Tương lai nhân loại không phải nằm ở Washington, Bắc Kinh hay Moscow, mà trong… vi trùng. Con mắt châu Phi là gì, xăm mình có từ khi nào, bánh xe xuất phát từ đâu và bí mật của giấc ngủ nằm trong con sứa?
Tương lai nhân loại nằm trong vi khuẩn
Thuốc chữa bệnh từ vi trùng
Người ta biết rõ vi trùng là nguyên nhân của mọi thứ bệnh tật. Nhưng một số vi trùng cũng cứu mạng được hàng ngàn con người. Nguồn gốc của vô số phân tử có tác dụng chữa bệnh; quả vậy, vi trùng là nhà máy sống sản xuất ra dược liệu từ mấy chục năm qua. Đó là một kho báu trong nghiên cứu y dược. Đặc biệt, vi trùng sản sinh ra những phân tử phức tạp mà người ta không biết cách thực hiện bằng hóa chất. Vì có thể sinh sản nhanh chóng, nên có thể tạo ra được số lương lớn trong một thời gian kỷ lục.
Từ khi Alexander Fleming khám phá ra Péniciline vào năm 1928, các nhà khoa học đã biết cách khai thác từ vi trùng để có được vô số thuốc chữa bệnh. Không chỉ giới hạn trong thuốc kháng sinh. Các bệnh nhiễm trùng, hệ miễn dịch, thiếu máu, tiểu đường và cả ung thư… Từ đó, vi trùng cho phép chống lại mọi thứ bệnh tật. Cần biết rằng, để có thể chữa bệnh hữu hiệu, một số vi trùng cần được thay đổi chút đỉnh. Quả vậy từ hơn 30 năm qua, các nhà khoa học đã chuyển hệ gien di truyền của một số vi trùng để tạo ra những chất chưa từng có trong thiên nhiên.
Nguyên lý? Đưa vào trong gien của chúng một hay nhiều gien lạ xuất phát từ con ngừơi hay thảo mộc tương ứng với loại phân tử cần thiết để trị bệnh. Đó là kỹ thuật được sử dụng từ năm 1978 để sản xuất ra insuline chữa trị bệnh tiểu đường. Đó loại thuốc đầu tiên được chế tạo từ vi trùng chuyển hệ di truyền. Trước đó, cách duy nhất để có được kích thích tố (hormone) này là lấy từ lá lách của con bò hay heo. Rắc rối là chất insuline động vật này kém hiệu quả hơn insuline con người và không có được với số lượng lớn. Giống hệt với insuline của người và được vi trùng sản xuất vô giới hạn, insuline tổng hợp này có vô vàn lợi ích.
Ngày nay, dược liệu sinh học (do vi trùng tạo ra cũng như men, nấm. tế bào động vật…) không ngừng gia tăng. Trong khoảng những năm 2007-2012, nó đã tăng từ 10 lên 15% trong số dược liệu được bán tại Pháp. Người ta ước tính đến năm 2022, nó sẽ chiếm 30% thị trường dược liệu toàn cầu. Còn chưa hết. Từ nhiều năm qua, các nhà khoa học đã phát triển một thế hệ vi trùng chuyển hệ di truyền mới. Đó là các hệ thống vi trùng thông minh, có thể sản xuất trực tiếp từ trong cơ thể con người, các phân tử chữa bệnh như ý muốn tại đúng nơi và đúng lúc cần thiết.
Xử lý ô nhiêm bằng vi trùng
Một số vi trùng rất thèm ăn… ô nhiễm! Nếu loài có vú thích ăn thảo mộc hay động vật thì vi trùng lại khoái “đánh chén” các phân tử khác, kể cả dầu hỏa! Ngày 20.4.2010, ở ngoài khơi New Orleans (Hoa Kỳ), giàn khoan dầu Deepwater Horizon nổ tung, thải ra dầu thô trong vịnh Mexico. Tổng cộng có 800.000 tấn dầu thô thải ra trong vòng 3 tháng, gây đại họa cho hải sản.
Nhưng với vi khuẩn đó là một đại tiệc. Quả vậy, trong 5 tháng các nhà khoa học đã nhận thấy vi trùng đã ăn hết 200.000 tấn dầu và khí hòa tan trong nước biển. Trong thực tế, con người cũng đã từng sử dụng vi khuẩn để dọn sạch chất ô uế hàng ngày từ 100 năm qua. Quả vậy, đó là hoạt động của các hố xí và từ năm 1914, các trạm lọc nước.
Nhưng từ 20 năm qua, vi trùng cũng xử lý các ô nhiễm bất ngờ hay phân tán trong lòng đất. Nguyên lý là dùng chính nó để khắc phục ô nhiễm. Bằng cách nào? Lấy vi trùng xuất hiện tự nhiên tại nơi ô nhiễm cấy sang những vùng đất ô nhiễm khác. Cách thức này sạch sẽ hơn dùng hóa chất để khử hay bao vây cô lập. Các nhà khoa học còn chưa hiểu hết lợi ích của các loại vi trùng.
Sản xuất năng lượng từ vi khuẩn
Trong lãnh vực này, vi khuẩn cũng có phần. Nó có thể cung cấp nhiêu liệu cho xe cộ, khí hydrogen cho pin tích trữ và trực tiếp tạo ra dòng điện. Chẳng hạn, các nhà máy xử lý rác dùng vi trùng để chuyển rác hữu cơ thành năng lượng, khí sinh học, sau đó, chuyển thành nhiệt, điện và nhiên liệu. Lợi ích của nguồn tài nguyên này? Tiết kiệm đươc kho dự trữ nhiên liệu hóa thạch.
Dù còn khiêm tốn nhưng rất đáng kể. Một nhà máy xử lý rác trung bình, xử lý 30.000 tấn rác/năm, cung cấp điện đủ cho 14.000 hộ sử dụng. Ngày nay chỉ có vi trùng được xử dụng để sản xuất khí sinh học, nhưng còn có thể khai thác trong nhiều lãnh vực khác. Qua một quy trình giống như thở, một số vi trùng có thể trực tiếp sản sinh ra điện: chúng thải ra một cách tự nhiên khi tiêu thụ chất hữu cơ.
Vi khuẩn lam (cyanobactérie) sản sinh ra khí hydrogen qua tiến trình tổng hợp quang, nhưng hiện nay vẫn còn chưa đủ số lượng để thỏa mãn nhu cầu của con người. Một số nhà khoa học tìm cách cải tiến năng suất bằng cách thay đổi gien di truyền của chúng. Hy vọng đó là nguồn nhiên liệu của tương lai…
Con mắt châu Phi là gì?
Thực sự là một kiệt tác thiên nhiên nằm giữa sa mạc Sahara ở Mauritanie, cấu trúc Richat từ lâu là một bí ẩn đối với các nhà địa chất học. Nhưng họ đều đồng ý xem đó là một cái hố khổng lồ, dấu tích của một miệng núi lửa đã biến mất từ rất lâu.
Được đặt tên “Con mắt châu Phi”, vòm đường kính rộng 50 km này được phát hiện lần tiên vào thập niên 1960 qua chuyến bay không gian của người Mỹ. Với kích thước đó, vòng tròn này chỉ có thể nhìn thấy được từ không gian. Thoạt tiên, người ta tin đó là một cái hố do thiên thạch tạo ra, Nhưng khi nghiên cứu đất đá dọc theo 3 vòng tròn đồng tâm đã dẫn đến một kết luận khác: “Con mắt châu Phi” là tàn tích của một núi lửa khổng lồ vào thời đại Crétacé cách nay 100 triệu năm.
Xăm mình đã có từ bao giờ?
Người tuyết Otzi mà ngươi ta tìm thấy xác năm 1991 trên núi Alpes của Ý có hình xăm trên da thịt cổ xưa nhất mà chúng ta biết được. Quả vậy, xác chết được cái lạnh bảo quản vẫn còn những hình xâm bên dưới da bằng bột than cách nay 5.300 năm. Nhưng một phân tích mới đây trên xác chết Gebelein (một địa điểm khảo cổ trên bờ sông Nil) cũng chứng minh trong chính thời kỳ đó, xăm mình đã có tại Ai Cập, nghĩa là trước khoảng 1.000 năm, những hình xâm trên da thịt tại châu Phi khác mà người ta biết được.
Dù những xác chết này được cất giữ tại Viện Bảo tàng Anh suốt mấy chục năm qua, hình xăm của họ thoát được cặp mắt của các nhà khoa học. Chúng chỉ bị phát hiện nhờ vào kỹ thuật hình ảnh hồng ngoại mới nhất. Trái với xác chết Otzi, chỉ có những hình xăm là đường thẳng, người Gebelein có hình xăm rõ ràng. Trên cánh tay phải, người ta phát hiện hình ảnh một con cừu và một con auroch (một loài bò đã tuyệt chủng). Cả hai đều là biểu tượng của đàn ông trong nền văn hóa Ai Cập. Một điều gây kinh ngạc!
Quả vậy, người ta nghĩ văn hóa thời kỳ đó dành hình xăm cho phụ nữ! Ký hiệu tôn giáo, quyền lực, sinh đẻ, hay đàn ông… những hình xăm không thể tẩy xóa này sau đó được phổ biến đến nhiều nền văn minh cổ đại. Xác ướp cho phép giữ lại một số hình xăm như của một phu nhân tại Cao, khoảng năm 450 TCN, thuộc nền văn hóa Moche, tại Perou.
Trong trường hợp này, hình xăm là dấu hiệu của địa vị xã hội rất cao của bà. Những trang trí rất đẹp của một xác chết phụ nữ Ai Cập gần 3.300 năm tìm thấy tại Thung lũng Các vua dường như có liên quan với nữ thần Tình yêu, Âm nhạc và vui vẻ Hathor. Còn những ký hiệu hình chữ S, hoa văn hình móc câu trên vai và cánh tay phải của người phụ nữ tại Gebelein vẫn chưa giải mã được.
Hé lộ bí mật giấc ngủ từ con sứa
Con sứa không chỉ ngủ như mọi sinh vật khác, mà còn biết ngủ khi đêm xuống. Cuối năm 2017, 3 nhà khoa học thuộc Viện Kỹ thuật California (CALTECH) đã chứng minh rằng, khi đêm xuống, những sinh vật rất tiền sử này chìm trong giấc ngủ sâu. Muốn thế, họ đã quan sát chúng trong suốt 6 ngày, 6 đêm để tìm thấy 3 đặc tính then chốt của một chu kỳ ngủ: giảm hoạt động đáng kể nhưng nhanh chóng tỉnh giấc để phân biệt với hôn mê và bại liệt; giảm phản xạ và giảm hoạt động ban ngày sau khi mất ngủ. Thế mà nơi con sứa, tất cả những điều đó đều có. Một kết quả chẳng có gì đáng ngạc nhiên nếu không phải là lần đầu tiên khoa học quan sát giấc ngủ của một sinh vật không có bộ não.
Dĩ nhiên, cho đến nay, khoa học đã tìm thấy khả năng ngủ của rất nhiều loài có vú, chim chóc và cả loài không xương sống đơn giản như con trùng. Phải, nhưng sứa là một sinh vật còn “cổ đại” hơn nữa. Dù chỉ có 302 dây thần kinh (so với hàng chục tỉ của con người) chẳng hạn, con trùng C-elegans cũng có một bộ não tập trung. Trái lại với con sứa, dây thần kinh lại phân tán trong cơ thể. Cơ thể nó không cân đối hai bên như các loài có xương sống hay nhuyễn thể. Phải nói là con sứa đã tách rời các loại sinh vật cân đối hai bên cách nay ít nhất 600 triệu năm. Đúng là một cách ngủ “cổ đại” nhất thế giới.
Như vậy là một giấc ngủ “tổ tiên” không có bộ não có thể làm sáng tỏ một trong những bí ẩn lớn nhất của khoa thần kinh học: tại sao người ta ngủ? Giấc ngủ có ích lợi gì trong khi lại chiếm mất rất nhiều thời gian của một cuộc sống (1/3 thời gian của con người), làm mất đi cơ hội sinh sản, ăn uống, lại còn có thể bị nguy hiểm nữa? Vì thế, con sứa đã mang đến cho ta những câu trả lời cơ bản.
Tiết lộ của giấc ngủ cổ đại này còn đi xa hơn một kỷ lục. Giấc ngủ đêm của con sứa loại bỏ ý tưởng rằng giấc ngủ chỉ xuất hiện trong hệ thần kinh. Nói khác đi, lý do thật sự để người ta ngủ chẳng có liên quan gì đến củng cố trí trí nhớ hay cách thức học hỏi tinh vi. Lợi ích của giấc ngủ cho hoạt động và phát triển của bộ não chỉ là lợi ích phụ. Như vậy, lý do thật sự của nó phải đi tìm ở nơi khác.
Ở đâu? Giáo sư Ravi Nath, nhà sinh học phân tử tại CALTECH đề xuất: “Nhìn một sinh vật như con sứa ngủ, với hệ thần kinh đơn giản cho ta thấy giấc ngủ có liên quan đến những đặc tính cơ bản của dây thần kinh. Thực ra, trong những năm qua, nhiều nghiên cứu đã đi theo chiều hướng này. Các nhà thần kinh học của Đại học Lausanne đã nhìn thấy một hiện tượng có đủ mọi tính chất của một giấc ngủ trong nuôi cấy tế bào thần kinh.
Rất ấn tượng, nhưng vẫn còn chưa đủ để kết thúc tranh cãi về nguồn gốc của giấc ngủ. Kết quả tích cực được tiết lộ là rất nhiều như, tốt cho bộ não, hệ miễn dịch, tim mạch… đã dẫn người ta đến câu hỏi kế tiếp: Vì sao lại tỉnh giấc? Trong lúc chờ đợi, giấc ngủ của con sứa đã nêu ra vai trò then chốt của dây thần kinh trong hoạt động rất đặc biệt này trước khi có những phát hiện mới.
Bánh xe đã có từ khi nào?
Khoảng năm 4.000 TCN
Để làm đồ gốm mà những bánh xe đầu tiên đã được chế tạo tại vùng Lưỡng Hà, Trung Đông. Còn thô sơ, bằng đá và đất sét, những vòng xoay lò gốm cho phép có được những vòng tròn hoàn hảo cho những chiếc bình gốm.
Khoảng 4000 – 3.500 năm TCN
Những chiếc bánh đầu tiên dành cho xe ra đời. Thủy tổ của bánh xe là người Sumer, căn cứ vào những hình vẽ có niên đại 3.500 năm tuổi của họ. Nhưng hình vẽ những chiếc xe hoàn hảo lại xuất hiện tại Ukraine và Ba Lan, có niên đại đến 4.000 năm, TCN!
Khoảng 2.000 năm TCN
Những bánh xe đầu tiên có căm xuất hiện tại miền Nam Oural thuộc nước Nga hiện nay. Một cải tiến cho phép làm rỗng một phần bánh xe để giảm trọng lượng và tăng ổn định khi di chuyển.
Năm 1889
Sau khi đăng ký bằng phát minh, John Boyd Dunlop, người Scotland, xây dựng xưởng sản xuất bánh xe đạp đầu tiên: ruột cao su bơm hơi được ghép vào niềng.
