Robert Hooke: Người phát hiện ra tế bào

Mặc dù hình dáng bên ngoài rất khác nhau, nhưng một con voi, một bông hoa hướng dương và một con amip đều cấu tạo từ các khối xây dựng giống nhau. Từ những tế bào đơn lẻ tạo nên những sinh vật cơ bản nhất cho đến hàng nghìn tỷ tế bào tạo nên cấu trúc phức tạp của cơ thể người, mỗi sinh vật trên Trái đất đều bao gồm các tế bào – đơn vị chức năng cơ bản của mọi cơ thể sống. Mặc dù kiến thức này là nền tảng của bộ môn sinh học ngày nay, nhưng các nhà khoa học chỉ biết đến tế bào khi nhà khoa học Robert Hooke quan sát và ghi chép về chúng.

Hooke sinh ra tại hòn đảo Isle of Wight ở phía Nam nước Anh vào năm 1635. Lúc còn nhỏ, ông từng mắc bệnh đậu mùa nên sức khỏe rất ốm yếu, không thể đến trường đi học như bạn bè đồng trang lứa. Thay vào đó, ông dành phần lớn thời thơ ấu để vẽ tranh trong phòng ngủ và chế tạo các loại máy móc, ví dụ như đồng hồ bằng gỗ và thuyền đồ chơi với những khẩu đại bác bắn ra.

Khi đến tuổi thiếu niên, Hooke đăng ký học tại Trường Westminster, London. Ở đó, ông phát hiện tài năng của mình còn vượt ra ngoài lĩnh vực hội họa. Ông đạt thành tích xuất sắc trong những môn liên quan đến toán học, cơ học và ngôn ngữ. Năm 1653, ông thi đậu vào Đại học Oxford, nơi ông đã dành phần lớn thời gian của mình để chế tạo kính thiên văn.

Việc khám phá ra tế bào sẽ không thể thực hiện được nếu không có những tiến bộ của kính hiển vi. Kể từ khi kính hiển vi xuất hiện vào khoảng thập niên 1590, con người bắt đầu nhìn thấy thế giới của những sinh vật cực kỳ nhỏ bé sống trong nước, thức ăn và thậm chí ngay cả trong cơ thể người. Năm 1665, Hooke đã cải tiến thiết kế của kính hiển vi hiện có để tìm hiểu thêm về thế giới vi mô. Ông sử dụng ba thấu kính và đèn chiếu sáng để phóng đại tốt hơn hình ảnh của các mẫu vật. Cấu trúc bên trong phức tạp của các sinh vật hiện lên dưới kính hiển vi của ông ở mức độ chi tiết đáng kinh ngạc.

Hooke đã trình bày những quan sát của mình trong cuốn sách Micrographia xuất bản năm 1665, giúp công chúng tiếp cận gần hơn với thế giới vi mô. Nội dung cuốn sách này bao gồm những bản vẽ phức tạp và các mô tả về thế giới nhỏ bé mà ông nhìn thấy, từ cấu trúc của bông tuyết sáu cạnh, bọ chét, chấy, con mắt phức tạp của ruồi, cấu trúc tỉ mỉ của lông chim, tế bào thực vật, cho đến bào tử nấm mốc khi phóng to nhìn như hoa tulip bay trong gió.

Hooke là người đầu tiên sử dụng thuật ngữ tế bào (cell) bắt nguồn từ tiếng Latinh “cella”, nghĩa là “căn phòng nhỏ”. Bởi vì ông thấy rằng, tế bào khi quan sát dưới kính hiển vi trông khá giống với những căn phòng nhỏ mà các nhà sư sinh sống. “Khi quan sát các tế bào thực vật, chúng nhìn giống những khoang, lỗ nhỏ, tương tự các lỗ trên tổ ong. Tôi chưa từng thấy bất kỳ ai đề cập đến chúng trước đây”, Hooke viết trong tác phẩm Micrographia.

Hooke cũng là người đầu tiên kiểm tra các loại hóa thạch khác nhau bằng kính hiển vi. Ông đề xuất giả thuyết cho rằng sự hiện diện của cá hóa thạch ở các vùng núi là bằng chứng cho thấy những ngọn núi từng có thời gian chìm sâu dưới đáy đại dương. Sau nhiều năm nghiên cứu, ông kết luận Trái đất là nơi sinh sống của nhiều loài đến nay đã tuyệt chủng.

“Nhờ có kính thiên văn, các thiên thể ở xa có thể hiển thị trong tầm nhìn của chúng ta; và nhờ sự trợ giúp của kính hiển vi, chúng ta đủ khả năng nghiên cứu những vật thể rất nhỏ bé”, Hooke viết trong tác phẩm Micrographia.

Không lâu sau khi Hooke phát hiện tế bào, nhà khoa học Hà Lan Antonie van Leeuwenhoek đã khám phá ra các sinh vật nhỏ bé khác, bao gồm vi khuẩn và động vật nguyên sinh.

Đến thế kỷ 19, các nhà sinh học bắt đầu xem xét kỹ hơn các mô của cả động vật và thực vật để hoàn thiện lý thuyết về tế bào. Họ nhận thấy tế bào thực vật phân tách với nhau bởi thành tế bào. Tuy nhiên, ranh giới giữa các tế bào động vật không rõ ràng do chúng không có thành tế bào. Nhiều nhà khoa học đương thời thậm chí còn tin rằng cơ thể động vật cấu tạo từ các khối cầu nhỏ.

Việc phát hiện ra tế bào có tác động đến khoa học lớn hơn nhiều so với những gì Hooke tưởng tượng vào năm 1665. Nó dẫn đến những tiến bộ không ngừng trong công nghệ y tế và điều trị bệnh. Các nhà khoa học ngày nay đã khám phá ra tế bào gốc – loại tế bào có khả năng phát triển thành những tế bào khác trong cơ thể. Họ sử dụng tế bào gốc để điều trị nhiều bệnh như Alzheimer và bệnh tim. Ngoài ra, các nhà khoa học cũng đang nghiên cứu về y học cá nhân hóa, cho phép phát triển tế bào gốc từ chính tế bào của chúng ta và sau đó sử dụng chúng để hiểu thêm về quá trình phát triển bệnh tật và tìm ra phương pháp chữa bệnh.

Hooke không chỉ nổi tiếng là người đã phát hiện ra tế bào sống, ông còn có nhiều thành tựu nổi bật khác về toán học, cơ học, sinh học và thiên văn học. Ông tìm ra quy luật chi phối sự co giãn của vật liệu đàn hồi, cải tiến các thiết bị đo thời tiết và khám phá nhiều thiên thể mới trong vũ trụ

Một trong những khám phá vĩ đại nhất của Hooke là ngôi sao thứ năm trong cấu trúc hình thang của chòm sao Orion vào năm 1664. Trong quá trình quan sát bầu trời đêm, ông đã phân tích các hành tinh và là người đầu tiên đề xuất giả thuyết sao Mộc quay trên một trục. Đến thế kỷ 19, các bản phác thảo của ông về sao Hỏa được các nhà nghiên cứu khác sử dụng để tính toán tốc độ quay của hành tinh này.

Hooke đã khám phá ra một định luật vật lý mà sau này giới khoa học đặt tên nó theo tên của ông. Định luật Hooke mô tả rằng trong giới hạn đàn hồi, độ lớn của lực đàn hồi do lò xo sinh ra tỷ lệ thuận với độ biến dạng của lò xo đó.

Năm 1666, sau khi trận Đại hỏa hoạn ở London phá hủy phần lớn thành phố, Hooke đã có cơ hội thử sức trong lĩnh vực kiến ​​trúc. Ông và nhà khoa học Christopher Wren thiết kế một đài tưởng niệm để tưởng nhớ về vụ hỏa hoạn. Đài tưởng niệm cao 61m, được xây dựng từ năm 1671 đến năm 1677. Điều thú vị là bên dưới đài tưởng niệm, Hooke cũng cho xây dựng một phòng thí nghiệm dưới lòng đất, nơi ông có thể tiến hành nhiều thí nghiệm khoa học mới. Trong khi đó, lối đi ở khu vực trung tâm được thiết kế để chứa một kính viễn vọng lớn. Phòng thí nghiệm này vẫn còn tồn tại bên dưới đài tưởng niệm cho đến ngày nay, mặc dù công chúng thường không thể tiếp cận nó do lối vào đã bị che phủ.

Theo National Geographic, Live Science