Sự sống không tự sinh ra từ vật vô tri. Nhà khoa học Pháp Louis Pasteur chứng minh điều này một cách thuyết phục vào đầu những năm sáu mươi của thế kỷ mười chín bằng chiếc bình có cổ uốn cong như cổ thiên nga. Nước thịt trong bình đã đun sôi vẫn thông với không khí, nhưng bụi mang vi sinh vật bị giữ lại ở chỗ cong, nên nước thịt trong vắt rất lâu. Chỉ cần nghiêng bình cho nước thịt chạm vào chỗ bụi đọng, vài ngày sau nước đã đục.
Chào bạn, đây là Nhà Sinh Học. Hôm nay mình đều biết thức ăn hỏng là do vi sinh vật từ ngoài rơi vào. Nhưng vài trăm năm trước, điều đó chưa hề hiển nhiên. Tập này mình kể một cuộc tranh luận kéo dài hai thế kỷ.
Thuyết tự sinh: niềm tin rất cũ
Từ thời cổ đại, nhiều người tin rằng sự sống có thể tự sinh ra từ vật không sống: ruồi sinh ra từ thịt thối, chuột sinh ra từ đống thóc ẩm, ếch sinh ra từ bùn. Niềm tin ấy gọi là thuyết tự sinh, và nó có vẻ hợp lý với những gì người ta quan sát được.
Năm một nghìn sáu trăm sáu mươi tám, bác sĩ người Ý Francesco Redi đặt thịt vào những chiếc lọ, một số để hở, một số phủ vải màn mỏng. Giòi chỉ xuất hiện ở lọ hở, nơi ruồi đậu được. Thịt trong lọ phủ màn vẫn thối nhưng không có giòi. Ruồi sinh ra từ trứng ruồi, không phải từ thịt.
Nhưng khi Leeuwenhoek phát hiện thế giới vi sinh vật, cuộc tranh luận lại bùng lên ở cấp nhỏ hơn: có thể ruồi không tự sinh, nhưng những sinh vật bé xíu kia thì sao? Chúng xuất hiện trong mọi bát nước thịt để lâu.
Thế kỷ mười tám chứng kiến những thí nghiệm đun sôi nước thịt rồi bịt kín. Người ủng hộ thuyết tự sinh phản bác: bịt kín là chặn luôn một thứ sinh khí trong không khí cần cho sự sống nảy sinh.
Chiếc bình cổ thiên nga
Pasteur cần một thí nghiệm mà không ai bắt bẻ được: nước thịt phải tiếp xúc với không khí, nhưng không tiếp xúc với bụi. Ông cho nước thịt vào bình, hơ nóng phần cổ bình rồi kéo dài, uốn cong xuống như cổ thiên nga, miệng bình vẫn để hở.
Ông đun sôi nước thịt để diệt vi sinh vật có sẵn. Hơi nước ngưng ở chỗ cong. Khi nguội, không khí đi vào bình tự do, nhưng bụi và vi sinh vật bám trong không khí bị giữ lại ở đoạn cổ cong ẩm.
Nước thịt trong những bình ấy giữ trong suốt rất lâu. Khi Pasteur bẻ gãy cổ bình, hoặc nghiêng bình để nước thịt chảy tới chỗ cong đọng bụi rồi trở lại, chỉ sau ít ngày nước thịt đã đục vì vi sinh vật sinh sôi.
Thí nghiệm đẹp ở chỗ giữ nguyên không khí, chỉ thay đổi đúng một thứ là bụi. Năm một nghìn tám trăm sáu mươi hai, Viện Hàn lâm Khoa học Pháp trao giải cho công trình này. Theo nhiều tài liệu, một số bình của ông được giữ ở viện mang tên ông suốt nhiều chục năm sau.
Không phải lúc nào cũng thành công: bài học bào tử
Câu chuyện không gọn gàng như sách thường kể. Một số nhà khoa học cùng thời làm lại thí nghiệm với nước ngâm cỏ khô và thấy nước vẫn đục dù đã đun sôi. Pasteur thắng trong cuộc tranh luận, nhưng câu hỏi vì sao vẫn còn đó.
Lời giải đến vài năm sau, khi nhà vật lý người Ireland John Tyndall và một số người khác chỉ ra rằng cỏ khô mang những bào tử vi khuẩn chịu nhiệt cực tốt, đun sôi một lần không diệt được. Pasteur may mắn vì loại nước thịt ông dùng ít bào tử như vậy.
Tyndall đề xuất cách đun sôi ngắt quãng nhiều lần: đun sôi, để nguội cho bào tử nảy mầm thành vi khuẩn thường, rồi đun sôi lần nữa để diệt. Đó cũng là nền tảng cho hiểu biết về bào tử vi khuẩn trong cơm nguội mà mình kể ở tập về vi khuẩn trong nhà.
Bài học là: một thí nghiệm đúng vẫn có thể có những điều kiện ẩn mà chính người làm không nhận ra. Khoa học tiến lên nhờ người khác làm lại và tìm ra chỗ khác biệt.
Từ bình cổ cong tới vắc xin và các viện Pasteur
Bác bỏ thuyết tự sinh mở đường cho thuyết mầm bệnh: nếu vi sinh vật không tự sinh mà đến từ vi sinh vật khác, thì bệnh truyền nhiễm cũng có thể do vi sinh vật lây từ người này sang người khác. Từ đó ra đời các biện pháp vô trùng trong phẫu thuật.
Pasteur tiếp tục nghiên cứu vắc xin. Năm một nghìn tám trăm tám mươi lăm, ông dùng vắc xin dại cho một cậu bé bị chó dại cắn, và cậu bé sống sót. Sự kiện ấy góp phần dẫn tới việc thành lập Viện Pasteur ở Paris.
Viện Pasteur ở Sài Gòn được bác sĩ Albert Calmette thành lập năm một nghìn tám trăm chín mươi mốt, là viện Pasteur đầu tiên ngoài nước Pháp. Bác sĩ Alexandre Yersin, người tìm ra vi khuẩn dịch hạch, lập Viện Pasteur Nha Trang vài năm sau và gắn bó với Việt Nam tới cuối đời.
Ngày nay các viện Pasteur ở Việt Nam vẫn là những cơ sở quan trọng trong nghiên cứu và phòng chống bệnh truyền nhiễm.
Thí nghiệm nhỏ trong bếp nhà bạn
Bạn có thể làm một phiên bản đơn giản. Nấu một ít nước luộc thịt hoặc nước luộc rau, chia vào ba lọ thuỷ tinh sạch đã tráng nước sôi. Lọ thứ nhất để hở. Lọ thứ hai đậy kín nắp ngay khi nước còn nóng. Lọ thứ ba cắm một ống hút uốn cong xuống ở miệng, quấn kín chỗ nối.
Để ba lọ ở chỗ mát trong vài ngày và quan sát độ trong của nước. Lọ để hở thường đục và có mùi trước tiên. Lọ đậy kín và lọ có ống cong giữ trong lâu hơn, tuỳ độ sạch và nhiệt độ.
Khi xong, không mở lọ đã đục gần mặt mà đổ bỏ cẩn thận, rửa lọ bằng nước nóng và xà phòng, và tuyệt đối không nếm thử. Đây là thí nghiệm để nhìn, không phải để ăn.
Lần tới thấy bát canh để quên bị chua, bạn sẽ biết thủ phạm không tự sinh ra trong bát, mà đã rơi vào từ không khí, từ chiếc thìa, hay từ bàn tay.
Câu hỏi thường gặp
Phương pháp thanh trùng Pasteur là gì?
Đó là cách đun nóng thực phẩm lỏng như sữa, nước quả tới một nhiệt độ vừa phải trong thời gian nhất định để diệt phần lớn vi sinh vật gây bệnh và gây hỏng, mà ít ảnh hưởng hương vị. Sữa thanh trùng vẫn cần bảo quản lạnh.
Pasteur có phải là bác sĩ không?
Không, Pasteur được đào tạo về hoá học. Ông bắt đầu bằng nghiên cứu tinh thể rồi chuyển sang lên men, vi sinh vật và vắc xin.
Thuyết tự sinh có liên quan gì tới câu hỏi nguồn gốc sự sống?
Pasteur chứng minh sự sống không tự sinh ra trong điều kiện ngày nay, trong thời gian ngắn. Còn câu hỏi sự sống đầu tiên hình thành thế nào cách đây hàng tỉ năm là một câu hỏi khác, các nhà khoa học vẫn đang nghiên cứu.
Vì sao Yersin gắn bó với Việt Nam?
Yersin đến Đông Dương làm bác sĩ tàu biển, rồi khảo sát vùng cao nguyên, góp phần phát hiện Đà Lạt, lập viện nghiên cứu ở Nha Trang và sống ở đó tới cuối đời. Người dân Nha Trang vẫn tưởng nhớ ông.
Vì sao đun sôi rồi mà thức ăn vẫn hỏng?
Vì sau khi nguội, vi sinh vật từ không khí, dụng cụ, tay người lại rơi vào. Một số bào tử chịu nhiệt cũng sống sót qua đun sôi. Đậy kín và cất lạnh mới giữ thức ăn lâu.
