thì qua đời vào năm 2015, và giải Nobel không trao cho người quá cố.

Đến thập niên 1980s, 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 kì này lặp lại suốt đời. Họ đặt tên cho protein này PER (viết tắt của "period" có nghĩa là thời kì). 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 3 người: Hall, Rosbash, và Young. Họ chia nhau giải thưởng gần 1 triệu USD.

Duyên khởi

Giải Nobel Y sinh học năm nay nhắc nhở chúng ta rằng mọi sự vật trên đời đều chịu sự ảnh tưởng mang tính tương tác và chu kì của môi trường chung quanh. Triết lí Phật xem con người chúng ta là một tiểu vũ trụ trong một đại vũ trụ. Do đó, các biến chuyển tâm sinh lí 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 khoẻ 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 chung 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". Thật vậy, đã có một phật tử Việt Nam (Gs Mai Trần Ngọc Tiếng) nghĩ đến mối liên quan giữa thời sinh học và Duyên Khởi. Ở đây, tôi muốn giải thích thêm cái ý tưởng này và những ý nghĩa cho khoa học tương lai. 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. Mười hai nhân duyên bắt đầu bằng vô minh, đến hành, thức, danh sắc, lục nhập, xúc, thọ, ái, thủ, hữu, sanh, và lão hoá và 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 qui 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 môt sinh vật (thực vật và động vật, kể cả con người) đều do nhân duyên họp lại mà hình thành và tồn tại, và sự tồn tại liên tục chuyển biến (tức "vô thường"). Từ các hoạt động sinh lí đến tâm lí của con người đều chịu sự ảnh hưởng của môi trường và thời tiết, khí hậu. Chúng ta tương tác với môi trường chung 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 qui luật vận hành của tất cả các biến cố, từ sinh lí đến tâm lí.

Hiểu biết được mối tương tác giữa môi sinh và các hoạt động của cơ thể con người theo chu kì giúp chúng ta khá nhiều trong đời sống và giảm rủi ro hàng ngày. Cũng như thực vật, hoạt động mang tính chu kì 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 2-4 giờ sáng, và do đó nên tránh làm những việc như lái xe. Sự minh mẫn cao nhất là từ 11 đến 1 giờ 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 lí tưởng.

Ngoài ra, nhịp sinh học còn được ứng dụng trong điều trị lâm sàng và quản lí bệnh tật. Một loạt bộ môn khoa học như thời sinh học (chronobiology), thời trị liệu (chronotherapy), thời dược liệu (chronopharmacology), thời bệnh lí (chronopathology) đã hình thành từ các thành tựu khoa học trong nghiên cứu nhịp sinh học. Chẳng hạn như nhiều nghiên cứu cho thấy cho thuốc chống tăng huyết áp lúc ngủ có hiệu quả giảm nguy cơ đột quị, 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 kĩ thuật, nhưng việc đem lại lợi ích cho bệnh nhân thì vẫn còn là một con đường dài.

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 lí Duyên Khởi của nhà Phật.

Những ý tưởng và văn hoá Đông Phương đã từng là nguồn cảm hứng dẫn đến các tác phẩm văn học được trao giải Nobel. Tuy nhiên, trong khoa học thì "chất liệu Đông Phương" ít được khai thác trong các nghiên cứu cơ bản, nhưng 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 hoá Đông Phương có thể dẫn đến nhiều khám phá thú vị khác.

Tham khảo:

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


1 comment:

Pediatrician Tran said...

Em cám ơn bài viết của thầy. Chúc thầy sức khoẻ ạ!