Jan Ingenhousz: Người phát hiện quá trình quang hợp

Jan Ingenhousz sinh ra tại Breda, Hà Lan vào ngày 8/12/1730. Ông bắt đầu sự nghiệp với tư cách là một bác sĩ sau khi tốt nghiệp chuyên ngành y khoa tại Đại học Louvain (Bỉ) năm 1753. Vào thời điểm đó, ông đặc biệt quan tâm đến kỹ thuật tiêm phòng bệnh đậu mùa – tiền thân của việc tiêm chủng vaccine ngày nay. Các bác sĩ đã biết cách tiêm một lượng nhỏ mầm bệnh không gây hại [lấy từ dịch vết thương của một người nhiễm virus đậu mùa] vào cơ thể để phòng ngừa căn bệnh này trong tương lai.

Năm 1767, Ingenhousz đã tiêm chủng thành công cho 700 người dân tại Hertfordshire (Anh) nhằm ngăn chặn dịch bệnh đậu mùa bùng phát. Cũng trong khoảng thời này, hoàng hậu Maria Theresia của nước Áo mời ông đến cung điện hoàng gia để tiêm phòng cho người thân, sau khi một thành viên trong gia đình hoàng tộc qua đời vì căn bệnh đậu mùa. Kể từ đó, ông trở thành ngự y của hoàng hậu.

Ngoài lĩnh vực y học, Ingenhousz cũng đam mê nghiên cứu vật lý và hóa học, đặc biệt là sở thích tiến hành các thí nghiệm về điện. Những âm thanh và ánh sáng kỳ lạ phát ra từ nhà của ông trong đêm khuya thậm chí đã khiến một số người sống xung quanh tin rằng ông có mối liên hệ nào đó với quỷ dữ.

Ingenhousz đã thực hiện phép đo định lượng đầu tiên về mức độ dẫn nhiệt của các thanh kim loại bằng cách nhúng chúng vào sáp và xem lượng sáp nóng chảy. Thông qua quá trình này, ông nhận thấy bạc là một trong những kim loại dẫn nhiệt tốt nhất và chì là một trong những kim loại dẫn nhiệt kém nhất. Ông cũng giúp cải tiến thiết bị có khả năng tạo ra một lượng lớn tĩnh điện.

Ingenhousz công bố nhiều bài báo chất lượng để trình bày những kết quả thí nghiệm của mình, và ông dần trở thành một người có uy tín trong giới khoa học. Ông đã kết bạn và trao đổi thư từ với nhiều nhà khoa học nổi tiếng đương thời, trong đó bao gồm Joseph Priestley và Benjamin Franklin.

Vào cuối những năm 1770, Ingenhousz chuyển đến sống tại Calne, một thị trấn nhỏ nằm ở Wiltshire (Anh), nơi ông hướng sự chú ý của mình vào các nghiên cứu liên quan đến thực vật và thực hiện khám phá nổi tiếng nhất của mình – hiện tượng quang hợp.

Trong quá trình làm hơn 500 thí nghiệm, Ingenhousz đặt nhiều loại cây khác nhau dưới nước trong các thùng trong suốt để dễ dàng quan sát những gì đang xảy ra. Ông nhận thấy khi cây đặt trong môi trường có ánh sáng Mặt trời, các bong bóng xuất hiện bên dưới lá cây. Khi đặt những cây tương tự vào bóng tối, bong bóng ngừng hình thành sau một khoảng thời gian ngắn. Ông cũng lưu ý rằng lá cây cũng như các bộ phận khác của cây có màu xanh [chứa chất diệp lục] đã tạo ra bong bóng.

Ingenhousz thu thập các bong bóng khí do cây tạo ra và tiến hành một số thử nghiệm để xác định xem loại khí này là gì. Trải qua nhiều thí nghiệm, ông phát hiện loại khí do thực vật giải phóng khi được chiếu sáng có khả năng làm bùng cháy một ngọn nến sắp tắt. Do đó, ông kết luận rằng đây là khí oxy (O2).

Sau khi sử dụng nhiệt từ ngọn lửa để thay thế ánh sáng Mặt trời trong các thí nghiệm, Ingenhousz chỉ ra rằng ánh sáng là yếu tố giúp thực vật hấp thụ khí carbonic (CO2) và tạo ra khí oxy (O2) chứ không phải nhiệt.

Trong những thí nghiệm khác, Ingenhousz nhận thấy cây xanh thải ra khí CO2 khi chúng ở trong bóng tối. Lượng O2 mà thực vật giải phóng khi hấp thụ ánh sáng nhiều hơn lượng khí CO2 chúng thải ra trong bóng tối. Điều này cho thấy thực vật, cũng giống như động vật, trải qua quá trình hô hấp tế bào.

Năm 1799, Ingenhousz xuất bản cuốn sách “Experiments upon Vegetables, Discovering Their Great Power of Purifying the Common Air in the Sunshine, and of Injuring it in the Shade and at Night” (Các thí nghiệm trên thực vật: Khám phá sức mạnh tuyệt vời của chúng trong việc thanh lọc không khí dưới ánh nắng Mặt trời, và làm giảm dưỡng khí trong bóng râm hoặc vào ban đêm). Tác phẩm của ông đã được dịch sang nhiều thứ tiếng và trở thành nền tảng cho sự hiểu biết hiện đại của chúng ta về quá trình quang hợp.

Quang hợp là quá trình thực vật hấp thụ năng lượng ánh sáng Mặt trời để tổng hợp carbohydrate và giải phóng O2 từ các chất vô cơ đơn giản, bao gồm khí CO2 và nước.

Quang hợp có ba vai trò chính như sau: (1) Sản phẩm của quang hợp tạo ra nguồn chất hữu cơ làm thức ăn cho sinh vật dị dưỡng, là nguồn nguyên liệu cho công nghiệp, dược liệu chữa bệnh; (2) Quang năng được chuyển hóa thành hóa năng trong quá trình quang hợp. Đây là nguồn năng lượng duy trì các hoạt động sống của thế giới sinh vật; (3) Quang hợp tham gia điều hòa không khí: giải phóng khí oxy (là dưỡng khí cho sinh vật hiếu khí) và hấp thụ CO2 (góp phần ngăn chặn hiệu ứng nhà kính).

“Tôi đã tiến xa hơn một bước trong việc giải mã hoạt động của thế giới thực vật và tìm hiểu vai trò của hiện tượng quang hợp đối với sự sống trên Trái đất”, Ingenhousz từng cho biết.

Ngày nay, một số nhà khoa học đang cố gắng sử dụng khám phá về hiện tượng quang hợp của Ingenhousz cách đây hàng thế kỷ để đối phó với các vấn đề hiện đại như biến đổi khí hậu. Ví dụ, nhóm nghiên cứu tại Đại học California–Berkeley (Mỹ) đang cố gắng sử dụng quá trình quang hợp nhân tạo để thu giữ lượng khí thải CO2 trước khi chúng thoát ra bầu khí quyển.

“Không có loại thực vật nào mọc lên một cách vô ích, từ cây sồi trong rừng cho đến cỏ mọc trên cánh đồng. Mỗi loài thực vật đều tham gia làm sạch và và thanh lọc bầu không khí của chúng ta thông qua quá trình quang hợp”, Ingenhousz nhận định.

Ingenhousz là thành viên của Hiệp hội Hoàng gia London cũng như thành viên của Hiệp hội Triết học Mỹ. Một thành tựu nổi bật khác của ông là việc mô tả chuyển động ngẫu nhiên, không đồng đều của bụi than trên bề mặt rượu khi quan sát chúng dưới kính hiển vi vào năm 1785. Như vậy, ông đã mô tả “chuyển động Brown” vào thời điểm sớm hơn nhiều so với Robert Brown – nhà khoa học người Anh thường được ghi nhận đã khám phá ra hiện tượng này vào năm 1827.

Theo Famous Scientists, Thoughtco