Có đúng vi khuẩn có thể tồn tại hàng triệu năm? Một giọt nhựa hắc ín nhỏ xuống hết bao lâu? Và trọng lượng của chuột sinh sôi nảy nở sau 180 thế hệ là bao nhiêu? Có một số thí nghiệm rất dài – nhưng nó có thể cứu nhân loại tránh một thảm họa.
Năm 1927 nhà vật lý người Anh Thomas Parnell làm việc tại phòng thí nghiệm University of Queensland đã đốt nóng nhựa hắc ín và đổ vào một cái phễu. Sau ba năm nhựa nguội. Năm 1930, Parnell khoét một cái lỗ bên dưới phễu. Và chờ đợi.
Câu hỏi ông đặt ra là: hắc ín có nhỏ giọt không?
Tám năm sau có câu trả lời. Giọt đầu tiên nhỏ xuống. Giọt tiếp theo rơi xuống sau hơn 40 năm. Giờ đây ông Parnell chết đã hơn 70 năm, tuy nhiên người ta vẫn quan sát cái phễu chứa nhựa đặc quánh.
Trong khoảng 90 năm đã có 9 giọt nhựa nhỏ xuống, giọt cuối cùng vào năm 2014. Thí nghiệm nhỏ giọt nhựa giờ đây đã được lưu danh trong sách Guinness các kỷ lục về thí nghiệm trong phòng lâu dài nhất. Mọi người trên thế giới, nếu tò mò, có thể quan sát qua webcam giọt rơi thứ 10 – khả năng lớn vào một ngày nào đó trong năm 2020.
Phải thừa nhận những thí nghiệm lâu như thế này chỉ là trường hợp ngoại lệ: các thí nghiệm lâu dài thường không thể thiếu để làm rõ một số vấn đề, đặc biệt trong y học, nơi hậu quả của các hành vi thường phải sau nhiều chục năm mới bộc lộ – thí dụ như trong lĩnh vực dinh dưỡng.
Thí dụ một công trình nghiên cứu mang tên EPIC (European Prospective Investigation into Cancer and Nutrition) nghiên cứu về mối quan hệ giữa dinh dưỡng và ung thư. Từ năm 1990 các nhà nghiên cứu ở Đức và chín quốc gia châu Âu khác thường xuyên phỏng vấn và quan sát 520.000 người, nam và nữ giới, về chế độ dinh dưỡng và theo dõi sự phát triển của họ. Nghiên cứu này nhằm làm rõ, chế độ dinh dưỡng và lối sống ảnh hưởng như thế nào đến sức khỏe.
Một nhận thức của thí nghiệm khổng lồ này là hậu quả của tiêu thụ rượu: Manuela Bergmann thuộc Viện Nghiên cứu dinh dưỡng của Đức ở Potsdam-Rehbrücke (DIfE) nói “Nếu thường xuyên uống nhiều hơn giới hạn một ly rượu so với khuyến nghị thì sức khỏe của chúng ta sẽ bị ảnh hưởng xấu”. Ranh giới là một ly với phụ nữ và hai ly với nam giới, Bergmann và đồng nghiệp của bà đã viết năm 2011 trên tạp chí British Medical Journal. Tuy nhiên Bergmann nhấn mạnh, đây chỉ là mức trung bình, đối với một số người thì chỉ một lượng nhỏ rượu cũng đã có thể gây hại cho sức khỏe. Nghiên cứu-EPIC vẫn đang được tiếp tục tiến hành, những người tham gia thí nghiệm vẫn thường xuyên được phỏng vấn và kiểm tra.
Thí nghiệm trên 180 thế hệ chuột
Một thí nghiệm đặc biệt kéo dài về nhân giống được khởi động từ năm 1970 ở CHDC Đức trước đây. Từ đó các nhà nghiên cứu tại Viện Leibniz về sinh học vật nuôi ở Dummerstorf thuộc Rostock ở chuột, ảnh hưởng của việc nhân giống đến tối đa hóa sinh sản và khối lượng ở chuột. Cho đến nay các nhà nghiên cứu đã theo dõi ba dòng giống trong 180 thế hệ. “Đây là thí nghiệm giống kéo dài nhất trên thế giới ở động vật có vú”, Norbert Reinsch thuộc Leibniz-Institut đã nói.
Trong khi ở lứa đẻ đầu tiên có bình quân từ 8 đến mười con, thì đến nay con số bình quân là 21. Ở thí nghiệm về khối lượng cũng có sự gia tăng đáng kể: hiện tại trọng lượng con đực sáu tuần tuổi là 90 gram, ở thế hệ đầu tiên cùng độ tuổi chỉ là khoảng 30 gram. Thí nghiệm vẫn được tiếp tục triển khai, cho đến nay chưa đến mức giới hạn – cả về sự sinh sản cũng như về trọng lượng.
Vừa qua các nhà khoa học đã nghiên cứu về sinh lý học và tỷ lệ sinh sản và hiệu ứng di truyền ở chuột. Qua làm rõ trình tự bộ gene sẽ thấy với thời gian gene di truyền ở động vật biến đổi như thế nào. “Chúng tôi nghiên cứu cả các phản ứng phụ trong quá trình nhân giống” Reinsch nói. Điều này sẽ cho thấy, nền tảng di truyền nào tác động đến khả năng sinh sản, trọng lượng và đến tuổi thọ như thế nào – điều này cũng có thể liên quan đến con người.
Thí nghiệm 500 năm để làm rõ sự bất tử cua vi khuẩn
Các nhà nghiên cứu người Đức và Anh tiến hành một thí nghiệm trong khoảng thời gian 500 năm nhằm tìm hiểu những vấn đề cơ bản của cuộc sống. Cách đây 5 năm họ đã cho vào khoảng 300 lọ thủy tinh dài 2,5 cm mỗi lọ khoảng 100 triệu vi khuẩn khô thuộc Typ Heubazillus và vi khuẩn Cyano. Các lọ thủy tinh này cất giữ trong thùng gỗ tại Universität Edinburgh và Natural History Museum ở London. Đến năm 2514 các nhà khoa học sẽ mở các lọ này tổng cộng 33 lần và kiểm tra xem liệu vi khuẩn khô này nếu cho vào dung dịch dinh dưỡng có sống lại được hay không.
“Cái chúng tôi muốn tìm hiểu là vi khuẩn có bị chết hay không”, nhà vi sinh vật học vũ trụ Ralf Möller thuộc Trung tâm Hk và Vt Đức (DLR) tại Köln nói. “Chúng tôi không biết thật sự, vi sinh vật có thể tồn tại được bao lâu”. Cho đến nay có nhiều dấu hiệu chưa được làm rõ cho thấy vi khuẩn có thể tồn tại rất lâu thậm chí có thể lên tới hàng triệu năm. “Cho đến nay chưa có công trình nào xác định khả năng sinh tồn của vi khuẩn trong một thời gian dài. Đây là điều mà chúng tôi muốn bù đắp”, Möller nói.
Thiếu chút nữa thì sự phát hiện lỗ thủng tầng ozon đã bị ngăn trở
Một ví dụ từ những năm 1980 cho thấy lợi ích của quan sát, theo dõi lâu dài. Từ nhiều thập niên nhóm các nhà khoa học người Anh trên trạm nghiên cứu Nam Cực ở Halley Bay thường xuyên đo giá trị ozon trên tầng bình lưu, tức ở độ cao từ 10 đến 50 kilomet. Vì đây là một công việc thầm lặng ít ai biết đến lại rất tốn kém nên dự án này nhiều lần đứng trước nguy cơ bị xóa sổ. “Chúng tôi phải đấu tranh quyết liệt để dự án được tiếp tục triển khai”, sau này Joe Farman thuộc chương trình khảo sát Nam Cực British Antarctic Survey kể lại. Nhờ sự quyết liệt của nhà khoa học mọi sự cản trở đã bị dẹp sang một bên vì lợi ích của nhân loại, như mãi sau này người ta mới nhận thức được.
Vì đầu những năm 1980 trị số ozon (O3) năm nào cũng bị mất nhiều tuần lễ sau đêm dài Nam cực. Hơn nữa trị số này năm sau giảm nhiều hơn năm trước. “Năm 1985 đột nhiên chúng tôi nhận thấy đang đứng trước một phát kiến môi trương lớn nhất trong thập niên này, có khi thậm chí là của cả thế kỷ này”, Farman nói. Ngày 16/5/1985 ông công bố trên tạp chí chuyên đề Nature: “Sự biến động hằng năm của tổng ozon tại Halley Bay đã thay đổi mạnh mẽ”.
Việc phát hiện lỗ hổng tầng ozon như một tiếng nổ long trời lở đất làm rung động cộng đồng quốc tế: Nguyên nhân của hiện tượng này nhanh chóng được làm rõ, và chỉ hai năm sau bài báo của Farman gần 200 quốc gia đã đi đến Nghị định thư - Montreal: Năm 1989 thỏa thuận bắt đầu có hiệu lực trước hết nhằm hạn chế lượng khí thải Fluorhydrocarbon (FCKW), sau này có thêm các thỏa thuận bổ sung và 1996 đi đến cam kết cấm hoàn toàn loại khí thải này.