TN
Uploaded byTrường Nguyễn
1,899 views

Luoc su sinh hoc

Tài liệu trình bày sự phát triển của sinh học từ những thời kỳ cổ đại, nhấn mạnh vai trò của các trường phái triết học như Ioni và Aten trong việc xây dựng nền tảng cho nền khoa học này. Đặc biệt, các nhân vật nổi bật như Hippocrates và Aristotle đã có những đóng góp quan trọng trong việc hiểu biết về cơ thể sống và phân loại sinh vật. Thông qua nghiên cứu và quan sát, họ đã thúc đẩy sự tiến bộ trong y học và sinh học, từ đó mở đường cho những phát triển sau này trong các lĩnh vực này.

Embed presentation

Downloaded 33 times
1 / 117
2 / 117
3 / 117
4 / 117
5 / 117
6 / 117
7 / 117
8 / 117
9 / 117
10 / 117
11 / 117
12 / 117
13 / 117
14 / 117
15 / 117
16 / 117
17 / 117
18 / 117
19 / 117
20 / 117
21 / 117
22 / 117
23 / 117
24 / 117
25 / 117
26 / 117
27 / 117
28 / 117
29 / 117
30 / 117
31 / 117
32 / 117
33 / 117
34 / 117
35 / 117
36 / 117
37 / 117
38 / 117
39 / 117
40 / 117
41 / 117
42 / 117
43 / 117
44 / 117
45 / 117
46 / 117
47 / 117
48 / 117
49 / 117
50 / 117
51 / 117
52 / 117
53 / 117
54 / 117
55 / 117
56 / 117
57 / 117
58 / 117
59 / 117
60 / 117
61 / 117
62 / 117
63 / 117
64 / 117
65 / 117
66 / 117
67 / 117
68 / 117
69 / 117
70 / 117
71 / 117
72 / 117
73 / 117
74 / 117
75 / 117
76 / 117
77 / 117
78 / 117
79 / 117
80 / 117
81 / 117
82 / 117
83 / 117
84 / 117
85 / 117
86 / 117
87 / 117
88 / 117
89 / 117
90 / 117
91 / 117
92 / 117
93 / 117
94 / 117
95 / 117
96 / 117
97 / 117
98 / 117
99 / 117
100 / 117
101 / 117
102 / 117
103 / 117
104 / 117
105 / 117
106 / 117
107 / 117
108 / 117
109 / 117
110 / 117
111 / 117
112 / 117
113 / 117
114 / 117
115 / 117
116 / 117
117 / 117
Lược sử sinh học 1 Lược sử sinh học CHƯƠNG I: SINH HỌC THỜI THƯỢNG CỔ I. SỰ RA ĐỜI CỦA KHOA HỌC SINH HỌC II. TRƯỜNG PHÁI IÔNI III. TRƯỜNG PHÁI ATEN IV. NHỮNG NGƯỜI THỦ ĐÔ ALEXANDER V. THỜI KỲ LA MÃ CHIẾM ĐÓNG I. SỰ RA ÐỜI CỦA KHOA HỌC SINH HỌC - Sinh học là một học thuyết về các cơ thể sống đã xuất hiện từ khi con người đã nhận rõ sự khác biệt của mình với thế giới vô sinh bất động chung quanh. Nhưng đã từ lâu, trong suốt nhiều thế kỷ, sinh học vẫn không được gọi là khoa học theo nghĩa chặt chẽ của từ ấy. Loài người muốn tránh bệnh tật, giảm đau đớn, phục hồi sức khỏe, thoát khỏi cái chết, họ đã cầu tới lễ nghi tôn giáo hoặc phép thần thông, hy vọng động lòng thương của những thần linh thiện, ác và nhờ đó mà thay đổi được tình hình. Ví dụ: Họ cho rằng thần Apôlông (thần mặt trời) dùng mũi tên để gây ra bệnh tật và thần có thể nổi giận hoặc động lòng thương vì những vật tế lễ hoặc những lời cầu khấn của con người. - Khi mổ con vật làm vật tế lễ hoặc dùng để chế biến thức ăn, con người không thể không chú ý tới cấu tạo của các cơ quan bên trong của con vật, tuy rằng ở đây họ không có mục đích nghiên cứu về động vật, mà là để bói đoán về tương lai. Vì vậy, nên xem nhà giải phẩu đầu tiên là thầy tế, dựa vào hình dạng và vẽ bề ngoài của các cơ quan con vật để cố tiên đoán số phận cho những kẻ cầm quyền. - Chắc chắn rằng loài người đã tích lũy được rất nhiều dẫn liệu có ích, ngay khi họ còn hoàn toàn bị thần quyền thống trị. Ví dụ: Dân Ai cập đã biết ướp xác người chết một cách thành thạo, đã nắm vững những hiểu biết thực tế về giải phẩu nhân thể. Tuy nhiên vào khoảng 600 năm trước công nguyên, trên bờ biển Êđê xứ Iôni đã xuất hiện một trường phái triết học đem lại một hướng mới trong quan niệm thống trị trước đó. Theo Talet là một trong những nhà triết học đầu tiên của trường phái này (cuối thế kỷ thứ VII đầu thế kỷ thứ VI trước công nguyên). Những nhà bác học thuộc trường phái Iôni đã bác bỏ cái siêu TheGioiEbook.com
Lược sử sinh học 2 nhiên, khi cho rằng sự sống của vũ trụ trôi theo chiều hướng xác định chặt chẽ và không đổi. Mỗi hiện tượng đều có nguyên nhân của mình và đến lượt mình mỗi nguyên nhân, tất yếu sẽ gây ra một kết quả xác định, không có sự can thiệp ý chí bên ngoài. Ngoài ra họ còn cho rằng quy luật tự nhiên điều khiển thế giới là dễ hiểu đối với trí tuệ của con người, quy luật đó có thể rút ra từ những tiền đề xác định hoặc bằng sự quan sát. Quan điểm tương tự như vậy đã định ra sự tiến bộ về sau này trong việc nghiên cứu thế giới bên ngoài. Chủ nghĩa duy lý như một hệ thống triết học (nghĩa là tin rằng có thể nhận thức được thế giới bằng lý trí chứ không nhờ vào sự tiết lộ) đã bắt nguồn từ quan điểm triết lý của trường cổ đại Iôni. II. TRƯỜNG PHÁI IÔNI Theo truyền thuyết, Anclêmêon (thế kỷ thứ VI trước công nguyên) là người đầu tiên giải phẩu động vật để mô tả cái đã thấy. Ông đã mô tả dây thần kinh mắt và quan sát sự phát triển của phôi gà. Anclêmêoncũng đã mô tả ống hẹp nối tai giữa với họng. Tiếc rằng khám phá đó đã trôi qua không tăm tiếng và chỉ hai ngàn năm sau người ta mới quay trở lại sự phát hiện này. Nhưng người nổi tiếng nhất liên quan tới việc mở đầu chủ nghĩa duy lý trong sinh học là Hippcrates (khoảng năm 460 - 377 TCN). a.) Sơ lược về tiểu sử của Hippocrates: Người ta chỉ biết ông sinh ra và sống trên đảo Cốt, đối diện với bờ biển xứ Iôni. b.) Công trình khoa học của Hippocrates: Cống hiến to lớn của Hippocrates đối với sinh học là đã giải thích đúng đắn về thần Axclepia. Theo ông thần thánh không ảnh hưởng gì hết tới y học. Ông cho rằng: Trong cơ thể khoẻ mạnh thì các cơ quan làm việc ăn khớp và nhịp nhàng, điều này không thể có ở cơ thể bị bệnh. Nhiệm vụ của thầy thuốc chính là ở chỗ chăm chú theo dõi những biến đổi trong cơ thể và kịp thời chữa hoặc trừ bỏ những hậu quả tai hại do những biến đổi đó gây nên. Loại bỏ việc cầu khấn, cúng lễ, trục xuất tinh thần hung bạo hoặc lòng lành của thần thánh, hoạt động chính của thầy thuốc là hướng dẫn cho người bệnh cách nghỉ ngơi, giữ gìn vệ sinh và làm thế nào để có thể sống lâu hơn ở chỗ không khí trong sạch, ăn những thức ăn lành và đơn giản. Tóm lại: Theo Hippocrates, vai trò của người thầy thuốc là phục hồi lại hoàn toàn sức khỏe của cơ thể sinh vật. Truyền thống Hippocrates còn được giữ gìn ngay sau khi ông mất. TheGioiEbook.com
Lược sử sinh học 3 Ví dụ: Lời thề Hippocrates mà tất cả sinh viên tốt nghiệp y khoa cho đến nay vẫn nhắc tới. Mặc khác, có thể cho rằng có lẻ chính Hippocrates đã viết một trong những luận văn cổ nhất mô tả về chứng động kinh. Luận văn này được coi là một ví dụ về việc áp dụng duy lý vào sinh học. Ðộng kinh là hiện tượng rối loạn chức năng của đại não (mà cho đến nay còn chưa được giải thích đầy đủ) gây rối loạn hoạt động sống bình thường của cơ thể. Khi bị nhiễm bệnh nhẹ, ta khó giải thích chính xác cảm giác của bệnh, vì thế người bệnh càng thấy đau mơ màng; khi bị bệnh nặng - hoạt động của bắp thịt bị tê liệt đột ngột, khi người bệnh co giật, mê man, rên rĩ và ngã ngất; đôi khi lên cơn, người bệnh bị bại liệt nặng nề. Cơn động kinh kéo dài không bao lâu, nhưng gây cho người xung quanh cảm giác sợ hãi, căng thẳng. Những người không hiểu tất cả sự phức tạp của sự hoạt động chức năng của hệ thần kinh, đã ngây thơ tưởng là người bệnh bị Thượng đế trừng phạt vì làm trái ý trời; và người bệnh bị một sức mạnh siêu nhiên nào đó "ám ảnh" thân thể họ. Luận văn " Về những bệnh thiên liêng" viết vào khoảng năm 400 TCN có thể chính là của Hippocrates. Trong luận văn, tác giả đã chống lại một cách quyết liệt quan điểm phổ biến nói trên. Hippocrates bác bỏ mọi sự can thiệp của sức mạnh của thế giới bên kia và cho rằng chúng không có thể là nguồn gốc hoặc nguyên nhân của một loại bệnh tật nào trong số đó có cả chứng động kinh cũng như các bệnh khác là do những nguyên nhân ngẫu nhiên và tất nhiên phải được chữa một cách hợp lý. Toàn bộ quan niệm hiện đại đều dựa trên quan điểm đó. III. TRƯỜNG PHÁI ATEN Aten là một trường học rất nổi tiếng do Aritxtôt sáng lập ở miền Bắc Hylạp. a.) Sơ lược về tiểu sử của Aristotle: ( 384 - 322 trước công nguyên, nhà bác học Hylạp cổ đại.) Aristotle là Nhà triết học và tự nhiên học tiêu biểu lừng lẫy nhất của nền văn minh HyLạp cổ. Ông sinh năm 384 TCN, tại Staza, một vùng đất thơ mộng và xinh đẹp nằm trên bờ tây bắc biển Eze. Bố ông là Ngự y hoàng cung. Trong gần 20 năm, Aristotle luôn luôn là học trò xuất sắc của Nhà triết học lớn thời cổ Pla-ton (năm 427- 347) TCN. Aristotle cũng là người thầy và là người bạn lâu năm của Alecxander đại Ðế, nhà quân sự và chính trị lỗi lạc nhất thời ấy. Trong suốt cuộc đời nghiên cứu, để làm phong phú thêm vốn kiến thức cũng như thực tế, Aristotleđã đi chu du khắp nhiều nơi trong suốt mười hai năm và đã cùng nhà hiền triết Mitylen thành lập một trường học và thư viện nổi tiếng tại Aten, thủ đô Hylạp vào năm 335 TCN. TheGioiEbook.com
Lược sử sinh học 4 Tác phẩm viết còn lại của ông là các bản ghi chép để chuẩn bị nói chuyện hay bài giảng. Ðó là một hệ thống kiến thức đặc biệt uyên thâm và phong phú, bao gồm rất nhiều ngành kiến thức tiêu biểu về sinh học, vật lý, tâm lý, lí luận, triết học siêu hình, thẩm mĩ học, chính trị thơ ca và văn biện luận. Mác đã đánh giá Aristotle là nhà tư tưởng vĩ đại nhất của phương Tây cổ đại. Hầu như toàn bộ tác phẩm của Aristotle đã được phương Tây thời đó chấp nhận và hâm mộ, xem như cơ sở đáng tin cậy hàng đầu trong mọi lãnh vực của nền học vấn kinh điển. Ðặc biệt, trong suốt 10 thế kỷ Trung cổ (từ thế kỷ thứ 5 đến thế kỷ 15), Aristotle là một trong những chuẩn mực về đạo đức và kiến thức. Bổn phận thiêng liêng của sinh viên đại học thời đó là Không cho phép bất cứ ai phê phán,chỉ trích, bác bỏ hoặc phản đối lời dạy của các bậc thầy...(đứng đầu là bộ ba Aristotle, Hippocrates, Gale...). Từ thế kỷ IX trở đi tư tưởng Aristotle đã ảnh hưởng rất mạnh lên triết học, thần học. Ông mất năm 322 TCN , thọ sáu mươi hai tuổi. b.) Những công trình khoa học của Aristotle: ( Những quan điểm khởi đầu về con người: Quan điểm khoa học của Aristotle về thiên nhiên là: Thiên nhiên không bao giờ làm gì thừa và luôn thực hiện theo một mục đích xác định. Aristotle tin rằng mọi việc đều do Thượng Ðế hay Ðấng tối cao an bài, điều khiển ( tham khảo thêm chương VI). Cũng là người đã sớm đưa ra những quan điểm về nguồn gốc ý thức của con người. Theo ông, Linh hồn của con người hay mọi hiểu biết đều bắt nguồn từ cảm giác. Ông giải thích: Hơi nóng của máu, máu cư trú trong tim vốn là trụ sở của trí tuệ thỉnh thoảng có thể tràn lên não để được làm mất và tỏa bớt nhiệt thừa, chính là nhân tố bí mật điều khiển cơ thể. Chính vì bắt nguồn từ những suy nghĩ như vậy mà người xưa quan niệm rằng mọi bệnh tật liên quan đến tư duy của con người, chẳng hạn như bệnh tâm thần là do sự không lưu thông của cái được gọi là hơi nóng của máu. Hơi nóng này tích tụ ở trong đầu do sự tắc nghẽn làm người ta mắc bệnh. Muốn khỏi bệnh thì hơi nóng đó phải được giải thoát ra ngoài. Những nhà khảo cổ học đã tìm được rất nhiều bộ xương người trong đó xương sọ được đục thủng thành những lỗ vuông vức hay tròn rất đều đặn. Những lỗ thủng đó là do bàn tay con người tạo ra nhằm giải thoát hơi nóng trong đầu để chữa khỏi bệnh cho bệnh nhân. Linh hồn được Aristotle chia làm ba phần: - Linh hồn thực vật tính: phụ trách các chức năng không gây cảm giác và điều khiển được bằng ý chí( như hệ vận động). - Linh hồn duy lí hay trí tuệ: chỉ có ở người không có ở động vật, cây cỏ TheGioiEbook.com
Lược sử sinh học 5 - Linh hồn động vật tính: phụ trách các chức năng có cảm giác và không điều khiển được. Phân loại sinh vật: Aristotle nghiên cứu tỉ mỉ hình dạng bên ngoài và tập tính của sinh vật ( tức là lịch sử tự nhiên). Ông đã dẫn ra gần 500 loài động vật khác nhau và đã chỉ ra những nét sai khác giữa các loài này. Bản thân danh sách đó, có thể, không đáng được đặc biệt lưu ý, nhưng Aristotle không dừng lại ở đấy. Ví dụ: Ông đã chứng minh được những động vật khác nhau có thể phân thành từng nhóm, và rất thận trọng khi đưa ra các lớp phân loại khác nhau. Chẳng hạn những động vật ở cạn có thể dễ dàng xếp thành nhóm động vật 4 chân (thú), nhóm động vật biết bay (chim) và gộp tất cả động vật còn lại vào một nhóm gọi chung là giun. Những động vật ở biển được xếp vào một nhóm gọi là nhóm cá. Song nhờ có sự phân loại thô sơ đó mà ngày xưa nhà bác học Hy lạp cổ cũng có thể xếp được dễ dàng một con vật nào đó vào đúng một nhóm nhất định. Sự đóng góp của Aristotle có thể kể tới một việc khác: Ông đã phân chia cá có vẩy thành hai nhóm: Nhóm cá có xương và nhóm cá sụn như cá nhám. Khi phân loại động vật, Aristotle đã sắp xếp các đối tượng từ thấp đến cao, theo tính phức tạp dần của sinh vật. Theo ông, sinh vật thấp nhất là thực vật, sinh vật cao nhất là thú và đặc biệt là con người. Ông cũng mô tả ba kiểu sinh sản, trong đó hai kiểu ông mô tả đúng, đó là sự sinh sản vô tính và hữu tính. Riêng sự sinh sản tự phát, cho rằng chấy rận sinh ra từ giẻ rách hay bụi bẩn là quan niệm sai lầm. Từ cái nhìn sắc xảo đó điều không thể thoát được là thiên nhiên trên con đường phát triển tới đỉnh của vũ trụ. Ðó là loài người, đã phải trải qua nhiều giai đoạn tiến hóa khác nhau. Phù hợp với cái nhìn của mình, Aristotle chia thế giới ra làm 4 giới: Phía dưới là giới vô tri vô giác bao gồm đất, nước, không khí; cao hơn một chút là giới thực vật; cao hơn chút nữa là giới động vật và cuối cùng cao hơn cả là loài người. Giới vô tri vô giác tồn tại; giới thực vật chẳng những tồn tại mà còn sinh sản; giới động vật tồn tại, sinh sản và còn vận động; còn loài người chẳng những tồn tại, sinh sản, vận động mà còn biết suy nghĩ. Giới thực vật được chia ra những loài cây đơn giản và những loài phức tạp hơn; giới động vật chia ra động vật có máu đỏ và động vật không có máu. Aristotle xếp bọt biển thân mềm, sâu bọ, tôm, cua, bạch tuột vào nhóm động vật không máu. Theo ông động vật có máu đỏ có tổ chức cao hơn bao gồm cá, chim, bò sát, thú. Aristotle đã phát hiện rằng trên chiếc thang sinh học đó có những nấc thang nhảy vọt, và không có thể bảo đảm việc xếp loài này loài khác vào một nhóm xác định. Chẳng hạn thực vật đơn giản nhất, hình như TheGioiEbook.com
Lược sử sinh học 6 ít nhiều thể hiện dấu hiệu của sự sống, còn động vật đơn giản nhất (ví dụ: bọt biển) hầu như không khác gì thực vật. Những tác phẩm Aristotle để lại là: Ðộng vật học; Cấu tạo động vật; Tái tạo mô tả sự phát triển phôi động vật. Những nghiên cứu về thực vật của ông khá nhiều nhưng chỉ còn lưu giữ được có hai tập nhan đề Về cây cỏ. Do đó chúng ta có thể coi Aristotle là người đặt nền móng cho động vật học (khoa học về động vật). Học trò của ông là Theophrastus; (372 - 287 TCN) kế tục sự nghiệp của Aristotle đã để lại hai tác phẩm Thực vật chí và Bàn về nguồn gốc thực vật, trong đó ông miêu tả năm trăm loài cây trồng và cây hoang dại, cũng như xác định đầy đủ các đặc điểm khác biệt chủ yếu giữa động vật và thực vật. IV. NHỮNG NGƯỜI THỦ ÐÔ ALEXANDER Geophin (300 TCN) là một trong những nhà bác học đầu tiên của thời ấy đã chú ý tới đại não như là cơ quan suy nghĩ. Geophin đã khẳng định sự khácnhau giữa các sợi dây thần kinh cảm giác ( nhận cảm giác ), và thần kinh vận động ( làm co cơ ), giữa động mạch và tĩnh mạch, ông có nhận xét: động mạch thì đập còn tĩnh mạch thì không đập. Ông đã mô tả gan, lách, võng mạc mắt và khúc đầu của ruột non (ruột tá ) cũng như cơ quan sinh dục của phụ nữ, tuyến tiền liệt của nam giới. Erazixtrat(250 TCN), căn cứ vào kích thước của đại não, đã chia ra não lớn và não nhỏ (tiểu não). Ông đã mô tả các nếp nhăn của não và chú ý tới các nếpnhăn đó ở người rõ hơn ở động vật. Sự quan sát ấy cho phép ông liên hệ giữa số lượng các nếp nhăn với khả năng thông minh. Chỉ lấy làm tiếc rằng, sau những bước khởi đầu đầy hứa hẹn đó, trường phái Alexander trong sinh học đã bị lu mờ. Ngoài ra, còn phải kể đến một sự kiện không kém phần quan trọng có ảnh hưởng đến sự phát triển sinh học, đó là sự sống - giới hữu sinh - khác với giới vô sinh, đã được coi là thiêng liêng, bất khả xâm phạm và vì thế không phù hợp với sự nghiên cứu duy lý của thời đó. Nhiều người cho rằng giải phẩu thân thể con người là điều tuyệt đối không được phép thực hiện. Vì thế chả bao lâu người ta cấm mổ xẻ, nói chung là cấm hẳn việc nghiên cứu, thoạt tiên vì lý do chỉ trích là mất đạo đức, sau đó vì sợ vi phạm pháp luật V. THỜI KỲ LA MÃ CHIẾM ÐÓNG Gai Pliny được coi là một trong những người La Mã nghiên cứu tự nhiên nổi tiếng nhất (năm 23 - 79). Trong bộ bách khoa toàn thư gồm 37 tập, ông đã tổng kết tất cả các công trình nghiên cứu lịch sử tự nhiên của các nhà bác học cổ đại. Nhưng cần thấy rằng Pliny không phải lúc nào cũng có thái độ phê phán đối với các nguồn tài liệu được sử dụng. Theo ông, tất cả mọi thứ tồn tại trong thiên nhiên đều vì con người: Hoặc dùng TheGioiEbook.com
Lược sử sinh học 7 làm thức ăn, hoặc là nguồn dược liệu hoặc kích thích sự phát triển thể lực và ý chí con người và cuối cùng phục vụ các mục đích đạo đức. Quan điểm đó của Pliny phù hợp với học thuyết của đạo thiên chúa cổ, ngoài ra người ta đã thể hiện mối quan tâm hiển nhiên đối với những phỏng đoán của Pliny. Vì vậy phần nào có thể giải thích lý do tại sao những tác phẩm của Pliny còn tồn tại đến tận thời đại của chúng ta. Cũng Pliny, ông giả thiết rằng tất cả các sinh vật được sáng tạo ra với những mục đích đã định sẵn từ trước. Ông đã thấy việc làm của Thượng Ðế ở khắp mọi chỗ trong cơ thể con người. Quan điểm đó được hoàn toàn chấp nhận trong thời kỳ hưng thịnh của đạo thiên chúa và giải thích vì sao sau này Galen còn được người ta biết đến một cách rộng rãi. Galen ( năm 131 - 200 ) Thầy thuốc La Mã, gốc người tiểu Á, là người Sinh học thời Cổ cuối cùng. Galen đã thực hành chữa bệnh trong nhiều năm đầu ở các trường đấu. Việc chữa bệnh những người bị thương cho phép ông đã thu thập nhiều tài liệu giải phẫu phong phú. Galen đã để lại một di sản khoa học rất lớn. Những lý thuyết mà Galen đã nghiên cứu tỷ mỷ về chức năng của các cơ quan khác nhau của cơ thể người đã đóng vai trò quan trọng trong sự phát triển của y học. Kỳ thực lý luận của Galen có nhiều sai lầm, bởi ông ta căn cứ vào tri thức giải phẩu bò, dê, cừu...mà suy luận ra cấu tạo cơ thể người. Ví dụ, ông ta cho rằng xương chân của chó là cong mà ra vậy! Không nghi ngờ gì nữa, nguyên nhân sai lầm của phần lớn học thuyết của ông là do thời đó không có dụng cụ nghiên cứu cần thiết dù không thể nghiên cứu một cách thật sự cơ thể của con người. Tuy không thể là tín đồ của đạo Thiên chúa nhưng ông vẫn tin vững chắc vào sự có mặt của một Ðấng tối cao duy nhất. TheGioiEbook.com
Lược sử sinh học 8 CHƯƠNG II: SINH HỌC THỜI TRUNG CỔ I. THỜI KỲ ĐEN TỐI II. THỜI KỲ PHỤC HƯNG III. THỜI KỲ QUÁ ĐỘ I. THỜI KỲ ÐEN TỐI ( THE FOUNDERS) Ðạo thiên chúa là tôn giáo thống trị trong những năm tồn tại cuối cùng của đế quốc La Mã. Trong chuỗi dài của nhiều thế kỷ, dù sao cũng là trợ lực kìm hãm sự phục hưng của khoa học. Tuy nhiên dưới con mắt của các nhà triết học Iôni thì đạo này đã bị chia xẻ tận gốc. Theo quan niệm của các tín đồ đạo thiên chúa thì thế giới do các giác quan cảm thấy không quan trọng đối với con người, mà là thiên đường, muốn lên trên đó chỉ có con đường là thức tỉnh theo đạo, lấy kinh thánh bài giảng của cha cố và những lời sấm truyền của nhà thờ làm người dẫn đường duy nhất đáng tin cậy. Khi đã tuyệt đối tin vào tính bền vững không gì lay chuyển được của các quy luật tự nhiên, dĩ nhiên người ta cho rằng mọi vật trên đời này đều không thay đổi và tuân theo ý Chúa, mọi hoạt động của chúa đều do các vị thánh thực hiện. Theo Kinh Thánh, Mặt Trời, Mặt trăng và các vì Sao cùng toàn bộ sinh vật trên Trái Ðất đều do Thượng Ðế sáng tạo ra trong vòng sáu ngày. Thoạt đầu, Thượng Ðế tạo nên Trời và Ðất, Ðất không có hình dạng và trống rỗng. Chỉ có bóng tối bao trùm lên mặt của vực thẳm và tinh thần của Thượng Ðế bay lượn trên các dòng nước. Thượng đế phán: Aïnh sáng hãy hiện ra! Và ánh sáng xuất hiện. Người đã thấy ánh sáng là tốt đẹp và đã tách ánh sáng ra khỏi bóng tối. Người đã gọi ánh sáng là ngày và bóng tối là đêm. Như vậy đã có một buổi tối và một buổi sáng: Ðó là ngày đầu tiên. Ngày thứ hai, Thượng Ðế tách bầu trời ra khỏi mặt nước. Ngày thứ ba, Thượng Ðế làm ra đất và biển, Người tạo ra các thảm cỏ và cây cối mọc trên Ðất. Ngày thứ tư, Thượng Ðế tạo ra Mặt Trời, Mặt Trăng và các vì sao để chiếu sáng cho đất và để làm ra năm, tháng. Ngày thứ năm, Thượng Ðế tạo ra cá, chim , muông thú và ra lệnh cho chúng sinh sôi nẩy nở trên mặt Ðất. TheGioiEbook.com
Lược sử sinh học 9 Ngày thứ sáu, Thượng Ðế tạo ra người đàn ông và người đàn bà đầu tiên theo hình dạng của Người và phán rằng con người sẽ sinh sôi nẩy nở trên mặt đất và thống trị muôn loài. Việc tạo ra thế giới hoàn thành. Thượng Ðế nghỉ ngơi và ngắm tác phẩm của mình. Ðó là ngày thứ bảy.... Chính vì vậy nên ngày nay một tuần lễ có bảy ngày và chúng ta cũng nghỉ ngơi vào ngày cuối tuần như Chúa sáng tạo: Ngày chủ nhật thật ra là Chúa nhật ( ngày của Chúa ). Cũng may, không phải tất cả mọi người đều tán đồng quan niệm như vậy. Trong số các nhà bác học thời Trung cổ có nhiều người cố gắng bảo vệ những di sản khoa học thời cổ. Ðó là nhà bác học Anh là Bit ( 573- 735 ) ông đã gìn giữ được các luận văn của các nhà bác học thời cổ. Tiếc rằng, những luận văn đó không có giá trị lớn vì chủ yếu là những đoạn ngắn trích từ tác phẩm của Pliny. Nếu không có những người Ả rập theo đạo hồi giáo, một đạo do nhà tiên tri Môhamet dựng nên vào thế kỷ thứ VII, thì có lẽ ánh sáng khoa học đã hoàn toàn tắt ngắm rồi. Bản thân họ không phải là những người nghiên cứu khoa học có gốc gác, tuy nhiên họ chẳng những chỉ dịch ra tiếng Ả Rập những tác phẩm của Aristotle và Galen, mà còn nghiên cứu và bình luận những tác phẩm đó. Trong số những nhà sinh học lớn ở phương Ðông, ta phải kể tới nhà bác học Tatgic mà mọi người chúng ta đều biết tới tên Avixen ( 980 - 1037 ). Ông đã viết những luận văn dựa trên cơ sở những lý thuyết y học của Hippocrates và tài liệu sách vở của Xenxơ. II. THỜI KỲ PHỤC HƯNG Vào cuối thời kỳ Trung cổ người ta đã quay trở lại việc thực hành mổ xác người ở Ý.Việc phục hồi quyền mổ xác hoàn toàn chưa phải đưa ngay tới bước nhảy vọt mới trong sự nghiệp phát triển sinh học. Trước tiên người ta cần minh họa rõ các công trình của Galen và Avixen, như thường lệ, chính những giảng viên chỉ quen với tài liệu sách vở, coi việc mổ xác là một điều nhục nhã và trao việc đó cho những người phụ giảng. Ông thầy giảng bài không chú ý tới nội dung bài giảng có phù hợp với những điều mà người học trò tận mắt thấy được trong thực tế hay không. Kết quả là bài giảng đó chứa những điều sai lầm nghiêm trọng. Ví dụ: những đặc điểm về cấu tạo của động vật mà xưa kia Galen đã quan sát và gán ghép (nhầm) là của người, mặc dù trên thực tế chúng hoàn toàn không có ở người, thì theo lời của các giảng viên, những bộ phận đó đã được quan sát thấy nhiều lần ở người. Nét đặc trưng của thời đại phục hưng là những thích thú rộng lớn đối với các di sản hiện thực của nền văn hóa cổ đại Phải kể đến nhà họa sĩ vĩ đại người ý vẽ chân dung giải phẩu là Leonardo da Vinci (1452 - 1591). Ông biết TheGioiEbook.com
Lược sử sinh học 10 lồng những quan sát của mình vào trong những bức tranh kiệt tác. Ông chẳng những nghiên cứu mà còn thể hiện trên giấy vị trí, và khả năng nối xương với các khớp xương. Lần đầu tiên, ông đã xác định không sai sự giống nhau trong cấu tạo của xương chân người và ngựa, mặc dù bề ngoài của chúng có vẻ khác nhau. Như vậy ông đã phát hiện ra hiện tượng cùng nguồn, hiện tượng này thống nhất nhiều động vật khác nhau về hình dạng ngoài và do đó đã đặt nền móng vững chắc cho học thuyết tiến hóa sau này. Leonardo da Vinci đã nghiên cứu và đưa ra hình ảnh sơ đồ hoạt động của mắt và tim; ông cũng đã mô tả thế giới thực vật.Lần này các nhà bác học đã có những khả năng làm quen với nhiều động vật, thực vật mới lạ lùng chưa từng thấy. III THỜI KỲ QUÁ ÐỘ Người Châu Âu thoát khỏi bóng đen u ám của thời Trung cổ trong 10 năm đầu của thế kỷ thứ XVI, và đạt đến trình độ khoa học thời Thượng cổ, tuy nhiên để tiếp tục tiến bộ thì cái đó không vẫn chưa đủ. Người đi tiên phong phải kể tới là Philip Aurêon Theophrastus Bombaxt fôn Côhenhiem (1439 - 1541) nổi tiếng với biệt danh là Paraxenxo, thầy thuốc người Ðức và là nhà nghiên cứu thiên nhiên, tự đặt cho mình nhiệm vụ cao cả là phê phán di sản của thời xưa. Là thầy thuốc của thành phố Bazen, muôn công khai phát triển quan điểm của mình, Parasenso đã đốt trước mặt công chúng những tác phẩm của Galen và Avisen trên quảng trường thành phố.Người ta kết thúc việc đó bằng cách đuổi người thầy thuốc bảo thủ và kích động ra khỏi thành phố (1528), nhưng biện pháp cực đoan này chẳng có ảnh hưởng gì đến quan điểm của Gohenheim. Dĩ nhiên Paracelsus không đánh đổ được nền khoa học Hy lạp cũng như sinh học Hy lạp, nhưng việc công kích nền văn hóa cổ xưa đó đã lôi kéo được sự chú ý của nhiều nhà bác học khác. Những lý thuyết cá nhân của thầy thuốc người Ðức này ít nhiều cũng có chỗ đúng hơn lý thuyết của người Hy lạp đã bị ông chống đối kịch liệt, song những cuộc đấu tranh chống lại những định kiến thời kỳ này là cần thiết. Thái độ bất kính hiển nhiên của Paracelsus đối với khoa học thời cổ không đem lại kết quả mong muốn và nền khoa học Hy lạp vẫn tiếp tục làm tê liệt tinh thần của người Châu Âu. Nhưng ảnh hưởng của khoa học Hy lạp đã suy giảm rõ rệt và những cơ sở của sự tư duy trung thực đã bị rung chuyển. TheGioiEbook.com
Lược sử sinh học 11 CHƯƠNG III: SỰ RA ÐỜI CỦA SINH HỌC NGÀY NAY I. KHOA HỌC GIẢI PHẨU MỚI II. TUẦN HOÀN MÁU III. MỞ ĐẦU CỦA HÓA SINH HỌC IV. SỰ XUẤT HIỆN CỦA KÍNH HIỂN VI I. KHOA HỌC GIẢI PHẪU MỚI Năm 1543 còn xuất hiện một cuốn sách nữa rất cách mạng đối với sinh học, được coi như là cuốn sách của Côpecnic đối với vật lý học. Cuốn sách với nhan đề Về cấu tạo nhân thể, tác giả của cuốn sách đó là Andre Vesalius (1514 - 1564) nhà giải phẩu học lớn nhất của thời phục hưng ( ông tổ của giải phẩu học hiệnđại ). a. Sơ lược về tiểu sử của Vesalius: Ông sinh vào ngày 1 tháng 1 năm 1514 ở Bruselles (Bỉ). Cha của ông là dược sư của Hoàng Ðế Charles thứ V. Thuở nhỏ chịu ảnh hưởng của cha Vesalius rất thích nghiên cứu tự nhiên, nhất là nghiên cứu động vật nhỏ. Ông thường theo cha học cách phẩu thuật chó, thỏ, chim, chuột...nên đã học được nhiều tri thức và kỹ năng thuộc lãnh vực giải phẫu. Ông học ở Hàlan theo truyền thống nghiêm khắc của trường phái Galen. Ông luôn luôn giữ cho mình một tình cảm tôn kính sâu sắc với Galen. Sau khi tốt nghiệp 1533 ông tới Paris học Y. Khi đó Paris là trung tâm tư tưởng văn nghệ phục hưng của Châu Âu, không khí học thuật rất sôi động, tư tưởng của mọi người cũng rất tự do phóng khoáng, mới mẻ, thoải mái. Ðiều đó ảnh hưởng rất lớn đối với cuộc đời Vesalius. b. Công trình khoa học của Vesalius:: Vào thời đó tôn giáo thần học còn chiếm địa vị tuyệt đối. Giáo hội thời kỳ này cấm chỉ giải phẩu thi thể người, cho rằng giải phẩu thi thể người là mạo phạm thần linh, là đại nghịch, vô đạo, gây trở ngại nghiêm trọng tới sự phát triển của khoa học . Do đó, Vesalius chỉ có thể giấu giếm giải phẩu thi thể, tìm ngàn phương, trăm kế trốn tránh sự chú ý của giáo hội. Lòng mong mỏi cầu học mãnh liệt, cộng thêm nỗi hiếu kỳ, đã khiến ông quên nỗi nguy hiểm tới tính mạng nhiều lần nấp trốn cảnh vệ, trong những đêm trời tối đen như mực, mò tới các bãi hành hình, bãi tha ma, vượt qua hàng đàn chó đói, lấy trộm thi thể, mang về nhà mình tiến hành giải phẩu suốt đêm. Cứï như thế Vesalius đã lấy trộm không biết bao nhiêu thi thể và thức trắng bao nhiêu đêm để bí mật giải phẩu. Cuối cùng nắm vững đích xác rất nhiều tri thức giải phẩu cơ thể người không hề ghi trong sách vở. Ðến TheGioiEbook.com
Lược sử sinh học 12 mức ông có thể nhắm mắt cũng có thể rất nhanh nhận ra là loại xương nào mà người ta đặt vào bàn tay ông. Cấu tạo của các bộ phận nội tạng, bắp thịt, thần kinh, huyết quản, ông cũng rất quen thuộc. Vesalius không nghĩ như các thầy giáo của ông là hoàn toàn tuân theo lý luận của Galen Thời đó, ở các viện y học, người ta dạy là dạy giải phẩu học về chó, về lợn, mà không phải là dạy giải phẩu học về người. Cần biết rằng đối tượng nghiên cứu y học là người; chỉ có thú y mới nghiên cứu chó, lợn... Nhưng, có một số người vẫn ngang nhiên cho rằng cấu tạo của con người và chó, lợn là không sai khác bao nhiêu, và ở viện y học rất hiếm khi được giải phẩu thi thể; khi giải phẩu các giáo sư thường không cho học sinh nhìn rõ. Hễ khi phát hiện chỗ nào không giống với lý luận mà Galen đã viết thì họ cố ý lập lờ, không dám nói rõ, sợ nói ngược với quan điểm của Thánh thư!. Ông không mê tín nhân vật uy quyền và sách vở, chỉ xem trọng thực tiễn. Năm 1543, giáo sư Vesalius 28 tuổi, đã cho xuất bản cuốn sách Bàn về cấu tạo cơ thể người. Trong sách ông chỉ ra những sai lầm trong sách của Galen. Khi đó, trên giảng đường đại học, ông thường vừa giảng, vừa giải phẩu thi thể người khi giảng về cấu tạo cơ thể người, làm sinh viên nhận ra đâu là thật đâu là giả trong trước tác của Galen. Các buổi lên lớp của ông thường có tới hơn 400 - 500 người tham dự, ngồi chật cả hội trường. Ðương nhiên, Vesalius đã bị công kích kịch liệt của thế lực giáo hội, và giáo hội không dung tha ông. Họ chưởi ông là kẻ bổ báng thần linh. Ngay thầy giáo xưa của Vesalius cũng phản đối ông. Ví dụ: Galen cho rằng xương chân lớn của người nói rằng nó là thẳng thì thầy giáo của ông tuy không thể phủ nhận sự thật đó, nhưng lại nói để phủ định: - Việc xương chân lớn của người hiện nay là thẳng quả rõ là không phù hợp với sách vở của Galen, nhưng đó là kết quả của con người hiện đại mặc quần ống hẹp mà thôi! Công việc của Vesalius luôn bị công kích rất mạnh bởi những người theo thuyết giáo của tôn giáo. Ví dụ, Thánh kinh nói Thượng Ðế sáng tạo ra trời, Ðất, Ngày và Ðêm. Mặt Trăng, Mặt Trời và các vì sao, lại sáng tạo ra động vật, thực vật. Cuối cùng Thượng Ðế dùng đất bùn tạo ra con người, đầu tiên tạo ra một người nam là Adam, và sau đó là từ chiếc xương sườn của người đàn ông tạo ra một người nữ là Eva để làm vợ Adam, từ đó con cháu họ... ra đời, thành loài người. Theo cách thuyết giáo như vậy thì suy ra bộ xương của nam giới phải kém nữ giới một xương. Còn theo thực tiễn giải phẩu của Vesalius, với số lượng rất lớn sự thực chứng minh, số xương của người nam và người nữ là như nhau đều là 26 chiếc. Sự thực hùng hồn đó đã giáng một đòn chí mạng vào Thánh kinh của tôn giáo. Sau này Lenin cũng đã rút ra cho chúng ta một bài học kinh nghiệm trở thành chân lý không thay thế được Từ trực TheGioiEbook.com
Lược sử sinh học 13 quan sinh động đến tư duy trừu tượng, từ tư duy trừu tượng đến thực tiễn. Sau khi xuất bản cuốn sách đó, cuộc đời của Vesalius lâm vào tình cảnh bất hạnh. Vesalius vốn trông đợi sự đồng tình ủng hộ của giới y học đương thời, nhưng sự thật đã ngược lại với mong muốn đó. Nhiều bác sĩ cũng đã phản đối kịch liệt, ủng hộ uy quyền của Galen đã dựng lên từ thời cổ đại. Thầy giáo của ông gọi ông là kẻ dị giáo, loạn thần kinh(!) và biểu thị thái độ đấu tranh với ông đến cùng. Sự công kích từ mọi phía gây khó khăn cho ông càng lúc càng nghiêm trọng, khiến ông tuyệt vọng, phẫn chí tới mức hủy hết những tư liệu nghiên cứu đã bỏ ra bao tâm huyết tích lũy nhiều năm, và rời bỏ chức vị giáo sư đại học. Từ đấy, ông trở nên trầm tư, khổ não, không quan tâm gì đến sự nghiệp nữa... Cho dù đã như thế, nhưng kẻ phản đối ông trong giới khoa học và giới tôn giáo quyền uy căm thù sự phát triển khoa học, vẫn không chịu buông tha ông. Chúng thu thập tài liệu, luận tội trạng, cuối cùng vào năm 1563 lôi ông ra tòa án tôn giáo kết án ông phải chịu tử hình! Về sau vị hoàng Ðế Bỉ nghĩ ngợi thế nào mà đã miễn tội chết cho ông, đổi thành án phải đi lưu đày đến Palextin. Ông mất năm 1564 ở đảo Zante, lúc mới 50 tuổi! Suốt đời Vesalius đi tìm chân lý, hiến thân tất cả cho giải phẩu học, y học. Ông đấu tranh bất khuất với mê tín, tôn giáo, thần học. Thành tựu khoa học của ông đã làm ông trở thành người đặt nền móng cho giải phẩu học hiện đại, dược nhiều người tôn vinh là ông tổ của giải phẩu học hiện đại. Giáo hội có thể bức hại Vesalius nhưng ngăn trở không nổi trào lưu thời đại về nhận thức cơ thể của con người. Chân lý khoa học vẫn phát triển về phía trước cho dù gặp gian nan, gập ghềnh, khúc khuỷu. Sau khi ông chết nhà khoa học người Anh William Harvey (1578 - 1675) đã tiếp tục thăm dò, khám phá và cuối cùng triệt để lật đổ thuyết của Galen. Chân lýì khoa học đã giành được thắng lợi cuối cùng. Trong số những người học trò xuất sắc của ông Gabrien Falop (1523 - 1562) đã nghiên cứu cơ quan sinh dục. Ông đã mô tả ống đi từ buồng trứng đến dạ con, và cho đến nay y học vẫn gọi ống đó là vòi Falop. Một nhà giải phẩu khác người Ý tên là Bactolome Ostachser (1510 -- 1574), về danh nghĩa là người đối lập với Vesalius và là người ủng hộ Galen, nhưng trên thực tế đã nghiên cứu thân thể người và rất thích chí mô tả cái mà bản thân mắt ông nom thấy. Một lần nữa ông đã phát hiện ra ống nối tay giữa với họng, mà ngày nay được mang tên là ống Ostachser. Chẳng bao lâu sau, noi theo việc làm của các nhà bác học giải phẩu, không xem thường việc tự tay mổ xác chết, những thầy thuốc đã quên đi tầm TheGioiEbook.com
Lược sử sinh học 14 quan trọng của lý luận kinh viện, và hạ mình, tự họ thực hiện những cuộc giải phẩu. II. TUẦN HOÀN MÁU Nhiệm vụ cơ bản của giải học làm sáng tỏ sự cấu tạo và cách sắp xếp các cơ quan của thân thể người ta. Nghiên cứu những đối tượng của của sinh lý học - sự hoạt động chức năng bình thường của các cơ quan -- còn khó hơn nhiều. Người Hy Lạp là những nhà sinh lý học xoàng. Phần lớn những quan niệm của họ về chức năng của tim là sai lầm. Tim là một cái bơm đổ đầy máu, không ai hoài nghi về điểm này. Nhưng máu từ đâu đến và từ đâu đi? Ðiều sai lầm cơ bản của thầy thuốc cổ Hylạp là cho rằng tĩnh mạch là những ống dẫn máu duy nhất. Thông thường động mạch ở xác chết rỗng nên họ cho rằng chúng là những ống dẫn khí ( từ Hylạp arteria có nghĩa là Ống khí). (Tham khảo tuần hoàn máu theo Galen và Geophin). Các nhà giải phẩu học người Ý ở thế kỷ XVI, Jerom Fabri (1537- 1619) đã phát hiện ra van tĩnh mạch và giải thích sự hoạt động của các van này không ngăn trở máu chảy về tim và chảy ngược trở lại. Tuy nhiên, kết luận đó trái với ý kiến của của Galen về máu chuyển động theo hai chiều, vì vậy Fabri chỉ dám giả thiết là các van làm máu chảy chậm lại, chứ hoàn toàn không làm ngừng dòng máu chảy ngược. Kết luận đơn giản hơn, máu chảy trong tĩnh mạch chỉ theo một hướng về tim. Học trò của Fabri là William Harvey (1578 - 1657) một người Anh rất kiên quyết, sau khi về nước Anh, Harvey cũng như một số nhà giải phẩu học trước ông lao vào nghiên cứu về tim và chú ý đến sự có mặt của những van hoạt động một chiều ở trong tim a.) Sơ lược về tiểu sử của Harvey: Ngày 1 tháng 4 năm 1578, W. Harvey sinh ra trong một gia đình nông dân ở Folkestone, miền Nam nước Anh. Về sau, Harvey còn có 6 em ruột nữa. Lúc nhỏ, Harvey đã yêu thích các loài động vật, thường cả ngày đùa nghịch với chó, mèo, gà, thỏ mà không biết chán. Ở gần nhà có một xưởng mổ gia súc. Có dịp là Harvey tới xem các chú bác giết thịt rồi chặt thành từng tảng thịt bò, thịt dê, thịt heo... chuyển đi các cửa hàng bán lẻ. Nhìn thấy cảnh máu me chảy ròng ròng, bạn bè sợ hết hồn, chạy té đi, song Harvey lại chẳng sợ chút nào, lại còn hỏi xem bộ phận này, bộ phận khác trong nội tạng gia súc gọi tên là gì... Năm 1593, chưa đầy 16 tuổi Harvey đã thi đổ trường đại học( Cambridge), học văn học. Năm 19 tuổi, Harvey đã tốt nghiệp, đoạt được học TheGioiEbook.com
Lược sử sinh học 15 vị cử nhân văn học, rồi sau đó lại chuyển tới học y học ở trường đại học Padua, Italia, là một trung tâm nghiên cứu y học đương thời. Năm 1600, vào lúc Harvey 22 tuổi, đang học đại học Padua, thì có xảy ra một việc động trời: Ngày 17 tháng 2, nhà khoa học ngoan cường Brunô, người chủ trương và truyền bá Thuyết nhật tâm, bị giáo hội qui tội chết, đem thiêu trên giàn lửa! Harvey rất căm phẫn trước việc đó, trong lòng như muốn thét lên câu hỏi: thế này thì còn gì là chân lý nữa?! Năm 1602 Harvey tốt nghiệp đại học, đoạt danh vị bác sĩ y khoa, không lâu sau, Harvey trở về nước Anh, lại đoạt học vị bác sĩ giải phẩu học ở trường đại học Cambridge, trở thành một thầy thuốc có danh tiếng. Từ năm 29 tuổi, ông dạy học ở trường Y Hoàng Gia, kiêm bác sĩ phẩu thuật ở bệnh viện Saint Bactholomew. Năm 35 tuổi, ông là giáo sư trường đại học Y ở London. Năm 40 tuổi ông được mời làm ngự y của vua nước Anh là James I, rồi Charler. b.) Công trình khoa học của Harvey: Ở London, mỗi năm Harvey đều tham gia mấy lần giải phẩu xác phạm nhân tử hình. Trong quá trình giải phẩu, ông chú ý thấy sự co bóp của động mạch, hiện tượng phập phồng ở thái dương, cổ tay, đỉnh đầu... những hiện tượng đó làm cho ông nghĩ đến giả thuyết cho là trong cơ thể có sự hoạt động của một thứ gì tựa như cái bơm trung tâm, từ đó mà khống chế sự lưu động của máu trong toàn thân thể. Harvey lúc đó còn là giảng viên giải phẩu. Khi giảng bài, ông thường giải phẩu ộng vật rồi cùng sinh viên quan sát, nghiên cứu. Mỗi cuộc giải phẩu, ông đều ghi chép tỉ mỉ các quan sát, rồi lại suy ngẫm tìm cách giải thích các vấn đề thu lượm được. Khi giải phẩu động vật và xác người, ông đặc biệt chú ý quan sát kỹ lưỡng về kết quả cấu quả tim, biết rằng tim là do các cơ thịt tổ chức thành và công năng chủ yếu của nó là vận động co bóp. Ông nhận ra giữa mỗi nữa quả tim đều có van tim ngăn cách, làm phân chia ra tâm nhĩ và tâm thất, chỉ cho máu chảy từ tâm nhĩ sang tâm thất, mà không thể chảy ngược lại. Harvey tính toán rằng chỉ trong một giờ, tim bơm đầy được một khối lượng máu gấp ba lần trọng lượng của cơ thể. Không thể tưởng tượng được rằng với tốc độ đó máu có thể tự tạo ra hoặc tự phân giải. Rõ ràng máu phải từ động mạch sang tĩnh mạch ở chỗ nào đó bên ngoài tim mà mắt thường ta không nhìn thấy được những mạch nhỏ nối tiếp. Sau khi giả thiết có những mạch nối tồn tại thì rất dễ hiểu là tim phải nhiều lần bơm một khối lượng máu qua các nấc: Tĩnh mạch - tim - động mạch - tĩnh mạch - tim - động mạch - Tĩnh mạch - tim.... Năm 1628, một nhà xuất bản ở nước Ý chủ động viết thư cho Harvey trình bày nguyện vọng là chịu mọi phí tổn, xin xuất bản cuốn sách: Về sự TheGioiEbook.com
Lược sử sinh học 16 hoạt động của máu và tim ở động vật mà Harvey đã phải bỏ ra tâm huyết hơn 20 năm để hoàn thành. Mặc dù cuốn sách không dày ( vẻn vẹn chỉ có 72 trang ) và vẻ bề ngoài khiêm tốn, nhưng cuốn sách đã mở ra một thời kỳ mưa bão - làm nên cuộc cách mạng hoàn toàn trong lịch sử sinh học. Nghiên cứu của Harvey là sự thể hiện ý đồ nghiêm chỉnh đầu tiên về quan điểm mới đối với sinh học. Harvey đã đánh đổ học thuyết của Galen, và đặt nền tảng cho sinh lý học hiện đại ( chúng ta lưu ý sự tính toán của Harvey về khối lượng máu đi qua tim là ý định nghiêm chỉnh đầu tiên nhằm ứng dụng toán học vào sinh học). Lẽ tất nhiên, các thầy thuốc là những người gắn bó với trường phái cũ đã công khai chống lại Harvey nhưng họ không thể chống lại những sự thật khách quan . Ðến thời gian khi Harvey trở về già thì tuần hoàn máu của ông mới được giới các nhà sinh học thừa nhận chúng mặc dù người ta chưa phát hiện được mao quản nối liền động mạch với tĩnh mạch. Như vậy, các nhà bác học châu Âu đã dứt khoát vượt qua giới hạn sinh học cổ điển và không bao giờ quay trở lại nữa. Không còn nghi ngờ gì nữa, phát minh của Harvey là dẫn chứng có ích cho chủ nghĩa duy vật máy móc. Thật ra có thể cho rằng tim là một loại máy bơm, còn sự vận chuyển của máu tuân theo những định lý học về chuyển động của chất lỏng. Nếu như vậy thì giới hạn của vấn đề là ở đâu? Phải chăng người ta có thể giả thiết là tất cả những phần còn lại trong cơ thể sống chỉ là một bộ tập hợp của các hệ thống cơ học phức tạp và có liên quan lẫn nhau hay không? Ðiểm yếu nhất trong lý thuyết tuần hoàn máu cuả Harvey là không thấy được mối liên quan giữa động mạch và tĩnh mạch. Ông chỉ giả thiết có sự nối tiếp tương tự, nhưng do kích thước của các mao quản nối với nhau rất nhỏ nên không thể nhìn thấy được. Vào cuối đời của Harvey vấn đề này vẫn chưa được giải qưyết, và có lẽ nó vẫn tiếp tục tồn tại nếu như loài người chỉ dùng mắt thường để quan sát sự vật. III. MỞ ÐẦU CỦA HÓA SINH HỌC Nhà nghiên cứu tự nhiên HàLan, Jan Baptis Van Helmont (1577- 1644) là người cùng thời với Harvey đã tiến hành những nghiên cứu thực nghiệm hóa học trên cơ thể sống. Van Hem mon đã trồng một cây liễu trong một chiếc chậu với một lượng đất nhất định. Ông chỉ dùng nước tưới liễu đều đặn trong năm năm liền, trọng lượng của cây tăng lên 73 kg, còn đất chỉ mất đi 57 g. Từ việc đó Van Helmont đã đi đến kết luận là cây dùng những chất cần thiết cho nó không phải từ trong đất (hoàn toàn đúng ) mà từ nước ( không đúng, ít ra chỉ một phần mà thôi ). Sai lầm của ông ở chỗ không tính đến không khí -- mỉa mai thay, chính Van Helmont là người đầu tiên nghiên cứu về chất khí. Danh từ khí thuộc về ông ,ông đã phát minh ra cái gọi là hồn rừng mà về sau này không phải là cái gì khác chính là khí carbonic-- nguồn gốc chủ yếu của sự sống. TheGioiEbook.com
Lược sử sinh học 17 Một trong những nhà sinh hóa học đầu tiên nhiệt tình phải kể đến France dela Boe (1613 -- 1672). Mang biệt danh La tinh hóa là Xinvia; ông đã đưa khái niệm cơ thể như là một bộ máy hóa học. Theo ông sự tiêu hóa thuần túy là quá trình hóa học, hoạt động của nó tương tự với sự biến đổi hóa học xảy ra trong thời gian lên men. Tiếp đó ông giả thiết rằng hoạt động đúng đắn của sinh vật phụ thuộc vào sự cân bằng của các cấu tử hóa học của cơ thể; bệnh tật chẳng qua là kết quả hoặc là hàm lượng axit có thừa hoặc là thiếu trong cơ thể. Trong chừng mực nào đó, sự xác nhận của Xinvia là đúng. Nhưng khoa học thời đó vẫn còn ở mức độ thấp, những khái niệm của ông không thể tiếp tục đi xa hơn nữa. IV. SỰ XUẤT HIỆN CỦA KÍNH HIỂN VI Vào năm 1960, Galileo -- người đầu tiên dùng viễn kính và những dụng cụ quang học để quan sát thiên văn; việc đó đã cổ vũ mọi người lao vào nghiên cứu. - Nhà tự nhiên học Hàlan, Jean Swammerdam (1637- 1680) được coi là nhà giải phẩu vi thể lỗi lạc. Ông rất nổi tiếng nhờ những nghiên cứu giải phẩu về côn trùng và những bức vẻ chi tiết xuất sắc của mình. Sự phát hiện ra các tế bào cực nhỏ lơ lửng trong máu, làm cho máu có màu đỏ thuộc về Swammerdam (ngày nay ta gọi là hồng cầu hay eritroxit). - Nhà thực vật học Anh Griu (1641-1712) nghiên cứu cấu tạo của thực vật dưới kính hiển vi và đặc biệt chú ý tới các cơ quan sinh sản . Ông đã mô tả cấu tạo của từng hạt phấn. - Nhà giải phẩu học Hàlan, Regnier de Graaf (1641-1673) đã tiến hành nghiên cứu trên động vật. Ong đã nghiên cứu cấu tạo tinh vi của tinh hoàn và buồng trứng, nhất là mô tả dạng túi ở trong buồng trứng mà đến nay được gọi là nang Graf ( bao trứng ). - Song những phát hiện của nhà sinh lý học Ý, Maxrcello Malpighi (1628 - 1694) là có giá trị xuất sắc nhất. Khi nghiên cứu phổi ếch, ông đã phát hiện ra mạng lưới phức tạp của những mạch máu nhỏ bé nhất (vi huyết quản). Sau khi theo dõi những mạch máu nhỏ ghép thành những mạch máu lớn, Malpighi đã khẳng định rằng những mạch máu lớn trong trường hợp này là tĩnh mạch, còn trường hợp khác là động mạch. Giả thiết của Harvey là đúng: Ðộng mạch và tĩnh mạch thật sự nối với nhau thành mạng lưới mạch máu cực kỳ nhỏ đến nỗi mắt thường không nom thấy được. Những mạch máu nhỏ bé đó gọi là mao mạch. Sự phát hiện vĩ đại đó khẳng định hoàn toàn học thuyết tuần hoàn máu của Harvey vào năm 1661 (bốn năm sau khi nhà bác học Anh vĩ đại đó từ trần). TheGioiEbook.com
Lược sử sinh học 18 Nhưng đem lại tiếng tăm cho kính hiển vi lại không phải là Malpighi mà là một nhà buôn Hà lan, Anthony van Leeuwenhuck (1632 - 1723) vì kính hiển vi là vật giải trí của ông. Leeuwenhuck dùng những thấu kính bình thường có kích thước rất nhỏ được chế tạo bằng thứ thủy tinh tốt nhất. Ông hết sức thận trọng mài nhẵn thấu kính cho đến khi đạt đến độ phóng đại chính xác 200 lần. Nhờ thấu kính Leeuwenhuck đã quan sát được tất cả những gì mà ông có trong tay. Ông theo dõi dễ dàng sự chuyển động của máu trong mao mạch của nòng nọc và có thể mô tả những hạt máu đỏ và mao mạch một cách tỉ mỉ và chính xác hơn người đầu tiên phát hiện ra máu và mao mạch là Swammerdam và Malpighi. Lần đầu tiên một người giúp việc của Leeuwenhuck đã thấy trong tinh dịch có tinh trùng - vật thể nhỏ bé, giống nhu con nòng nọc. Nhưng khi quan sát một giọt nước cống, Leeuwenhuck đã khám phá ra một điều kỳ lạ nhất trong đó có chứa những vật cực kỳ nhỏ nhưng tuy thế vẫn có đầy đủ dấu hiệu của sự sống. Ðó là những tiểu động vật (theo Leeuwenhuck) mà ngày nay chúng ta biết đó là nguyên sinh vật. Một thế giới bí ẩn vô cùng phong phú đã hiện ra trước mắt ngạc nhiên của các nhà nghiên cứu. Như thế là đã đặt cơ sở cho môn vi sinh vật học ( nghiên cứu những cơ thể sống không nom thấy được bằng mắt thường). Năm 1683, Leeuwenhuck đã phát hiện ra những vật còn nhỏ hơn cả nguyên sinh động vật. Song sự mô tả những vật còn mơ hồ, vì thế không đủ bằng chứng để hoàn toàn tin tưởng rằng lần đầu tiên trong lịch sử loài người, Leeuwenhuck là người đã thấy những sinh vật mà sau này người ta gọi là vi khuẩn. Việc cải tiến kính hiển vi của R. Huc - nhà bác học Anh, Robok Huc (1635 - 1703) đã cho phép hoàn thành nhiều thí nghiệm khoa học tinh vi. Năm 1665, ông đã xuất bản cuốn sách " Hiển vi học ", trong đó có thể tìm thấy những bức vẽ phác họa những vật có kích thước hiển vi. Lý thú nhất là việc nghiên cứu cấu tạo của bấc bần vì đã nêu rõ bấc bần kết cấu bằng một khối những ô hình chữ nhật nhỏ bé, mà Huc gọi là các tế bào. Phát hiện này có những tiếng vang lớn. Trong thế kỷ XVII, kỹ thuật soi kính hiển vi nằm trong thời kỳ suy thoái: hiệu quả của kính hiển vi đạt tới giới hạn thấp. Chỉ vào năm 1773, gần 100 năm sau những quan sát đầu tiên của Leeuwenhuck, nhà động vật học Ðanmạch, Ottle Frederic Mule ( 1730 - 1784 ) mới thấy vi khuẩn rõ đến nỗi ông có thể mô tả đường nét và hình dạng của một số vi khuẩn. TheGioiEbook.com
Lược sử sinh học 19 CHƯƠNG IV: PHÂN LOẠI CÁC DẠNG SINH VẬT I. HIỆN TƯỢNG TỰ SINH II. SẮP XẾP CÁC LOÀI TRONG HỆ THỐNG PHÂN LOẠI TRÊN NHỮNG CHẶNG ĐƯỜNG DẪN TỚI HỌC THUYẾT TIẾN HÓA III. NHỮNG TIỀN ĐỀ ĐỊA CHẤT I. HIỆN TƯỢNG TỰ SINH Cách đó không lâu, người ta thấy những sinh vật giống như giun hoặc sâu sinh ra từ thịt thối hoặc trong chất cặn bã. Ở những chỗ dơ bẩn, hôi thối thường có nhiều ruồi muỗi. Ở chỗ tối tăm, ngóc ngách thường có nhiều chuột. Ở chỗ lá xanh non thường có nhiều sâu bọ. Sự "xuất hiện" vật sống từ vật chất không sống như vậy được gọi là hiện tượng tự sinh . Từ nhận xét đó, do trình độ có hạn, cho đến thế kỷ 16, người ta vẫn nghĩ rằng có hai cách sinh sản: Sinh sản từ bố mẹvà sinh sản từ môi trường, tức là tự nhiên sinh ra- hiện tượng tự sinh. Mà dòi của ruồi xuất hiện trong thịt thối là một ví dụ kinh điển. Francesco Redi (1626 - 1698) thầy thuốc người Ý, thấm nhuần quan điểm của Harvey bác bỏ cái thuyết " Thịt ôi sinh ra dòi" đã tiến hành thí nghiệm sau đây vào năm 1668 : Lấy một tấm vải màn mỏng bọc kín thịt lại, không cho ruồi đến đậu vào thịt =>Thịt có ôi nhưng không thấy dòi xuất hiện trên thịt. Nếu lấy trứng ruồi để lên vải màn đó rồi bỏ vào thịt => trứng đó lại sinh ra dòi. Như vậy theo Redi, mọi việc đã rõ ràng: Dòi chính là ấu trùng của ruồi. Thịt chẳng qua là cái tổ để dòi sống và phát triển mà thôi. Cũng như vậy, vách đá là cái tổ ẩm ướt để cóc dễ dàng sinh sống vì ở đó có nhiều sâu bọ, môi trường ẩm ướt mát mẻ và kín đáo. Con bọ que sống được dể dàng trên cây xanh vì ở đó có nhiều lá non và thức ăn tốt cho nó.Thế thôi! Làm gì có chuyện tự nhiên sinh ra! Muốn có chuột con phải có chuột cha mẹ. Chuột cha mẹ do chuột ông bà sinh ra. Cứ như thế chuột sinh sôi nẩy nở từ thế hệ này đến thế hệ khác. Thuyết tự nhiên sinh ra rõ ràng là hoang đường và phản khoa học, phản thực tế. Vấn đề tự sinh trở thành một bộ phận tranh luận tương đối rộng rãi, đặc biệt gay go trong cuối thế kỷ XVIII: Ðối với người duy vật cho rằng giới vô sinh và giới hữu sinh chỉ tuân theo một số quy luật nhất định thì vi sinh vật đặc biệt là lý thú vì chúng là cầu nối độc đáo giữa vật chất sống và vật chất không sống. Người sinh lực luận kế sau đó đã phủ nhận hoàn toàn khả năng tự sinh theo họ giữa những dạng TheGioiEbook.com
Lược sử sinh học 20 sống đơn giản nhất và giới vô tri có một khoảng cách không thể vượt xa được. Nếu chứng minh được vi sinh vật được tạo thành từ vật chất không sống thì người ta đã xây xong nhịp cầu đó. Nhưng trong suốt thế kỷ XVII chỗ đứng về vấn đề tự sinh của những người sinh lực luận và những người duy vật vẫn chưa được phân biệt rõ ràng, bởi vì đóng vai trò nhất định ở đây có cả những nguyên nhân tôn giáo. Ðôi khi những người sinh lực luận , thường khá bảo thủ trong các vấn đề tôn giáo, đã buộc phải ủng hộ quan niệm vật chất sống phát triển từ vật chất không sống mà trong thánh kinh đã ghi chép. Linh mục John Abbe Needham (1713 - 1781) Nhà tự nhiên học Anh, đã đi đến kết luận tương tự vào năm 1748. Ông đã làm thực nghiệm rất đơn giản bằng cách nấu sôi canh thịt cừu => rót canh vào ống nghiệm và đậy nắp lại => qua vài ngày vi sinh vật xuất hiện đầy trong canh thịt. Bởi vì theo Needhem , khi đun sôi sơ bộ ta khử trùng nước canh thịt, lúc đó vi sinh vật được tạo thành từ vật chất không sống và người ta có thể chứng minh được hiện tượng tự sinh, ít ra là đối vơí vi sinh vật. Nhà sinh học người Ý- Lazzaro Spanllanzani (1729 - 1799) tỏ ra hoài nghi đối với thí nghiệm đó; ông giả thiết rằng trong thí nghiệm của Needham, thời gian đun sôi chưa đủ để khử trùng. Spanllanzani đun sôi canh thịt trong bình hẹp cổ trong thời gian 30 - 40 phút, và không thấy vi sinh vật xuất hiện. Có lẽ kết quả đã giải thích được cuộc tranh luận trên nhưng những người theo thuyết tự sinh dẫu sao cũng vẫn tìm lối thoát. Họ tuyên bố rằng nguồn sống là cái gì đấy bí hiểm và không thể nhận thức được, nó ở trong không khí và truyền khả năng sống cho những vật vô tri vô giác. Họ nói rằng thí nghiệm của Spanllanzani đã phá hủy nguồn sống đó. Và thật vậy hầu như trong suốt cả thế kỷ sau đó vấn đề này đã gây ra sự hoài nghi và nhiều cuộc tranh luận. II. SẮP XẾP CÁC LOÀI TRONG HỆ THỐNG PHÂN LOẠI Trong thế kỷ XVII và thế kỷ XVIII đã bắt đầu có ý định phân loại các dạng sống khác nhau nhưng ý đồ đó đã vấp phải những mâu thuẩn khá nghiêm trọng và đạt đến đỉnh cao trong thế kỷ XIX. Trước hết loài là đơn vị phân loại đối vớithực vật cũng như đối với động vật, nói một cách nôm na, loài là bất kỳ một nhóm cơ thể sống nào đó mà có thể tự giao phối với nhau trong thiên nhiên, sinh ra con cháu của chúng giống nhau như đúc; thế hệ con cháu này đến lượt mình lại sinh ra thế hệ con cháu kế tiếp cứ thế tiếp tục mãi. Ví dụ: Con người với tất cả những sai khác bên ngoài vẫn được coi là đại diện của một loài. Trong khi đó voi Châu Phi và voi Ấn Ðộ rất giống nhau về TheGioiEbook.com
Lược sử sinh học 21 hình dạng to lớn bên ngoài nhưng lại thuộc hai loài khác nhau, vì khi chúng giao phối với nhau không sinh ra thế hệ con cháu. Trong danh mục của Aristotle có khoảng 500 loài động vật, còn Theophrastus mô tả cũng chừng ấy loài thực vật. Vào năm 1700, người ta đã mô tả được hàng chục nghìn loài thực vật và động vật. Nhưng để hoàn chỉnh một hệ thống phân loại thống nhất cho hàng chục nghìn loài không phải dể dàng. Jon Ray (1628 - 1705) nhà tự nhiên học người Anh. Trong tác phẩm gồm ba tập: " Lịch sử thực vật" (1686 - 1704) Ray đã mô tả tất cả các loài thực vật được biết đến thời đó. Trong cuốn sách khác: " Tổng quan phân loại độngvật..." (1693) Ray đã đề cập đến việc phân loại động vật của ông sau khi áp dụng qui tắc liên kết các loài theo nhóm những dấu hiệu bên ngoài, chủ yếu là theo xương và răng. Chẳng hạn ông chia các loài thú thành hai nhóm lớn : - Thú có ngón - Thú có guốt Ðến lượt mình nhóm có guốc lại chia ra: - Nhóm một guốc ( ngựa ) - Nhóm hai guốc ( bò rừng lớn ) - Nhóm ba guốc ( tê giác ) Ông lại chia nhóm có hai guốc thành 3 nhóm nhỏ: - Thứ nhất: Các loài nhai lại, sừng không rụng như là (dê ) - Thứ hai: Các loài nhai lại sừng rụng hàng năm ( hươu ) - Thứ ba: Các loài không nhai lại Phân loại của Ray còn rất chưa hoàn chỉnh nhưng nguyên lý cơ bản của nó đã được tiếp tục phát triển trong các công trình của các nhà tự nhiên học Thụy điển Carl Linnaeus a. Sơ lược tiểu sử của Linnaeus( 1707 - 1778 ) Linnaeus sinh ngày 23- 5- 1707 ở Thụy Ðiển. Ngay từ khi còn học tiểu học và trung học, Linnaeus đã không chăm chỉ học bài ở lớp, ở trường bằng mải mê quan sát thu thập các mẫu vật về cây cỏ, hoa, lá, quả...ở ngoài trời, trong thiên nhiên. Lúc 8 tuổi người ta đã gọi đùa Linnaeus là " Nhà thực vật trẻ ". TheGioiEbook.com
Lược sử sinh học 22 Năm 20 tuổi, Linnaeus vào học ở trường Y và ba năm sau, năm 1730, được giữ lại trường làm phụ giảng. Năm năm sau, năm 1735, ông bảo vệ thành công luận án tiến sĩ Y khoa tại Hàlan. Sau đó, trong ba năm liền, ông lần lượt học thêm ở Ðức, Ðanmạch, Anh và Pháp, là những trung tâm văn hóa lớn thời đó. Năm 1738 ông trở về quê để theo đuổi nghề thầy thuốc. Năm 1741, lúc 34 tuổi ông được cử làm giáo sư đại học. Từ đó tới lúc mất, ông kết hợp giảng dạy, nghiên cứu và biên soạn tài liệu khoa học. Linnaeus mất năm 1778, thọ 71 tuổi b. Công trình khoa họ của Linnaeus: Năm 1732, khoảng thời gian này, người ta đã biết ít nhất là 70.000 loài, sau khi đi ngang qua vùng phía Bắc bán đảo Scanđinever, vùng được coi là không có điều kiện thuận lợi đối với sự phồn thịnh của khu hệ động và thực vật, trong một thời gian ngắn Linne đã phát hiện gần 100 loài cây mới. Linnaeus đã nghiên cứu các cơ quan sinh sản của thực vật, và có chú ý đến những sai khác về loài. Sau này trên cơ sở đó ông đã xây dựng hệ thống phân loại của mình. Năm 1735 Linnaeus đã xuất bản cuốn sách "Hệ thồng của tự nhiên " trong đó trình bày hệ thống phân loại của giới động vật và thực vật do ông lập ra, gồm 4 nhóm từ nhỏ đến lớn là: Loài ( chi ( bộ ( lớp. Hệ thống này được coi là ông tổ của hệ thống phân loại hiện đại. Chính Linnaeus là người sáng lập ra Khoa học phân loại ( Taxanomy hay là Systematics) nghiên cứu sắp xếp các loài sinh vật. Ví dụ: Linnaeus chia giới thực vật thành 24 lớp, giới động vật thành 6 lớp. Ðóng góp lớn nhất của Linnaeus đối với công tác phân loại là đã nghĩ ra được một cách đặt tên sinh vật rất chặt chẽ và thuận tiện. Mỗi sinh vật được gọi bằng hai tên của tiếng Latinh, tên đầu viết hoa, chỉ Chi (Genus), tên sau viết thường, chỉ Loài (Species). Chẳng hạn trong chi mèo Felis có mèo nhà: Felis domesticus, sư tử: Felis Leo, cọp: Felis Tigris. Từ năm 1746 đến năm 1753, trong bảy năm. Linnaeus đã soạn và in thêm quyển " Thực vật chí ", trình bày các chìa khóa và kết quả phân loại thực vật. Việc phân loại chủ yếu dựa trên các ngoại hình, dễ thấy và dễ nhận dạng nhất giữa các sinh vật. Chìa khóa phân loại đó có nhược điểm lớn nhất là chưa tính được các khác biệt về kích thước, hình dáng ngoài xuất hiện do các giai đoạn phát triển khác nhau ( trứng, sâu, nhộng, ngài...), hoặc chế độ dinh dưỡng khác nhau ( nhất là đối với thực vật ). Chẳng hạn Ốc sên thuộc Chi Cerion ở quần đảo Caribe đã được phân loại thành 600 trăm loài, nhưng xét kỹ lưỡng thì chỉ gồm có ... hai Loài! Một hạn chế nữa của Linnaeus là đã phân loại sinh vật theo quan điểm Thượng đế sáng tạo muôn loài bất biên qua thời gian. Tuy nhiên, Linnaeus đã nhận ra sai lầm của mình và tự ý bác bỏ các phần liên quan đến quan điểm bất biến. TheGioiEbook.com
Lược sử sinh học 23 Hiện nay, thế giới vẫn chấp nhận rộng rãi và trong những nét cơ bản phương pháp phân loại của Linnaeus, như trình bày trong bản tái bản lần thứ 10 quyển hệ thống tự nhiên ( 1758 ), gồm 1384 trang. Sinh vật được chia thành các nhóm từ lớn đến nhỏ: Giới ( Lớp ( Bộ ( Chi ( Loài. Các nhóm trung gian được gọi là phụ. Nay ta thêm Ngành giữa Giới và Lớp. Chẳng hạn, trong giới động vật có Ngành động vật không xương sống và Ngành động vật có xương sống. Mỗi Ngành lại bao gồm nhiều Lớp. Chẳng hạn, Ngành động vật có xương sống gồm năm Lớp: cá, ếch nhái, bò sát, chim và thú. Ngoài ra, người ta còn thêm Họ vào giữa Bộ và Chi. Ví dụ: cây cải bắp, su hào, su lơ, cải xanh... đều thuộc Họ cải. Sau đó hệ thống phân loại của Linnaeus đã được R.H Whitaker cải tiến thêm một lần nữa vào năm 1969 và gồm 5 giới sinh vật: Sinh vật có nhân nguyên thủy, nguyên sinh vật, thực vật, nấm và động vật. Ðó là hệ thống phân loại được thừa nhận rộng rãi nhất ngày nay. III TRÊN NHỮNG CHẶNG ÐƯỜNG DẪN TỚI HỌC THUYẾT TIẾN HÓA Trong khóa phân loại của Linnaeus, những nhóm rất lớn dần dần được phân chia thành những nhóm ngày một nhỏ hơn, tạo nên hình tượng tương tự một cây phân thành nhiều cành nhánh, sau này mang tên là cây sống. Khi nghiên cứu kỹ sơ đồ ấy, người ta không khỏi có suy nghĩ: Tổ chức này có phải là điều ngẫunhiên không? Phải chăng trên thực tế hai loài gần nhau lại có thể bắt nguồn từ một tổ tiên chung, còn hai tổ tiên n nhau lại có thể bắt nguồn từ một tổ tiên còn cổ hơn và nguyên thủy hơn hay không? Nói tóm lại bức tranh do Linnaeus dựng nên qua nhiều thế kỷ xuất hiện và phát triển có giống cái cây đang mọc hay không? Giả định này đã là cái ngòi để nổ ra cuộc tranh cãi nổi tiếng nhất trong lịch sử sinh học. Sau khi nêu quan điểm về khả năng biến dị loài dưới ảnh hưởng của ngoại cảnh, nhà tự nhiên học Pháp Lui Lecie Buffon (1707- 1788) đã viết 44 tập bách khoa toàn thư: Lịch sử tự nhiên", đề cập đến nhiều lãnh vực phổ cập đối với thời bấy giờ, như tác phẩm của Pliny xưa kia, nhưng chính xác hơn nhiều. Trong đó ông đã dẫn ra một số sinh vật có những bộ phận vô dụng (cơ quan tiêu giảm). Ví dụ: Hai ngón chân tiêu giảm của lợn nằm cạnh những móng hoạt động bình thường. Phải chăng ngày xưa, những ngón chân đó có kích thước bình thường? Có khả năng ngày xưa những ngón ấy có tác dụng đối với con vật, nhưng theo thời gian con vật không cần thiết đến những ngón thừa ấy nữa. Ta không loại trừ khả năng ngay cả một cơ thể nguyên vẹn có thể xảy ra cái gì đó tương tự? Có lẽ những con khỉ hình người -- đó là người đã được sinh ra trước đây, và con lừa là do con ngựa sinh ra? TheGioiEbook.com
Lược sử sinh học 24 Một năm sau khi Buffon từ trần, cuộc đại tư sản Pháp nổ ra làm rung chuyển Châu Âu, đã mở ra thời đại đạp đổ và cải tạo lại, thời đại đánh giá lại những di sản quý, bây giờ người ta thừa nhận những học thuyết khoa học mà trước đây bị kết luận là tà thuyết nguy hiểm. Trong hoàn cảnh ấy người ta không ủng hộ quan điểm của Buffon về sự phát triển tiến hóa tĩnh của giới sinh vật. Nhưng mấy chục năm sau nhà nghiên cứu tự nhiên khác người Pháp Jean Baptiste de Lamarck đã nghiên cứu tỉ mỉ sự phát triển của thế giới sinh vật. a.) Sơ lược về tiểu sử của Lamarck (1744 - 1829): Lamarck sinh ra trong gia đình quý tộc nhưng đã bị sa sút. Ngay từ nhỏ ông đã say mê thiên nhiên và có ước mơ trở thành một nhà khoa học chuyên nghiên cứu động vật, thực vật. Ông là người tiến bộ, mang tư tưởng chống lại quan điểm bất biến (nghĩa là không bao giờ biến đổi) của thực vật, động vật. Ông cho rằng các loài thay đổi theo chiều hướng ngày càng tiến hóa hơn. Và cũng từ đó, cuộc đời ông ba chìm bảy nổi mang nhiều cay đắng cũng chỉ vì những suy nghĩ tiến bộ của mình, mà người đời dạo đó không chịu hiểu cho. Hiện nay, tại Paris ( thủ đô nước Pháp ) vẫn còn bia mộ của Lamarck. Ðó là kiến trúc bằng đá, tạc cảnh tượng lamarck mù lòa và tiều tụy, đang hấp hối trong vòng tay người con gái hiếu thảo ( vốn là thư ký và cộng tác viên của ông vào cuối đời, khi ông mù lòa Ông làm việc ở bảo tàng lịch sử tự nhiên Paris. Ông rất quan tâm đến việc phân loại các loài sinh vật. Ông tự hỏi tại sao trong thiên nhiên có nhiều loài như vậy, có thể nói rằng chúng nhiều không kể xiết. Từ loài côn trùng cho đến loài bò sát, loài chim, loài cá, loài có vú... Hàng nghìn con vật khác nhau trong mỗi loài. Có loài có vú mà không có sừng. Có loài có vú lại sống được dưới nước. Có loài chim cánh cụt có loài chim cánh dài cả sải tay... Lamarck xếp bốn loài động vật đầu tiên của Linnaeus (thú, chim, bò sát và cá) vào nhóm động vật có xương sống, ông gọi hai lớp khác (côn trùng và giun) là nhóm động vật không xương sống. Khi công nhận giữa hai lớp côn trùng và lớp giun (ví dụ, ông hiểu rằng không thể xếp nhện 8 chân với côn trùng 6 chân, và mực với sao biển). Lamarck đã có công phân loại các động vật đó và đưa vào một trật tự tạm thời đạt đến mức phân loại của Aristot. Trong những năm (1815 -- 1827), đã xuất bản 7 tập chủ yếu của Lamarck về Lịch sử tự nhiên của động vật không xương sống, trong đó ông đã mô tả động vật không xương sống, nhiều lần Lamarck đã ngẫm nghĩ về xác suất của quá trình tiến hóa. Vào năm 1801, lần đầu tiên ông đã trình bày sự suy nghĩ của ông về tiến hóa của sinh vật và phát triển những suy nghĩ đó trong công trình chính của mình: Triết học của động vật học (1809). Lamarck đã đề xuất giả thiết rằng một cơ quan nào đó luôn luôn được sử dụng thì kích thước và khả năng hoạt động của nó tăng lên; ngược lại cơ quan vô dụng thì TheGioiEbook.com
Lược sử sinh học 25 đi đến thoái hóa; những biến đổi đó do tác nhân bên ngoài gây ra. Theo Lamarck sự biến đổi đó có thể di truyền đến đời sau (cái gọi là dấu hiệu tập nhiễm). Ví dụ: thật dể dàng hình dung ra một loại sơn dương nào đó, cần với tới những lá ở trên cây, con vật phải dùng hết sức vươn dài cổ, đồng thời chân và lưỡi cũng kéo dài thêm. Kết quả là những bộ phận đó của cơ thể trở nên dài hơn và Lamrcak phỏng đoán, những cái đó đã truyền lại cho đến đời sau, thế hệ này phát triển và hoàn thiện những đặc điểm kế thừa ấy. Như thế là dần dần con sơn dương đã biến thành con hươu cao cổ. Người ta không thừa nhận những học thuyết của Lamarck, vì nó không có những bằng chứng xác đáng về sự di truyền các dấu hiệu tập nhiễm. Thật vậy những dấu hiệu lúc bấy giờ chưa chứng tỏ rằng các dâu hiệu tập nhiễm không di truyền. Thậm chí nếu chúng di truyền được thì chỉ đối với những tình trạng bị sự cố gắng của ý chí. Tác dụng vào giống như kiểu vươn dài của cái cổ con vật. Nhưng khi ấy làm sao giải thích sự xuất hiện màu sắc bảo vệ - các chấm lốm đốm, trên da của con hươu cao cổ? Bằng cách nào mà màu sắc bảo vệ của con sơn dương không còn chấm màu này? Có thể giả thiết là tổ tiên của hươu cao cổ đã cố gắng biến thành hươu cao cổ có đốm hay không? IV. NHỮNG TIỀN ĐỀ ĐỊA CHẤT Jem Hieton ( 1726-1792 ), thầy thuốc người Scotland, rất say mê địa môn chất học, năm 1785 đã xuất bản cuốn sách Lý thuyết về trái đất, ông đã chứng minh tác dụng của nước, gió và khí hậu làm thay đổi bề mặt của Trái đất chậm chạp như thế nào? Ông thừa nhận quá trình ấy diễn ra với tốc độ không đổi( đồng điệu) và đối với những thay đổi khổng lồ như quá trình hình thành sông núi cần có thời gian rất lâu dài, vì thế tuổi của hành tinh chúng ta phải tính bằng nhiều triệu năm. Lúc đầu quan niệm của Hieton là quan niệm đối kháng với những người cùng thời. Nhưng phải thừa nhận rằng quan niệm ấy đã giải thích được di tích của các sinh vật hóa thạch, mà các nhà sinh học đặc biệt quan tâm. Nếu chấp nhận giả thiết của Hieton là đúng thì những hóa thạch đó đã nằm trong các lớp đất từ lâu lắm rồi, trong thời gian đó các chất khoáng ở chung quanh đã thay thế những chất có trong vật hóa thạch. Nhà đo đạc người Anh-kỹ sư William Smith (1769-1839) đã đưa ra những quan niệm mới có liên quan đến việc phát hiện các sinh vật hóa thạch. Khi kiểm tra các công trình xây dựng kênh đào ở khắp mọi nơi lúc bấy giờ và khi quan sát những công việc có liên quan đến việc đo đạc đất đai. Thậm chí Smith đã biết xác định các lớp đất rất khác nhau đặc biệt chỉ dựa vào những di tích sinh vật hóa thạch có trong các lớp đất ấy. TheGioiEbook.com
Lược sử sinh học 26 Nhà sinh học Pháp là Georges Lêopon Cuvier (1769-1832) đã đặc biệt chú ý đến hóa thạch. Ông đã nghiên cứu cấu tạo của những động vật khác nhau, so sánh chung một cách tỉ mỉ ghi chép những đặc điểm giống hoặc khác nhau. Có thể coi Cuvier là người sáng lập giải phẩu học so sánh. Những nghiên cứu đó giúp Cuvier nắm được mối tương quan giữa các bộ phận khác nhau của cơ thể sinh vật, cho phép ông kết luận dễ dàng các loại xương khác nhau, về kiểu nối của bắp thịt với xương, thậm chí nhận xét về tòan bộ cơ thể mà chỉ dựa vào một cái xương nhỏ riêng biệt. Cuvier đã hòan chỉnh hệ thống phân loại của Linnaeus, sau khi đã xếp các lớp của hệ thống này vào những đơn vị phân loại lớn hơn. Cũng như Lamack, ông đặt tên cho một số đơn vị phân loại đó là động vật có xương sống. Nhưng Cuvier không xếp tất cả những động vật còn lại vào 1 nhóm lớn. Trong nhóm động vật không xương sống, ông chia ra 3 nhóm phụ: chân đốt (động vật có bộ xương ngoài và chân chia đốt như côn trùng và thân giáp), thân mềm (động vật có vỏ, không có chân chia đốt như trai ốc) và động vật toả tia(tất cả động vật không xương sống còn lại). Cuvier gọi những nhóm lớn ấy là ngành. Thời bấy giờ người ta đã biết trên 30 ngành thực vật và động vật. Ngành động vật có xương sống đã mở rộng giới hạn của mình: sau khi người ta đưa vào đó một số động vật nguyên thuỷ không có cột sống, ngành này mang tên là ngành động vật có dây sống. Khi nghiên cứu giải phẫu so sánh, Cuvier dựa vào các nguyên tắc phân loại của mình: cũng như Linnaeus, chẳng những ông căn cứ vào những nét giống nhau bên ngoài, mà ông còn dựa vào những dấu hiệu chứng tỏ mối quan hệ giữa cấu trúc và chức năng. Cuvier đã áp dụng nguyên tắc phân loại đó chủ yếu đối với động vật; và vào năm 1810, nhà thực vật học Thụy sĩ Augustin Piramut de Candolle( 1778-1841) đã áp dụng nguyên tắc đó để phân loại thực vật. Cuvier không thể không đưa ra cả những động vật hóa thạch vào hệ thống phân loại của mình. Trên cơ sở những bộ phận riêng biệt của con vật, ông có căn cứ để dừng lại 1 sinh vật hoàn chỉnh; ông tìm ra ở các hóa thạch những dấu hiệu cho phép xếp chúng vào ngành này hoặc ngành khác 1 cách chính xác và thậm chí còn cho phép xác định vị trí phân loại của chúng trong 1 nhóm phụ thuộc 1 ngành nhất định. Như vậy, Cuvier đã mở rộng khoa học trở về quá khứ xa xưa sau khi đặt nền tảng cho cổ sinh vật - khoa học về những sinh vật sống trong quá khứ. Nhưng những quan điểm lý luận của Cuvier lại mâu thuẩn gay gắt với những sự kiện người ta thu được. Theo Cuvier, Trái đất có những tai biến lớn diễn ra theo chu kỳ, tất cả những sinh vật bị tiêu diệt trong thời gian tai biến. Sau đó lại xuất hiện những dạng sống mới khác hẳn với những dạng sống đã có trong lần tai biến trước. Những sinh vật sống hiện nay (trong số đó kể cả con người) đã được hình thành sau lần tai biến cuối cùng. Theo giả thuyết ấy, người ta không cần phải chấp nhận quá trình tiến hóa của sinh vật để giải thích sự có mặt của các hóa thạch. Nhưng do vì người ta ngày càng phát hiện TheGioiEbook.com
Lược sử sinh học 27 thêm những hóa thạch ngày càng mới hơn, cho nên vấn đề trở nên phức tạp thêm: một người nào đó kế tục Cuvier đã cho rằng có sự tồn tại của 27 lần tai biến xảy ra trên trái đất. Năm 1830 nhà địa chất học - Chales Lawrence bắt đầu xuất bản tác phẩm gồm 3 tập Những cơ sở địa chất học. Cuốn sách Lawrence xuất hiện đã giáng một đòn chí tử vào thuyết tai biến. Thành lũy khoa học cuối cùng của học thuyết phản tiến hóa. Như vậy vào khoảng giữa thế kỷ XIX, người ta đã chuẩn bị và dọn xong mảnh đất để xây dựng một học thuyết khoa học về tiến hóa. TheGioiEbook.com
Lược sử sinh học 28 CHƯƠNG V: HÓA HỌC CỦA TẾ BÀO I. CHẤT KHÍ VÀ SỰ SỐNG II. CÁC HỢP CHẤT HỮU CƠ III. MÔ VÀ PHÔI I . CHẤT KHÍ VÀ SỰ SỐNG Nhà nghiên cứu tự nhiên học người Pháp là Rơne Anthony Reomuya (1683 - 1758 ) đã tìm ra con đường để giải quyết vấn đề này. Ông cho một miếng thịt vào trong một ống kim loại nhỏ bịt kín hai đầu bằng lưới sắt => cho chim Kiền kiền nuốt cái ống đó => Ống này giữ cho thịt khỏi bị cọ xát có tính chất lý học, còn lưới sắt không ngăn cản dạ dày chảy vào ống. Thông thường chim Kiền kiền thảy thức ăn không tiêu ra ngoài, lần nó thải cái ống sắt và thịt ở trong ống đã bị tiêu hóa một phần. Ví du û2: Ông đặt bọt bể vào trong ống kim loại. Sau khi ống này qua dạ dày, ông lấy bọt bể ra và vắt lấy dịch dạ dày. Trộn dịch này vào thịt. Thịt bị tan dần. => Người ta đi đến một kết luận: tiêu hóa là một quá trình hóa học. Như vậy vai trò của của hóa học trong quá trình sống được chứng minh một cách triệt để. Năm 1727, nhà thực vật kiêm hóa học Anh Stephen Heles (1677- 1761) một trong những người theo hướng thực nghiệm sinh học đã viết cuốn sách nêu những thí nghiệm về sự thay đổi nhịp điệu sinh trưởng của thực vật và áp suất của các chất dịch. Trên thực tế người ta có thể công nhận Heles là người sáng lập ra sinh lý học thực vật. Khi nghiên cứu thực nghiệm các chất khí khác nhau Heles đầu tiên đã xác nhận các chất khí (khí carbonic - CO2 ) theo cách nào đó đã tham gia vào quá trình dinh dưỡng của thực vật. Chính vì vậy, ông đã thay đổi quan niệm: mô thực vật chỉ hình thành từ nước như Van Henmon đã xác định. Nhà hoá học Anh là Joseph Priestley ( 1733 - 1804 ) đã hoàn thành bước tiếp theo vào nữa thế kỷ sau Năm 1774, ông đã phát hiện ra oxy. Ông nhận thấy oxy dùng để thở, làm tăng hoạt tính động của động vật và thực vật, có khả năng tăng hàm lượng oxy trong không khí. Nhà nghiên cứu tự nhiên kiêm thầy thuốc Hà Lan là Jan Ingenhousz (1730 - 1799) đã khẳng định rằng thực vật sử dụng khí carbonic và hình thành oxy chỉ xảy ra ngoài sáng. Nhà hóa học vĩ đại Pháp tiêu biểu cho thế kỷ đó là Anthony Lorance Lavoisier (1743 - 1794) đã nêu ý nghĩa to lớn của những đo đạc TheGioiEbook.com
Lược sử sinh học 29 chính xác trong hóa học và ông đã dùng những đo đạc đó làm nền tảng cho lý thuyết về sự cháy - các hợp chất hóa học cháy với oxy có trong không khí. Lavoisier đã thử áp dụng hóa học mới vài sinh học. Ngọn nến cháy phải cần đến oxy và thải khí carbonic - CO2, được tạo thành bằng con đường kết hợp carbon của nến cháy với oxy của không khí, ngọn nến bị tắt dưới cái chụp thủy tinh khi tất cả hoặc gần cả lượng oxy dưới cái chụp ấy bị tiêu thụ hết. Cũng như trường hợp đó, con chuột sẽ ngạt thở và chết khi sử dụng hết khí oxy và thải khí carbonic ( CO2 được tạo thành do carbonic trong mô chuột kết hợp với oxy trong không khí). Như vậy thực vật hấp thụ O2 và thải CO2 . Bằng cách đó giữ được sự cân bằng hóa học trong khí quyển là 21% oxy và 0,03% khí carbonic. Trên cơ sở những sự kiện ấy, Lavoisier giả thiết hô hấp là một dạng cháy. Ngoài ra trong các thí nghiệm của Lavoisier: ngọn nến và con chuột khi sử dụng một lượng oxy nhất định đã thải ra một nhiệt lượng tương ứng. Kỹ thuật cân đo trong những thí nghiệm ấy cho phép thu được những kết quả gần đúng, nhưng dù sao chúng cũng chúng cũng khẳng định những quan điểm khoa học Lavoisier. Ðiều đó đã cũng cố mạnh mẽ quan niệm duy vật về sự sống vì nó chứng minh ở vật sống và vật không sống chỉ xảy ra quá trình hóa học duy nhất, lẽ tất nhiên chỉ có một số quy luật điều khiển chúng mà thôi Năm 1807, nhà vật lý học kiêm thầy thuốc Anh là Thomas Yang (1773 - 1829) đề nghị gọi hiện tượng mà kết quả của hiện tượng đó sinh ra công bằng thuật ngữ Năng lượng. Ðến năm thứ 40 của thế kỷ XIX, ít nhất có một nhà Bác học Anh là June (1818 - 1889) đã tìm ra định luật bảo toàn và chuyển hóa năng lượng. Theo định luật này thì: một dạng năng lượng này có thể chuyển biến thành một dạng năng lượng khác, nhưng lúc đó tổng số năng lượng không giảm và cũng không tăng. Sự kiện động vật không thể tồn tại nếu không thường xuyên nhận được năng lượng từ thức ăn tự do, nó đã chỉ rõ rằng các quá trình sống không thể tạo ra được năng lượng từ cái hư vô. Thực vật không sử dụng thức ăn và hít thở như động vật được, nhưng mặt khác chúng không thể tồn tại nếu không tiếp nhận năng lượng ánh sáng theo chu kỳ. Maie khẳng định là nguồn gốc của các dạng năng lượng khác nhau trên trái đất là do mặt trời phát ra ánh sáng và nhiệt. Ðó cũng chính là nguồn năng lượng cần thiết cho thực vật, cần thiết đối với động vật (tất nhiên đối với con người). Khả năng áp dụng định luật bảo toàn năng lượng đối với thiên nhiên hữu sinh và thiên nhiên vô sinh chỉ được hoàn toàn xác nhận vào nữa thế kỷ XIX. TheGioiEbook.com
Lược sử sinh học 30 II . CÁC HỢP CHẤT HỮU CƠ Năm 1827, thầy thuốc người Anh là William Porount (1785 - 1850) lần đầu tiên các chất hữu cơ thành ba nhóm. Ngày nay chúng ta gọi các nhóm chất đó là gluxit ( chất đường), lipit ( chất mỡ ), protit ( chất đạm). Gluxit ( đường, tinh bột, xenluloza... ) cũng như lipit chỉ cấu tạo từ carbon, hydro và oxy, còn lipit rất nghèo oxy. Ngoài ra, khác với lipit, nhiều gluxit hòa tan được trong nước. Protit là chất phức tạp nhất, dễ bị phá hủy nhất và đặc trưng nhất cho sự sống. Ngoài thành phần carbon, hydro và oxy, protit còn chứa nitơ và lưu huỳnh. Chất đạm (protit hòa tan trong nước lạnh, bị đóng cục và thậm chí không hòa tan khi bị đun nhẹ. Lúc đầu, người ta gọi protit là Albumin, và albumin - lòng trắng trứng , là chất protit được nhiều người biết hơn cả. Năm 1838 nhà hoá học Hàlan Jera John Munde (1802 - 1880) đã gọi albumin là protein - chất quan trọng số một. Các nhà sinh lực luận đã đặt hy vọng đặt biệt vào chính phân tử Protit. Nhưng các thành tựu của hóa học hữu cơ đã tạo điều kiện cho quan điểm tiến hóa luận phát triển. Người ta khẳng định rằng mọi sinh vật được cấu tạo từ một số loại chất hữu cơ - gluxit, lipit, protit, và mặc dù có sự khác biệt giữa các loài với nhau, song sự sai khác đó chỉ mang đặc tính thứ yếu. Cây dừa và con bò sữa hết sức khác nhau, nhưng người ta hầu như không phân biệt được mỡ của quả dừa với mỡ của sữa bò. Ði xa hơn nữa các nhà hóa học ở giữa thế kỷ XIX hiểu rõ ràng gluxit, lipit và protit, có cấu trúc rất phức tạp và trong quá trình tiêu hóa thức ăn, các chất đó đã bị phân giải thành các viên gạch tương đối đơn giản. Ở mọi loài sinh vật, những viên gạch đó đều giống nhau, và chỉ khác nhau về cách kết hợp. Một sinh vật này có thể sử dụng thức ăn khác hẳn thức ăn của các sinh vật khác (ví dụ: người ăn tôm hùm, còn bò sữa thì ăn cỏ), nhưng cả hai trường hợp, thức ăn đều bị phân chia thành những viên gạch như nhau mà cơ thể sinh vật có thể hấp thụ được; sau khi hấp thụ, sinh vật sắp xếp lại những viên gạch ấy thành các chất phức tạp riêng cho mình. Nhưng bởi vì sự sống xuất phát từ quan điểm hóa học là thống nhất trong mọi biểu hiện đa dạng bề ngoài của sinh vật, cho nên những biến đổi tiến hóa từ loài này thành loài khác, về thực chất, chỉ động chạm đến chi tiết chứ không đòi hỏi sự xây dựng lại về cơ bản. Bản thân luận điểm đó đã chứng minh cho học thuyết tiến hóa. III . MÔ VÀ PHÔI TheGioiEbook.com
Lược sử sinh học 31 Nhà sinh lý học người Nga, viện sĩ Caspa Fridrikh Volf (1733 - 1794) đã mở đầu trận tấn công quyết định chống lại học thuyết tiến thành luận. Trong luận văn tiến sĩ ( 1759 ) của mình, Volf đã mô tả tỉ mĩ sự phát triển của hoa và lá cây. Ông nhận xét rằng chồi mầm, tức là điểm sinh trưởng, do những cấu trúc chưa phân hóa đồng nhất hợp thành. Nhưng khi sinh trưởng thì các mô ấy phân hóa, một số thành hoa, một số khác thành lá. Tiếp đó ông đã mở rộng kết luận đó sang cả phạm vi động vật. Ông vạch rõ rằng: những mô chưa phân hóa của phôi trứng gà dần dần sẽ chuyển thành các cơ quan nội tạng. Lý luận phát triển do Volf nêu lên được gọi là thuyết biểu sinh (William Harvey đã dùng danh từ này từ năm 1651). Nhà động vật học Pháp là Etien Jofrua Xanh I ler (1772 - 1844) đã bổ sung bằng những bằng chứng cho thuyết biểu sinh. Khi tạo điều kiện không bình thường với sự phát triển của phôi gà, ông đã thu được một con gà quái hình. Ðó là những thí nghiệm đặt nền móng cho phôi sinh học thực nghiệm. Nhờ đó nhà phôi sinh học người Ðức là Wilhelm Roux (1850 - 1924) và những cộng sự dựa trên sự nghiên cứu phát triển cá thể của nhiều loài động vật đã chứng minh rằng tất cả những biến đổi xảy ra trong sự phát triển phôi là do kết quả của những tác động bên trong và bên ngoài. Ngay cả những sinh vật đã phát triển đầy đủ cũng không khác nhau đến mức thoạt nhìn ta đã có thể phân biệt và nhận ra được. Trong những năm cuối đời ngắn ngủi, thậm chí thiếu cả kính hiển vi, thầy thuốc người Pháp là Mari France Xavie Bichat (1771 - 1802) đã phát hiện ra rằng các cơ quan khác nhau được cấu tạo từ nhiều yếu tố hợp phần không giống nhau về hình dạng. Ông đã gọi những yếu tố thành phần này là mô và như vậy ông đã đặt nền tảng cho mô học (tổ chức học ) - khoa học nghiên cứu về mô Sau đó các nhà khoa học, nghiên cứu mô sống dưới kính hiển vi, đã phát hiện ra mô sống cũng có cấu tạo bằng các yếu tố cực nhỏ có thành (vách) bao bọc. Nhưng bên trong các mô sống các yếu tố đó chứa đầy chất đông sền sệt mà nhà sinh lý học Tiệp Khắc là Jean Purkinje ( 1787 - 1869) gọi là chất nguyên sinh vào năm 1839 (dịch từ chữ Hylạp: protos). Nhà thực vật học người Ðức là Hugo Fonbon (1805 - 1852) đã dùng danh từ này để gọi cho bất kỳ chất nào cấu tạo nên mô, còn các yếu tố của mô sống vẫn được gọi là các tế bào. Sau đó không bao lâu các nhà sinh học đã đã khám phá ra là tế bào dứt khoát có ở tất cả các mô sống. Năm 1838, nhà thực vật học Ðức là Matthias Jakop Schleiden (1804 - 1881) đã cho rằng tất cả thực vật đều có cấu tạo tế bào và tế bào là TheGioiEbook.com
Lược sử sinh học 32 đơn vị cấu trúc chủ yếu của sự sống. Là yếu tố nhỏ nhất cấu tạo nên một cơ thể hoàn chỉnh. Ðến năm sau, nhà sinh lý học Ðức Theodor Schwann (1810 - 1881) đã mở rộng và bổ sung nhận định đó. Ông đi đến kết luận là đối với động vật và thực vật chỉ vốn có một quy luật duy nhất là cấu tạo từ các tế bào, từng tế bào có màng bao bọc cách biệt với thế giới bên ngoài, và những mô khác nhau do Bisa mô tả được cấu tạo từ những tế bào chuyên hóa đặc biệt. Người ta đều công nhận Schwann và Schleiden là những người sáng lập ra học thuyết tế bào, mặc dù nhiều nhà khoa học khác cũng đã đóng góp công sức vào học thuyết này. Như vậy tế bào học - khoa học về tế bào đã được hình thành. Nhà động vật học Ðức Cac Theodor Enet Zibotdle (1804 - 1885) đã rút ra kết luận đó. Năm 1845, ông đã xuất bản cuốn sách về giải phẩu so sánh, trong đó chứng minh một cách khá chính xác rằng động vật nguyên sinh là những cơ thể nhỏ bé có cấu tạo đơn bào mà lần đầu tiên Leeuwenhuck đã phát hiện được. Mỗi cơ thể sinh vật như vậy có thành tế bào bao bọc và có tất cả những chức năng sống chủ yếu. Nó bắt nuốt thức ăn, tiêu hóa, đồng hóa thức ăn và ngay sau đó bài tiết chất thải ra ngoài. Nhà sinh vật học Nga - Karl Makximovits Ber (1791 - 1871) đã phát hiện ra trứng của thú, sau khi uốn nắn quan điểm sai lầm trước kia cho rằng cả nang Graf là một cái trứng, ông đã theo dõi bằng cách nào trứng biến thành một cơ thể sống độc lập. Mười năm sau đó ông đã xuất bản tác phẩm lớn gồm hai tập về vấn đề này. Và do đó ông là người đặt nền móng cho phôi sinh học - nghiên cứu về sự phát triển của phôi động vật. Ber đã khôi phục học thuyết biểu sinh của Volf sau khi chứng minh tuyệt tác tỷ mỉ học thuyết này. Ông chứng minh rằng trứng đang phát triển tạo thành một số lớp mô, chưa phân hóa, mỗi lớp là khởi sinh của các cơ quan chuyên hóa khác nhau. Nhà bác học gọi các lớp phát sinh đó là những lá phôi. Người ta đã xác định được sự hình thành 3 lá phôi là đặc trưng cho tất cả những loài động vật có xương sống. Robe Remac (1815 - 1865), thầy thuốc Ðức đã đặt tên cho ba lá phôi đó và vẫn được giữ mãi cho đến nay: ngoài bì (lá phôi ngoài), trung bì (lá phôi giữa) và nội bì (lá phôi trong). Nhà sinh lý học Thụy sĩ là Rudonf Albercht Koelliker (1817 - 1905) trong những năm 40 của thế kỷ XIX đã chứng minh rằng tất cả trứng lẫn tinh trùng cũng đều là tế bào. Sau đó nhà động vật học người Ðức là Car Kekenbaur (1826 -1 903) đã chứng minh rằng thậm chí trứng chim lớn cũng là một tế bào. Khi tinh trùng kết hợp với trứng, trứng được thụ tinh cũng chỉ là tế bào. Sự kết hợp hoặc thụ tinh là khởi đầu cho quá trình phát triển phôi. Lần đầu tiên vào năm 60 của thế kỷ XIX, nhà động vật học Nga là Alexander Onufrievis Kovalevxki (1840 - 1901) đã nghiên cứu và mô TheGioiEbook.com
Lược sử sinh học 33 tả động vật nguyên thủy đó. Dây sống ở động vật có xương sống được thay thế rất nhanh bằng cột sống gồm các đốt sống. Những động vật có xương sống và cả một nhóm nhỏ những động vật không có xương sống được gộp vào thành động vật có dây sống. Trong quá trình phát triển phôi ở tất cả động vật có xương sống (thậm chí cả người nữa ) dây sống chỉ tồn tại trong thời gian rất ngắn. Ðiều đó chứng minh sự thống nhất về nguồn gốc của tất cả những động vật có xương sống là từ những tổ tiên nguyên thủy có dây sống nào đó. Từ những người đại diện thuộc mọi khuynh hướng trong sinh học - giải phẩu học so sánh, cổ sinh vật học, hóa sinh học, mô hocü, tế bào học và phôi học - thoạt tiên vang lên những tiếng nói rụt rè, nhưng sang thế kỷ XIX mới có tiếng nói ngày càng khẩn thiết hơn về sự tất yếu cần phải thừa nhận quan niệm tiến hóa. Vấn đề chỉ còn nhận thức quá trình tiến hóa được thực hiện bằng cách nào? TheGioiEbook.com
Lược sử sinh học 34 CHƯƠNG VI: TIẾN HÓA I. MỞ ĐẦU II. CÁC QUAN ĐIỂM DUY TÂM III. CÁC QUAN ĐIỂM DUY VẬT I. MỞ ÐẦU Chữ Evolutio- tiến hóa có nghĩa là dãn ra hay mở ra, là sự chuyển một cách dần dần có quy luật từ trạng thái này qua trạng thái khác theo một hướng nhất định ngày càng hoàn thiện hơn. Từ giữa thế kỷ XVIII kéo theo hơn 100 năm đã diễn ra một cuộc cách mạng thực sự trong quan điểm của nhân loại rằng con người không phải là trung tâm của vũ trụ, rằng thế giới vật chất bao quanh con người không phải là bất biến, mà thay đổi dần dần với thời gian, tức trải qua một quá trình tiến hóa lâu dài. Khái niệm tiến hóa dần dần ngự trị trong khoa học và quan niệm hiện nay cho rằng toàn bộ thế giới vật chất gồm vũ trụ, các Vì Sao, Quả Ðất và tất cả các sinh vật đều là kết quả của một quá trình tiến hóa lâu dài không theo một chương trình tiền định mà diễn ra theo các quy luật tự nhiên thông thường của vật chất. Ðiều này đúng cho sự tiến hóa của vũ trụ và sự tiến hóa của sinh học. II. CÁC QUAN ÐIỂM DUY TÂM 1. Thần tạo luận ( creactionism): Platon (427 - 347 trước công nguyên) nhà triết học duy tâm cổ Hy Lạp được coi là người nêu ra quan điểm này. Theo Platon thì những ý niệm (edios), tức là nguyên hình của mọi sự vật, tồn tại một cách độc lập với những sự vật đó. Sự vật nhờ có ý niệm mới tồn tại được. Vật chất chỉ là bóng của ý niệm. Cây, ngựa, nước... là do ý niệm siêu tự nhiên về cây, ngựa, nước ... sinh ra. Sự vật chỉ là phản ánh của những ý niệm, là cái bóng của các hình chưa hoàn thiện. Khái niệm - ý niệm của Platon là cơ sở triết học cho quan niệm sai lầm lớn là quan niệm kiểu hình mẫu. Theo quan niệm này thì tính đa dạng quan sát được của thế giới không hiện thực gì hơn những hình ảnh của các đối tượng nào đó ở trên một bức vách hang động, như Platon diễn tả một cách hình ảnh. Chỉ những ý niệm cố định và bất biến mới là cơ sở của toàn bộ tính đa dạng quan sát được và đó là những ý niệm duy nhất và ổn định. 2. Mục đích luận ( Theleogy ): TheGioiEbook.com
Lược sử sinh học 35 Aristotle (384 - 322 TCN) là học trò của Platon. Ông được đánh giá là nhà tư tưởng vĩ đại nhất của thời cổ. Ông đã phê phán lý luận duy tâm về các ý niệm của Palton. Ông có nhiều quan điểm duy vật và đóng góp nhiều cho sinh học. Quan điểm duy tâm của ông biểu hiện rõ ở mục đích luận. Theo Aristotle tất cả trong thiên nhiên đều tuân theo một hướng duy nhất là tiến tới đạt được hình thức lý tưởng. Tất cả đều thực hiện theo những mục đích cuối cùng Ví dụ - Ở người hai mắt nằm phía trước và vận động thực hiện về phía trước và cần thấy sự vận động hướng tới đâu. Hai lỗ tai nằm ở hai bên đầu vì nghe từ mọi phía - Ở động vật môi tồn tại để bảo vệ răng, ở người mức độ cao hơn để tạo tiếng nói. Do có tứ chi nên con người có hai tay. Vật có giá trị được đặt ở chỗ có gía trị nên tim nằm ở giữa cơ thể. Ăng-Ghen mỉa mai rằng Theo các nhà mục đích luận thì mèo sinh ra là để ăn chuột, chuột sinh ra là để mèo ăn và toàn bộ giới tự nhiên sinh ra là để chứng minh trí tuệ của Chúa sáng tạo. Ða số các nhà triết học lớn ở các thế kỷ XVII, XVIII, và XIX đã bị ảnh hưởng của các triết học duy tâm của Platon và dạng cải biến của nó là do Aristotle nêu ra. 3. Tiên hình luận ( Preformism) thế kỷ XVII và thế kỷ XVIII. Thuyết này ra đời sau khi phát minh ra kính hiển vi. Cuối thế kỷ XVII, Malpighi đã công bố chi tiết sự phát triển của phôi gà. Tuy nhiên một quan sát sai lầm trứng gà chưa thụ tinh làm ông hướng về thuyết tiên hình luận cho rằng trong phôi đã chứa sẵn một cơ thể thu nhỏ và sự phát triển chỉ là tăng kích thước. Ông Malpighi và một số khác theo phái Ovism (chữ La tinh Ovum - trứng) cho rằng cơ thể thu nhỏ nằm trong trứng. Mặt khác, ông Leeuwenhuck, người có công phát hiện tinh trùng ở người cho rằng bào thai đã có sẵn trong tinh trùng gọi là phái animaculium (từ chữ Latinh animaculum - động vật bé nhỏ). Hai phái đã tranh cãi với nhau trong một thời gian dài. Khó khăn lớn nhất mà những người theo tiên hình luận khó giải thích là các hiện tượng di truyền và biến dị. Theo tiên hình luận các cá thể mới không thể khác với bố mẹ được. Trong khi đó trong thời cổ đại người ta biết rằng con cái giống cả cha lẫn mẹ đôi khi chẳng giống ai. TheGioiEbook.com
Lược sử sinh học 36 Ông Leibiiz một nhà triết học duy tâm và toán học và người kết tục ông là Charle Bonne người Thụy sĩ đã nêu lên thuyết thang sinh vật. Ông Bonne là người theo tiên hình luận nhưng thuyết thang sinh vật có biểu hiện quan điểm tiến hóa. Người º Orangutan º Khỉ º Thú º Chim º Cá º Côn trùng º Thực vật º Tảo đá º Ðá º Ðất º Nước º Không khí º Lửa º Nguyên tử º Hình: Các nấc thang chính trong thang sinh vật của Bonne . ( Trích trong giáo trình: Tiến hóa - GS Phạm Thành Hỗ ) 4. Thuyết tai biến: TheGioiEbook.com
Lược sử sinh học 37 Thuyết này thể hiện quan điểm của nhà tự nhiên học Pháp Cuvier (1769 - 1832). Dựa vào các mẫu xương thu được của các động vật cổ xưa thời đệ tam. Cuvier đã mô tả phục hồi được nhiều dạng như thằn lằn bay, các bò sát cổ ... Ông được coi là người sáng lập ra thuyết cổ sinh học ( Paleonthology ) và giải phẫu so sánh. Nhờ công trình của Cuvier và nhiều nhà khoa học khác, thời đó có thể rút ra một số điểm như sau: - Một thời nào đó trên trái đất có sự sống. - Sự sống xuất hiện trên hành tinh vào thời gian xa xưa ở dạng sinh vật đơn giản - Các dạng sinh vật tìm thấy ở các lớp đất địa chất mới không thấy có ở các lớp cổ xưa hơn. Chứng tỏ cùng với thời gian có nhiều loài mới xuất hiện. - So sánh đối chiếu các dạng hóa thạch với nhau cho thấy những sinh vật xuất hiện về sau càng giống với các sinh vật ngày nay hơn. Mức tổ chức được nâng cao dần. Rõ ràng những số liệu thu được là bằng những chứng rất tốt cho học thuyết tiến hóa. Tuy nhiên Cuvier đã giải thích khác đi. Căn cứ theo một số dữ liệu địa chất, Cuvier cho rằng thế giới sinh vật biến đổi một cách đột ngột tức thời không có chuyển tiếp. Có các dấu vết với động vật cạn nằm dưới các lớp địa chất của biển, còn các dấu vết động vật biển có thể nằm trên cạn. Ông cho rằng có nhiều tai biến (Catastrophe) đã xảy ra như các sinh vật cạn bị chìm xuống nước, các sinh vật nước bị đưa lên cạn... Có học trò của Cuvier tính rằng có 26 tai biến 27 sáng tạo lại xảy ra trong lịch sử quả đất. 5. Sinh lực luận (Vitalism): Ðây là thuyết duy tâm phổ biến ở thế kỷ XIX cho rằng không có lực sống (vitas thì không có hiện tượng sống không có sự tổng hợp chất hữu cơ. Vào thời gian này nhiều nghiên cứu sinh lý hóa giải thích các hiện tượng sống bằng các quan điểm vật lý hóa học thông thường. Như Lavoisier đã so sánh sự oxy hóa với thở trong cơ thể sinh vật. Công trình tổng hợp nhân tạo chất urea cho thấy chất hữu cơ có thể tổng hợp ngoài cơ thể sinh vật. Tóm lại, các quan điểm duy tâm vì cho rằng thế giới sinh vật có được do những nhân tố siêu nhiên như Tạo hóa..., các quan điểm này cũng siêu hình vì chưa thể hiện mối liên hệ biện chứng giữa các sinh vật. TheGioiEbook.com
Lược sử sinh học 38 III. CÁC QUAN ÐIỂM DUY VẬT 1. Thuyết âm dương: Các quan điểm duy vật về sự phát triển của tự nhiên cũng đã có tự lâu đời. Ở Ấn Ðộ cổ đại, Trung Quốc cổ đại, cổ Hy Lạp - La mã... nhiều nhà triết học cũng đã có những quan điểm duy vật về sự phát triển của thiên nhiên. Thời cổ Trung Quốc thuyết âm dương ghi trong sách Nội kinh (2.700 năm TCN) đã giải thích nguồn gốc phát sinh và nguyên nhân phát triển của vạn vật, hiện tượng tự nhiên kể cả các biểu hiện sinh lý trong cơ thể con người bằng sự tương tác giữa hai nguyên lý độc lập là âm và dương. Âm dương tương tác ra ngũ hành: kim, mộc, thủy, hỏa, thổ. Ngũ hành tương tác sinh ra vạn vật ( Tài thiên đại thánh). 2. Thuyết đạo: Thuyết đạo của Lão tử ( thế kỷ thứ III trước công nguyên) quan niệm sự vận động của giới tự nhiên, và sinh hoạt của con người đi theo một con đường nhất định gọi là đạo, không cần đến bất cứ một lực lượng siêu hình tự nhiên nào. Trang tử ( 399 - 186 trước công nguyên ) đã nêu lên những phỏng đoán về sự phát triển của giới động vật từ những thể hữu cơ nhỏ nhất đến con người. 3. Các quan điểm thời cổ Hy-Lạp: Các nhà triết học cổ Hy-Lạp như Heraclite (530 - 470 TCN) Democrite (460 - 370 TCN), Empedocle (490 - 43 TCN) đều có những quan điểm tiến hóa. Họ theo quan điểm nguyên tử luận (atomism) cho rằng toàn bộ thiên nhiên, bắt đầu từ những phân tử nhỏ nhất đến những vật thể vĩ đại nhất. Từ hạt cát đến con người đều trong sự xuất hiện và tiêu diệt vĩnh viễn, trong quá trình liên tục vận động biến đổi không ngừng. Họ cho rằng sự thống nhất của thế giới vật chất biểu hiện trong sự thống nhất cấu tạo của giới vô cơ và hữu cơ từ những phân tử nhỏ nhất đó là các nguyên tử.. Sự sống là sản phẩm tự nhiên của sự vận động các nguyên tử. Theo Heraclite tất cả thế giới sinh vật kể cả con người là sản phẩm biến thể của của lửa. Anaximandre de Milet (TK VI TCN) đã có suy nghĩ rằng con người có nguồn gốc từ động vật Empedocle dAgrigente có quan điểm kỳ lạ về sự hình thành các sinh vật. Những cái đầu không cổ xuất hiện trên trái đất, những cánh tay không vai, những con mắt di chuyển đó đây không có trán ... Những cơ quan rời rạc đó nhờ tác động của tình yêu đã gắn lại với nhau. Những cá thể không tốt bị loại bỏ (ví dụ: bò mang đầu người), còn những sinh vật hợp lý sẽ chiến thắng. Ở đây đã xuất hiện quan điểm chọn lọc tự nhiên sơ khai. TheGioiEbook.com
Lược sử sinh học 39 Lucrece, ở TK I TCN, cũng đã có đề cập tới đấu tranh sinh tồn ở thế giới sinh vật. Ông đã giải thích sự sinh sản của động vật chỉ bằng các quy luật tự nhiên. Tuy nhiên do trình độ khoa học thời cổ này còn hạn chế, số liệu còn ít nên thường là các suy diễn ngây thơ. 4. Biến hình luận: ( Transformism). Sau thời kỳ trung cổ và từ nưả sau thế kỷ XVIII sự ra đời của phương pháp so sánh trong sinh học đã hình thành nên các bộ môn hình thái học so sánh, phôi sinh học so sánh và sự phát triển của các bộ môn này đã tích lũy nhiều sự kiện mâu thuẫn với quan niệm sinh vật bất biến tạo điều kiện cho sự xuất hiện tư tưởng biến hình luận. Biến hình luận là lý do cho rằng dưới tác dụng của ngoại cảnh sinh vật đã biến đổi hình dạng, loài này có thể biến đổi thành loài khác. Biến hình luận đã ra đời trong trào lưu triết học duy vật Pháp là triết học tiên tiến nhất trong thế kỷ XVIII ở Châu Âu. Denis Diderot (1713 - 1784) là người đặt cơ sở triết học cho biến hình luận ở Pháp. Ông cho rằng vật chất không đồng nhất tạo ra khoáng vật, khoáng vật là cơ sở hình thành thực vật và thực vật là nguồn gốc sản sinh ra động vật. Ông còn cho rằng ảnh hưởng của ngoại cảnh đối với sự biến đổi tổ chức cơ thể sinh vật có thể lớn đến mức làm nẩy sinh các cơ quan mới và luôn luôn biến đổi chúng. Khác với tiến hóa luận, biến hình luận cho rằng các biến đổi diễn ra theo mọi hướng bất kỳ. G.L. Buffon là người đầu tiên công khai trình bày các quan niệm về biến hình luận. Buffon đã nêu lên khả năng biến đổi của các loài sinh vật và nguồn gốc động vật từ một số ít dạng nguyên thủy ông đã gắn lịch sử giới sinh vật và lịch sử quả đất. Khi quả đất nguội lại trong lòng đại dương có các phân tử sống (hữu cơ) khác với phân tử chết (vô cơ). Phân tử sống được hình thành từ phân tử chết dưới tác dụng của nhiệt độ và ánh sáng. Các hạt vật chất sống tác dụng với nhau tạo nên vố số các dạng sinh vật, chúng tiếp tục tác dụng nữa tạo nên các biến hình. Ðầu tiên xuất hiện sinh vật thủy sinh như ốc, cá về sau xuất hiện muôn vàn sinh vật do khí hậu, thức ăn, khác nhau và sự lai giống. Ngoại cảnh có thể biến loại này thành loại khác. Ông còn cho rằng ngựa và lừa có chung nguồn gốc. Thời gian cũng đóng vai trò quan trọng, là người thợ vĩ đại của thiên nhiên. Giữa thế kỷ thứ XVIII, một nhà khoa học Pháp ông Pierre de Maupertuis đã có quan niệm rõ ràng về các quá trình đột biến và chọn lọc. Một mặt các sinh vật có thể biến đổi ngẫu nhiên qua nhiều thế hệ, mặc khác các biến đổi có lợi có thể duy trì và tích lũy, những cá thể không thích nghi bị hủy diệt. TheGioiEbook.com
Lược sử sinh học 40 Ông nội của Darwin là Erasme Darwin dựa vào các quan sát khác nhau cũng nêu lên lý thuyết tiến hóa và ông được coi là người đi trước Lamarck. Nhiều nhà triết học duy vật thời bấy giờ đấu tranh tích cực cho các quan điểm về sự biến đổi của thế giới sinh vật. Họ có quan điểm duy vật máy móc, coi con người như một cái máy, hệ cơ xương như đòn bẩy, tim như một cái bơm. Tuy nhiên thời bấy giờ các thế lực tôn giáo vẫn còn mạnh. Các thế lực tôn giáo ở trường Sorbonne của Pháp đã buộc Buffon phải đăng bức thư xin lỗi và phủ nhận các quan điểm của mình. Sau đó nhà tự nhiên học người Pháp Lamarck được coi là người đầu tiên nêu lên học thuyết tiến hóa một cách hệ thống và đầy đủ nhất trong tác phẩm Triết học động vật (Philosophie zoologique - 1809). Ông đã trình bày từ nguồn gốc sự sống đến nguồn gốc con người. Lamarck mang các quan điểm triết học của tự nhiên thần luận cho rằng trong thiên nhiên tất cả đều phát triển theo các quy luật tự nhiên, mà các quy luật này được thiết lập từ đầu khi Chúa sáng tạo ra thế giới. Nhưng người đầu tiên hiểu rõ cơ chế tiến hóa và đã củng cố nhận thức cho các nhà sinh học là Charles Darwin a. Sơ lược tiểu sử của Charles Darwin (1809 - 1882): Charles Darwin sinh ngày 12.2 .1809 ở nước Anh tại Shrewsbury. Từ 7 tuổi đến 14 tuổi (năm 1825) ông học ở trường địa phương, thuộc loại bình thường. Năm 16 tuổi rất ham săn bắn thu thập khoáng vật và côn trùng. Tháng 10 năm 1825 Cha Darwin gởi ông đến Ðại học Edinbourg học y. Darwin không say mê y học mà thích các môn học tự nhiên như động vật học, thực vật học, địa chất học. Thấy con khó trở thành bác sĩ cha Darwin khuyên học làm Linh mục. Ở tuổi 19, ông vào học Ðại học Cambridge, khoa thần học. Ở đây tình cờ ông quen nhà thực vật học John Henslow, sau này giới thiệu ông đi thám hiểm trên tàu Beagle. Như vậy chuyến đi trên con tàu gần như ngẫu nhiên đối với Darwin, nhưng đã cung cấp cho ông lượng thông tin lớn làm đảo lộn tư duy của nhiều thế hệ trước ông. Về sau Darwin đã viết rằng: Cuộc hành trình của Beagle là sự kiện quan trọng nhất trong đời tôi, nó xác định tất cả đời tôi. Cuộc hành trình kéo dài 5 năm từ tháng 12 năm 1831 đến tháng 10.1836. Khi ra đi ông mới 22 tuổi nhưng khi trở về là 27 tuổi. Tàu Beagle vượt Ðại tây Dương có dừng lại ở mũi xanh (Cap Vert) đi dọc bờ biển Ðông và Tây Nam Mỹ, qua đảo Ðất lửa (Terre de Feu), vượt Thái Bình Dương. Tàu dừng lại ở quần Ðảo Galapagos. Quần đảo này có 12 đảo lớn và hàng trăm đảo nhỏ, chúng cách Nam Mĩ vùng xích đạo khoảng 1000km. Một điều ngạc nhiên là có một số lượng nhiều rùa lớn . Các động vật ở đây có ý nghĩa quan trọng đối với tư duy của Darwin và sự tiến hóa. Tàu Beagle tiếp tục đi về phía tây thăm Tahiti, tân Tây Lan, Úc và Tasmanie, các đảo Maldives ở Ấn độ Dương, Ðảo Maurice, Sainte Hélène, Ascension và cuối cùng trở lại Brasil, rồi quay về Anh. TheGioiEbook.com
Lược sử sinh học 41 Suốt năm năm hành trình, Darwin tỏ ra là một nhà tự nhiên học có tài; nhờ có ông tham gia nên cuộc khảo sát này trở thành cuộc khảo sát quan trọng nhất trong lịch sử sinh học. b.) Công trình nghiên cứu của Darwin: I. CHỌN LỌC TỰ NHIÊN: . Khi đi dọc bờ biển phía Nam châu Mỹ, ông không thể không chú ý tới các loài động vật và thực vật thay đổi tiệm tiến và loài này chỉ khác loài kia một cách không đáng kể. Darwin đã tiến hành khảo sát diệu kỳ nhất trong một tuần khi con tàu đậu ở quần đảo Galapalos cách bờ biển Equater hàng nghìn cây số. Ở đó ông đã nghiên cứu một nhóm chim mà ngày nay gọi là Bạch Yến Darwin. Darwin giả thiết là xưa có một loài Bạch Yến ở một lục địa nào đấy đến sống ở những đảo này và dần dần từ thế kỷ này sang thế kỷ khác đã diễn ra sự biến đổi loài đầu tiên ấy thành những loài hiện đang sống. Nhóm chim thứ nhất phát triển khả năng ăn một loại hạt, nhóm thứ hai: ăn một loại hạt khác và nhóm thứ ba ăn sâu bọ. Tùy thuộc vào phương thức sống ở mỗi nhóm chi mà mà hình thành một loại mỏ chuyên hóa có kích thước và cấu tạo đặc trưng. Vì vậy loài Bạch Yến tổ tiên đã chọn đảo Galapalos là vùng đất có dân cư thưa thớt làm nơi có những điều kiện thích nghi cho sự hình thành nhiều biến dị mà trên đất liền không thể xảy ra được. Nhưng có một yếu tố chính vẫn chưa được giải thích: cái gì đã gây nên những thay đổi tiến hóa đó? Cái gì đã bắt loài Bạch Yến ăn hạt biến thành loài Bạch Yến ăn sâu bọ? Darwin không thừa nhận giả thuyết của Lamarck. Nếu theo giả thuyết ấy thì Bạch Yến ăn sâu bọ là do ngẫu nhiên, rồi quen dần với loại thức ăn này và đã di truyền lại cho đời sau khả năng đồng hóa cao hơn và xu thế dẫn tới sự biến đổi tương ứng các cơ quan được tập luyện (ví dụ: mỏ). Nhà bác học đã hiểu rằng trong điều kiện tự nhiên, ngay từ thời đại đồ đá mới loài người đã biết dựa vào tính biến dị của thực vật và động vật để lựa chọn loại bỏ những loại cây trồng và giống vật nuôi. Ông đã kết luận là những động vật và thực vật thích nghi hơn sẽ đẻ nhiều hơn những động vật và thực vật kém thích nghi. Nhưng ông vẫn chứa biết quy luật tác động của động vật tự nhiên. Hai năm sau khi trở về Anh ông đã đọc cuốn sách Thí nghiệm về quy luật dân số hoặc là sự trình bày tác động của quy luật dân số đối với sự phồn vinh của loài người trước kia và ngày nay, kèm theo những phụ trương của một số nghiên cứu về triển vọng bài trừ hoặc giảm thiệt hại cho loài người do Tomax Roboc Manthus (1766 - 1834), nhà kinh tế học người Anh viết trước đó 40 năm. Khi thừa nhận dân số xã hội loài người lúc nào cũng tăng nhanh so với sự tăng sức sản xuất các tư liệu sinh tồn, Manthus đã biện bạch cho những nhân tố làm giảm dân số là nạn đói, dịch bệnh và chiến tranh. TheGioiEbook.com
Lược sử sinh học 42 Darwin đã áp dụng quan điểm Manthus về điều hòa dân số do thiếu thức ăn và đi đến kết luận rằng trong thiên nhiên, trước hết, những cá thể không có ưu thế đấu tranh sinh tồn sẽ bị diệt vong. Ví dụ: những chim Bạch Yến đầu tiên sinh sản tự do trên đảo Galapalos khi còn trữ lượng thức ăn. Một số chim Bạch Yến trước hết là những con yếu hơn và ít khả năng kiếm hạt hơn sẽ bị đói. Do chúng phải chuyển sang ăn những hạt to và rắn hơn, thậm chí nuốt cả sâu bọ. Những con chim không có khả năng tìm loại hạt đầu vì đói sẽ phải đẻ thưa hơn. Trong khi đó những con chim Bạch Yến kiếm được nguồn dự trữ thức ăn mới chưa có loài nào đụng tới cho dù chúng rất không quen ăn thì sẽ vẫn sinh sản rất nhanh. Nói một cách khác, ảnh hưởng của môi trường tạo điều kiện thuận lợi để nảy sinh những tính trạng khác biệt và phân ly những tính trạng đó, cho tới khi nào những loài độc lập được hình thành - chính những loài này sẽ khác nhau và khác với tổ tiên chung của chúng. Có thể cho rằng chính thiên nhiên đã thực hiện việc lựa chọn những cá thể có sức chịu đựng dẻo dai hơn và thông qua con đường chọn lọc tự nhiên sự sống đã được phân nhánh thành vô số dạng sinh vật. Darwin chú ý tới sự chọn lọc giới tính: những con vật cái thích những con đực có màu sắc rực rỡ nhất. Có lẽ bằng con đường này xuất hiện những con công đẹp mã và kỳ lạ. Darwin còn chú ý đến các cơ quan thoái hóa mà trước kia có lẽ hoàn toàn không phải là vô ích cho động vật. Chẳng hạn những mẩu xương còn lại của cá voi và rắn, xưa kia dùng làm những bộ phận của đai chậu và chân sau. Ðiều đó buộc người ta phải giả thiết cá voi và rắn là con cháu của các loài động vật đi bằng bốn chân. Darwin là nhà nghiên cứu đặc biệt có lương tâm, ông đã thu nhập và phân loại các sự kiện rất lâu và rất thận trọng. Chỉ đến năm 1844, ông mới bắt đầu cầm bút, nhưng suốt 10 năm ông vẫn chưa trình bày công khai học thuyết của mình. Cùng thời đó có nhà nghiên cứu người Anh khác là Anfret Ratxen Oalax (1823 - 1913) cũng nghiên cứu vấn đề ấy. Giống như Darwin, ông đã dành một phần lớn cuộc đời vào các cuộc du lịch. Năm 1848 - 1852 ông đã đến Nam Mỹ và năm 1854 ông đã tới quần đảo Mã Lai. Ông chú ý tới những sai khác giữa các loài thú Châu Á, và Châu Úïïc. Tiếp đó , khi nghiên cứu phân bố địa lý của các loài, Oalax chứng minh là dọc theo quần đảo Mã Lai - eo biển giữa các đảo Bocneo và Senlecde cũng như Bali và Lomber có đường ranh giới (đến nay được gọi là đường ranh giới Oalax) chia khu hệ động vật của vùng này ra làm hai phần: Châu Á và Châu Úïc. Từ đó xuất hiện sự phân chia động vật thành nhóm động vật lục địa và á lục địa. Oalax nhận thấy thú của Châu Úïc giữ tính nguyên thủy hơn nhiều và khả năng sinh sống thấp kém hơn thú châu Á, và cho rằng trong bất cứ sự cạnh tranh nào cái chết cũng rình mò chúng. Lý do mà các loài thú châu Úïc vẫn tồn tại, có lẽ, là ở châu Úïc và các hòn đảo gần đó đã tách khỏi lục địa châu Á trước khi những loài thú Châu Á hiện nay hình thành bằng con đường TheGioiEbook.com
Lược sử sinh học 43 chọn lọc tự nhiên và gửi cho Darwin bài báo trình bày những cơ sở của học thuyết chọn lọc (khi đó ông chưa hề biết Darwin cũng đang nghiên cứu vấn đề này). Sự trùng hợp về quan điểm đó làm cho Darwin sửng sốt. Theo đề nghị của Laien và các nhà bác học khác, người ta xuất bản cùng một lúc công trình của Darwin và Oalax vào năm 1858 trong tạp chí khoa học của hội Linnaeus ở LonDon. Ðến năm sau, cuối cùng, Darwin đã xuất bản cuốn sách Nguồn gốc các loài bằng con đường chọn lọc tự nhiên, hay là Sự bảo tồn những loài có ích trong cuộc đấu tranh sinh tồn, gọi tắt là Nguồn gốc các loài . Giới khoa học chào đón cuốn sách ấy ra đời. Số sách in ra lần đầu 1.250 cuốn đã bán hết trong vòng một ngày. Cuốn sách được tái bản nhiều lần và đến nay, một trăm năm trôi qua, yêu cầu đối với cuốn sách đó hãy còn. II. CUỘC ÐẤU TRANH SINH TỒN: Chắc chắn Nguồn gốc các loài chiếm vị trí quan trọng nhất trong lịch sử sinh học. Nhờ qua điểm tiến hóa về chọn lọc tự nhiên của học thuyết Darwin mà nhiều ngành khoa học đã có suy nghĩ mới để giải thích hợp lý những tài liệu tích lũy được về phân loại học, phôi sinh học, giải phẩu học so sánh, cổ sinh vật học. Thế là sinh học đã có cơ sở lý luận khoa học. Học thuyết này lật đổ những khái niệm được người xưa rất tôn trọng và đặc biệt đánh đổ quan niệm thượng đế sáng tạo ra thế giới và loài người. Thậm chí những người vô thần cũng không có cảm tình với ý nghĩ cho rằng vương quốc tươi đẹp của sự sống và bản thân của con người phải mù quáng chịu ơn Thương Ðế về sự tồn tại của mình trên trái đất này. Nhưng học thuyết Darwin còn nhiều điểm khác khó giải thích được. Ở nước Anh, học trò của Cuvie là nhà động vật học Risa Oen (1804 - 1892) đã đứng về phía đối lập với thuyết Darwin. Cũng như thầy của mình, Oen là chuyên gia cỡ lớn về việc dựng lại những động vật đã chết dựa vào những di tích hóa thạch. Oen không chống lại những quan điểm tiến hóa, nhưng chống lại tính ngẫu nhiên trong quá trình tiến hóa. Ông hiểu sự tiến hóa là biểu hiện một số kích thích bên trong.. Ở Pháp, tại đây uy tín của Civie bao trùm lên các nhà sinh học hàng mấy chục năm, lúc đầu chủ nghĩa Darwin không có tiếng vang lớn. Nhưng ở Ðức nó đã tìm được mãnh đất tốt, nhà nghiên cứu tự nhiên học Erns Henric Hecken (1834 - 1919) chẳng những là người kế tục Darwin mà trong một số mặt còn đi xa hơn Darwin. Ở Mỹ có Axa Gray, nhà thực vật học kiêm hoạt động tôn giáo nổi tiếng là người theo học thuyết Darwin. Người chống lại Gray là nhà nghiên cứu tự nhiên Thụy sĩ Jean Louis Rudonf Agssiz (1807 - 1873). Ông là người rất nổi TheGioiEbook.com
Lược sử sinh học 44 tiếng nghiên cứu toàn diện nhũng loài cá hóa thạch. Agssiz đã nghiên cứu nhiều về băng hà và chứng minh sự có mặt của thời kỳ băng hà trong lịch sử trái đất. Năm 1846, Agssiz sang Mỹ để giảng bài, nhưng rồi lưu lại đó vì say mê với thiên nhiên Bắc Mỹ. Agssiz đã tìm thấy ở tất cả mọi nơi trên nước Mỹ những dấu vết của thời kỳ băng hà cổ xưa. Ông đã đi đến kết luận rằng hàng nghìn năm trước đây, những vùng rộng lớn trên bề mặt của Trái đất đã bị một lớp băng bao phủ. Thời kỳ băng hà (hiện nay người ta đã biết có bốn thời kỳ băng hà, kéo dài khoảng nữa triệu năm trước đây) đã phủ nhận thuyết đồng điệu của Hietance và Laience. Trong khi giải thích những thời kỳ băng hà cổ, Agssiz tỏ ra là người theo thuyết tai biến của Cuvie. Cho đến tận cuối đời, ông vẫn không thừa nhận học thuyết Darwin và là người bảo vệ tích cực cho quan niệm Thượng Ðế sáng tạo ra thế giới. III . NGUỒN GỐC LOÀI NGƯỜI: Tất nhiên chỗ yếu nhất của học thuyết Darwin là khâu áp dụng vào việc giải thích loài người. Darwin đã bỏ qua vấn đề ấy trong Nguồn gốc các loài, còn Oalas, đồng tác giả của thuyết chọn lọc tự nhiên đã kiên quyết khẳng định rằng loài người không phụ thuộc vào những biến đổi tiến hóa (về sau ông theo thuyết duy tâm). Tuy hoàn toàn không logic nếu cho rằng tất cả các loài đều tiến hóa trừ loài người. Và thật vậy, dần dần tích lũy được nhiều sự kiện xác nhận rằng loài người cũng bị lôi cuốn vào trong quá trình tiến hóa. Năm 1846, nhà khảo cổ học Pháp Jac Buse de Pecto (1788 - 1868) đã phát hiện ra những cái rìu ở miền Bắc nước Pháp trong lớp đất có tuổi ước tính hàng nghìn năm. Hiển nhiên là những cái rìu đó không phải là vật có nguồn gốc tự nhiên mà chỉ có loài người mới có thể chế tạo ra chúng. Ðây là bằng chứng đầu tiên chứng tỏ là chẳng những tuổi của trái đất mà kể cả tuổi của loài người đã vượt quá 6 nghìn năm, điều đó trái ngược với kinh thánh. Song những nhà sinh học Pháp chịu ảnh hưởng của Cuvie vẫn từ chối không công nhận các phát hiện ấy, mặc dù vào những năm 50 của thế kỷ XIX các nhà khảo cổ học đã khám phá ra những công cụ lao động còn cổ hơn nhiều. Năm 1859, một số nhà bác học Anh, sau khi đi xem nơi khai quật của Buse de Pecto đã tuyên bố ủng hộ Buse de Pecto. Bốn năm sau nhà địa chất học Laien đã sử dụng những khai quật của Buse de Pecto để xuất bản cuốn sách Những bằng chứng địa chất về tính chất cổ xưa của loài người . Trong cuốn sách đó không những ông bảo vệ quan điểm của Darwin mà còn áp dụng những quan điểm ấy đối với loài người. Ngay cả Hecli cũng xuất bản cuốn sách ủng hộ quan điểm đó. TheGioiEbook.com
Lược sử sinh học 45 Sau đó ít lâu, đã ra mắt công trình nghiên cứu lớn thứ hai của DarwinNguồn gốc loài người và sự chọn lọc giới tính (1871), cuốn sách này công khai tuyên bố sự kiện tiến hóa của loài người. Những cơ quan thô sơ của loài người được coi là các bằng chứng của sự biến đổi tiến hóa. Ruột thừa - phần còn lại của ruột mà trong đó thức ăn được tích lại và biến đổi dưới tác dụng của vi khuẩn; bốn đốt xương cùng xưa kia là một bộ phận của đuôi; những cơ tai không cử động được do kết quả di truyền từ tổ tiên mà trước kia những cơ đó không làm cho tai vẫy được ... Mùa hè năm 1856 ở Ðức, trong thung lũng Neathertan gần làng Ðuxenđơf, người ta đã phát hiện ra xương và sọ người. Những di vật này đã tìm thấy ở các lớp đất có hàng nghìn năm tuổi. Các cuộc tranh luận nổ ra. Phải chăng những mẩu xương đó là những tổ tiên cổ xưa của loài người hiện đại hay là những mẫu xương của người rừng bị biến dạng do họ mang những bệnh về xương? Ðặc biệt thầy thuốc người Ðức là Rudolf Virchow (1821- 1902), là người kịch liệt chống lại học thuyết Darwin thì cho rằng đó là bộ xương của người già, lúc trẻ bị bệnh còi xương và lúc già bị bệnh phong; nhưng người sáng lập ra trường phái nhân chủng học người Pháp là Pon Broca (1824 - 1880) lại khẳng định là người bệnh cũng như người khỏe mạnh ngày nay không thể có cái sọ như chiếc sọ đã phát hiện được, những di vật ở người Neanthertan chính là dạng nguyên thủy của loài người khác hẳn loài người hiện đại. Ðể giải quyết cuộc tranh luận ấy cần phải tìm ra những di vật bằng xương của những dạng trung gian giữa người và khỉ hình người. Vào thời gian ấy người ta đã phát hiện ra những khâu trung gian trong số những động vật hóa thạch. Năm 1861, viện bảo tàng Anh đã tìm kiếm được những di vật hóa thạch của một loài động vật, mà chắc chắn người ta phải xếp những di vật đó vào nhóm chim cổ, vì trên đó có in hình lông chim, nhưng ở loài chim này lại có đuôi và răng giống như răng của thằn lằn. Phát hiện này được coi như là dẫn chứng tốt nhất trong tất cả các dẫn chứng có thể có khi cho rằng chim bắt nguồn từ bò sát. Tuy vậy những thăm dò kéo dài trong nhiều năm tìm kiếm khâu trung gian của quá trình tiến hóa của loài người vẫn chưa đạt kết quả. Thành công trong việc này dẫn đến nhà giải phẩu học kiêm nhân chủng học Hàlan là Eugene Dubois (1858 - 1940). Dubois cho rằng động vật hình người nguyên thủy có thể tìm thấy ở những nơi cho đến nay có nhiều vượn hình người: Hoặc ở Châu Phi, nơi cư trú của Hắc tinh tinh (Antropopithecus troglodytes) và khỉ độc Gorin (Grilla gorilla), hoặc ở Ðộng nam Châu Á, nơi ở của vượn (Hylobates) và đười ươi (Simia satyrus). Năm 1887, Dubois đã đến Xumatra tiến hành những cuộc khai quật vô hiệu quả suốt ba năm và sau đó chuyển sang nghiên cứu ở Java. Chính ở Java, Dubois đã tìm được một nắp xương sọ, xương đùi và hai chiếc răng chắc chắn thuộc về người nguyên thủy. Nắp xương sọ này lớn hơn rất nhiều so với bất cứ nắp xương sọ của một con vượn hiện đại TheGioiEbook.com
Lược sử sinh học 46 nào, nhưng lại bé hơn khá nhiều so với bất cứ sọ người nào hiện đang sống. Ông cho rằng loài vượn người (Pithecantropus erectus) đi bằng hai chân đã để lại di vật đó. Năm 1894, Dubois xuất bản một tác phẩm lớn, trong đó mô tả tỷ mĩ những phát hiện của ông. Thế là những cuộc tranh luận giữa các nhà bác học lại nổ ra. Nhưng những phát hiện tương tự đã xuất hiện ở trung Quốc, Châu phi và ngày nay chúng đã biết được một số khâu trung gian nên không có bất cứ cơ sở nào để hoài nghi về sự kiện tiến hóa của loài người và về tiến hóa nói chung mặc dù ở thế kỷ XX có nhiều quan niệm chống tiến hóa. Ngày nay khó hình dung được có một nhà bác học chân chính nào lại ủng hộ quan điểm chống tiến hóa. TheGioiEbook.com
Lược sử sinh học 47 CHƯƠNG VII: NGUỒN GỐC CỦA DI TRUYỀN HỌC I. ĐIỂM YẾU TRONG HỌC THUYẾT DARWIN II. ĐẬU HÀ LAN CỦA MENDEL III. ĐỘT BIẾN IV. THỂ NHIỂM SẮC I . ÐIỂM YẾU TRONG HỌC THUYẾT DARWIN Trong suốt thời gian dài, quá trình truyền lại những yếu tố di truyền cho đời con cháu vẫn là vấn đề hoàn toàn khó hiểu. Vào cuối thế kỷ XVII sự phát hiện ra tinh trùng đã gây nên một cuộc tranh luận lớn. Một số người khẳng định rằng cái phôi sau này đã hoàn toàn nằm trong tế bào trứng và sự thụ tinh chỉ là bước nhảy vọt của quá trình phát triển. Một số người khác cho rằng cái phôi sau này được chứa đựng trong tinh trùng còn tế bào trứng chỉ đảm bảo việc nuôi cái phôi phát triển. Nói thế nào đi nữa, họ đều nhất trí với nhau ở điểm chỉ có một trong hai cá thể cha hoặc mẹ là mang những yếu tố di truyền. Mãi đến giữa thế kỷ XVIII, do kết quả của việc quan sát những đứa trẻ sinh ra từ những cuộc hôn nhân tạp giao ở người và việc nghiên cứu hình dạng bên ngoài của con la bất thụ, người ta khẳng định rằng những tính trạng được di truyền xuất phát từ cả cha lẫn mẹ. Pie Lui Moro Mopectuy (1698 - 1759) nêu ra một thuyết lá các tính trạng di truyền cho đời con cháu được hình thành và được quy định bởi các phần tử giống của cả cha và mẹ. Ngay ở thế kỷ XIX người ta vẫn chưa có khái niệm đúng đắn về cơ chế di truyền. Chính vì thế mà học thuyết tiến hóa thường được ứng dụng một cách thành công. Spenxe cho rằng có khả năng thay đổi nhanh chóng đạo đức của loài người; còn Gantơn thì cho rằng cải tạo nòi giống người bằng cách chọn lọc những cặp cha mẹ là công việc không phức tạp lắm. Những quan điểm tương tự của các nhà sinh học cũng được giải thích về thực chất là do thiếu kiến thức về bản chất cơ chế di truyền. Ðó là một khâu yếu nhất trong học thuyết Darwin. Nhà thực vật học Ðức là Car Vinhem Negeli (1817 - 1891) đã nhận rõ rằng tìm một dẫn chứng chính xác cho việc lấy trung bình cộng và những hậu quả của nó là việc làm phức tạp như thế nào. Ông cho rằng những biến đổi tiến hóa hướng theo một khía cạnh nhất định là do một bước nhảy vọt bên trong nào đó quyết định. II . ÐẬU HÀLAN CỦA MENDEL TheGioiEbook.com
Lược sử sinh học 48 Nhờ những công trình của nhà tự nhiên học Tiệp Khắc Gego Mendel (1822 -1884) vấn đề trên đã được giải quyết. Mendel nghiên cứu cả toán học lẫn thực vật học. Từ năm 1856, trải qua 9 năm, ông nghiên cứu những dấu hiệu di truyền và dùng phương pháp thống kê để chỉnh lý kết quả. Nhà bác học đã phải hoàn toàn tin rằng chỉ có các dấu hiệu của cha hoặc mẹ được di truyền lại mà thôi, vì thế ông tiến hành tự thụ phấn cho các thực vật khác nhau một cách rất thận trọng, ông thu những hạt của từng cây tự thụ phấn một cách rất chính xác, trồng riêng rẽ chúng và nghiên cứu thế hệ mới. Do kết quả của các thí nghiệm ấy, Mendel đã phát hiện thấy những cây đậu Hà lan lấy từ những cây đậu lùn thì thế hệ đầu và ngay cả những thế hệ tiếp theo vẫn chỉ cho những cây đậu lùn. Như vậy những cây đậu lùn là một dòng thuần. Những cây đậu cao thì biểu hiện theo một cách khác. Một số (hơn 1/3) là dòng thuần từ thế hệ này sang thế hệ khác chỉ cho những cây đậu cao. Số hạt còn lại thì một số cho những cây đậu cao, một số cho những cây đậu lùn. Thêm vào đó, những cây đậu cao bao giờ cũng nhiều hơn những cây đậu lùn. Rõ ràng có hai loại đậu cao - một loại thuộc dòng thuần và một loại thuộc dòng không thuần (tạp). Mendel tiếp tục thí nghiệm. Ông lai những cây đậu lùn thuần với những cây đậu cao dòng thuần và thấy rằng mỗi hạt lai cho một cây cao. Hình như những tính trạng lùn đã biến mất. Sau đó tiến hành tự thụ phấn cho từng cây lai, Mendel đã nghiên cứu những hạt thu được. Tất cả những cây lai là dòng không thuần. Gần 1/4 hạt đậu cho những cây lùn, 1/4 cho những cây cao dòng thuần; một nữa còn lại cho những cây cao dòng thuần; một nữa còn lại cho những cây cao thuộc dòng không thuần . Mendel giả định rằng mỗi một cây đậu mang hai yếu tố xác định một tính trạng nào đó, trong trường hợp này là chiều cao. Một yếu tố có ở hạt phấn, còn yếu tố kia ở noãn. Sau khi thụ tinh, thế hệ mới đã mang cả hai yếu tố (nếu tiến hành lai hai cây thì có cả yếu tố của cha và mẹ). Ở những cây lùn chỉ có yếu tố lùn. Khi tổ hợp các yếu tố này lại bằng con đường thụ phấn chéo hoặc tự thụ phấn thì chỉ nhận được những cây lùn. Những cây cao thuộc dòng thuần chỉ chứa những yếu tố cao, và tổ hợp của chúng chỉ cho những cây cao. Khi lai những cây cao dòng thuần với những cây lùn thì các yếu tô cao và lùn được tổ hợp lại và thế hệ sau là thế hệ lai. Tất cả những cây lai sẽ cao vì yếu tố cao là yếu tố trội và đã che dấu tác động của yếu tố lùn . Song yếu tố lùn không biến mất mà vẫn còn giữ lại. TheGioiEbook.com
Lược sử sinh học 49 Mendel chứng minh rằng theo kiểu trên, người ta có thể giải thích sự di truyền của bất cứ một tính trạng nào; thêm vào đó đối với những tính trạng được nghiên cứu việc lai hai tính cực đoan với nhau không dẫn đến sự pha trộn tính di truyền - mỗi một dạng biến dị được bảo tồn và không đổi; nếu dạng biến dị đó đã lặn đi trong thế hệ này sẽ xuất hiện ở thế hệ sau. Người ta không dễ dàng loại trừ đi những tính trạng không mong muốn như quan niệm ban đầu. Tính trạng đó không xuất hiện ở thế hệ này thì có thể phát hiện thấy ở thế hệ sau. Sự sinh sản đi đôi với sự chọn lọc- quá trình này tế nhị và lâu dài hơn điều Ganton đã suy nghĩ. Nhưng mọi người vẫn chưa chuẩn bị đầy đủ ý kiến để đánh giá những sự kiện trên. Khi mô tả tỉ mỉ các kết quả nghiên cứu của mình, Mendel hy vọng được nhà thực vật học có tên tuổi chú ý và hứa hẹn ủng hộ ông. Vì thế, vào đầu những năm 60 của thế kỷ XIX, Mendel đã gởi công trình của mình cho Negeli. Negeli đọc bản thảo đó với vẻ rất lạnh nhạt; ông không có chứa một chút ấn tượng nào đối với thuyết dựa trên sự tính tóan ở những cây đậu Halan. Ông ưa chuộng chủ nghĩa thần bí rắc rối và lắm điều đặc trưng cho thuyết trực sinh của ông. Thất bại đã làm Mendel ngã lòng. Năm 1866 ông đã công bố bài báo của mình nhưng không tiếp tục nghiên cứu nữa. Mặc dù vậy bài báo đó không lôi cuốn người đương thời, đặc biệt là Negeli không ủng hộ cho Mendel. Ðến nay ta hoàn toàn có quyền gọi Mendel là người sáng lập ra thuyết về những cơ chế di truyền, hiện nay được gọi là di truyền học, nhưng thời đó không ai chấp nhận và chính Mendel cũng không dám tự nhận. III . ÐỘT BIẾN Nhà thực vật học Hàlan Hugo de Friz (1848 - 1935) cũng thuộc phái những người nói về những bước nhảy vọt trong tiến hóa. Trên một đồng cỏ hoang, cái đập vào mắt ông là một bụi cây rậm - loại cây trước đó không lâu được mang từ Châu Mỹ về Hàlan. Con mắt quan sát của nhà thực vật học nhận thấy một số cây trong những cây đó có hình dạng bên ngoài rất khác nhau, mặc dù có lẽ chúng có cùng tổ tiên chung. Ông đem trồng bụi cây ấy trong vườn và chăm sóc riêng từng dạng cây đó, dần dần Hugo đi đến kết luận như Mendel đã nghiên cứu trước ông nhiều năm: những đặc điểm có thể di truyền từ thế hệ này sang thế hệ sau. Hugo gọi những biến đổi ngẫu nhiên đó là đột biến (từ tiếng la tinh mutatio - sự biến đổi), và ông quyết định quan sát sự tiến hóa nhảy vọt của loài. Thực ra những biến đổi đó không liên quan đến những biến đổi của bản thân những yếu tố di truyền. Nhưng sau đó chẳng bao lâu, người ta nghiên cứu cả những đột biến thực sự. Ví dụ: Ðột biến chân ngắn của cừu xẩy ra ở nước Anh vào năm 1791. Cừu chân ngắn thậm chí không thể nhảy qua được những hàng rào rất thấp. Thông thường qua những quan sát của mình, những người chăn nuôi không TheGioiEbook.com
Lược sử sinh học 50 rút ra được những kết luận lý thuyết; còn các nhà bác học, rất tiếc họ thường không sát với thực tiễn chăn nuôi. Và cuối cùng, chỉ có Hugo mới đặt ra trước giới khoa học những hiện tượng đó. Khoảng năm 1900 khi chuẩn bị công bố những phát hiện của mình và khi xem xét các công trình cũ về vấn đề này, Hugo rất ngạc nhiên khi thấy trước đó 30 năm trong bài báo của Mendel đã đề cập tới vấn đề này rồi. Hai nhà thực vật học Car Eric Coren (1864 - 1933) người Ðức và Eric Semac (1871) người Aïo cũng năm ấy đã đi đến kết luận rất giống Hugo, dù rằng họ không có liên hệ gì với ông. Và từng người khi xem lại các công trình cũ, đều phát hiện ra bài báo của Mendel. Thế là cả ba người: Hugo, Coren, Semac đã công bố những công trình nghiên cứu của mình năm 1900 và mỗi người khi trích dẫn công trình nghiên cứu của Mendel họ đánh giá về những công trình nghiên cứu của mình như việc xác nhận giản đơn các kết luận của Mendel. Vì vậy, ngày nay chúng ta mới nói về được các quy luật di truyền theo Mendel. Các quy luật này kết hợp với phát hiện của De Frizo đã vẽ được bức tranh về sự xuất hiện và bảo tồn biến dị. Như vậy điểm yếu trong học thuyết Darwin đã được khắc phục và sau khi nhà bác học người Anh là Ronan Fisher (1890 - 1962) trong cuốn sách học thuyết di truyền của chọn lọc tự nhiên (1930) chứng minh học thuyết chọn lọc của Darwin và di truyền học của Mendel cần gộp lại thành một học thuyết tiến hóa duy nhất, đã đạt được những thành tích nổi bật nhất. Trong những công trình nghiên cứu của Julian Hecli (sinh năm 1887) người Anh và Simson ( sinh năm 1902) người Mỹ đã chứng minh rằng chọn lọc là yếu tố quan trọng hơn trong quá trình tiến hóa so với đột biến. IV . THỂ NHIỄM SẮC Ðến năm 1900, những định luật Mendel đã thu được ý nghĩa rất lớn có liên quan tới những phát minh mới và quan trọng trong lãnh vực nghiên cứu tế bào. Vào thế kỷ thứ XVIII và đầu thế kỷ XIX ngay khi sử dụng kính hiển vi cải tiến, người ta có thể nhìn được rất ít cái trong tế bào. Tế bào là một vật thể khá trong và khi quan sát, người ta thấy tế bào gần giống một giọt nước tương đối có đường nét rõ ràng. Các nhà sinh học đành phải thỏa mãn với sự mô tả hình dạng bên ngoài và kích thước của tế bào. Thật vậy đôi khi người ta nhìn thấy được ở trung tâm của tế bào - một vật thể hơi đặc hơn (ngày nay người ta gọi là nhân tế bào). Năm 1831, nhà thực vật học Scotlen, Robert Brown (1773 - 1852), lần đầu tiên đã giả định rằng nhân tế bào là thành phần bắt buộc phải có đối với mỗi một tế bào. TheGioiEbook.com
Lược sử sinh học 51 Bảy năm sau, Sleiden, trong học thuyết tế bào của mình đã quy cho nhân tế bào có vai trò rất quan trọng. Ông liên hệ với sự sinh sản của tế bào khi cho rằng những tế bào mới sinh ra từ bề mặt của nhân. Ðến năm 1846, Negeli đã chứng minh điều đó là không đúng. Nhưng trực giác chỉ có phần nào tác động tới Sleiden: nhân thực sự có liên quan đến sự sinh sản của tế bào. Song việc nghiên cứu vai trò của nhân đòi hỏi phải có kỹ thuật mới để có thể nhìn sâu được vào tận bên trong của tế bào. Nếu chấp nhận nội dung tế bào là không đồng nhất thì có thể giả thiết là những thành phần riêng biệt của nó sẽ phản ứng khác nhau với những chất hóa học khác nhau. Qua kết quả nhuộm tế bào, có một số phần của tế bào vẫn giữ trạng thái không bắt màu, còn các phần khác thì nhuộm màu. Nhờ thuốc nhuộm, người ta có thể quan sát được những chi tiết mà trước đây không thấy được. Có thể kể ra nhiều nhà sinh học đã thực nghiệm theo hướng này, nhưng mà nhà tế bào học Ðức là Walther Flemming (1843 - 1905) đã đạt thành tựu xuất sắc nhất, ông đã nghiên cứu cấu tạo tinh vi của tế bào động vật và nhờ những phương pháp cố định và thuốc nhuộm do ông tạo ra, ông đã phát hiện ra rằng những phần tử dễ bắt màu là những phần tử phân bố tản mạn trong nhân tế bào, chúng nổi rất rỏ trên nền không màu. Flemming gọi những phần tử bắt màu đó là: chất nhiễm sắc (từ tiếng Hylạp: Chroma - màu sắc). Năm 1887, nhà tế bào học Bỉ là Edua van Beneden (1846 - 1910) đã chứng minh rõ ràng hai đặc điểm quan trọng của thể nhiễm sắc. Thứ nhất: số lượng thể nhiễm sắc trong các tế bào khác nhau của một sinh vật là hằng định, nghĩa là mỗi loài được đặc trưng bởi một bộ thể nhiễm sắc( ví dụ mỗi một tế bào của người có bộ nhiễm sắc bao gồm 46 thể nhiểm sắc). Thứ hai: Khi tạo thành tế bào sinh sản - tế bào trứng và tinh trùng - thì một trong những số lần phân chia không xảy ra hiện tượng tăng gấp đôi số thể nhiễm sắc. Do đó mỗi một trứng hoặc một tinh trùng chỉ có một nửa số thể nhiễm sắc đặc trưng cho loài đó. Sự ra đời lần thứ hai của định luật Mendel buộc người ta phải có cái nhìn mới về sự nghiên cứu thể nhiễm sắc. Năm 1902, nhà tế bào học Mỹ là Oante Satorn (1876 - 1916) chú ỳ tới nhiễm sắc giống như những yếu tố di truyền theo Mendel: mỗi một tế bào có số cặp nhiễm sắc thể cố định. Có lẽ chúng có khả năng truyền những đặc điểm về thể trạng từ tế bào này sang tế bào khác, bởi vì số thể nhiễm sắc được giữ lại một cách nghiêm ngặt trong mỗi lần phân chia tế bào. Mỗi một thể nhiễm sắc tạo ra một ra một bản sao (phiên bản) giống hệt như nó để sử dụng trong tế bào mới. Trong tế bào trứng đã thụ tinh do trứng kết hợp với tinh trùng, số lượng thể nhiễm sắc (nhiễm sắc thể) ban đầu được phục hồi lại. Trải qua những giai đoạn phân chia tế bào nối tiếp nhau diễn ra trong tế bào trứng đã thụ tinh, số lượng nhiễm sắc thể vẫn duy trì một cách nghiêm ngặt cho tới tận lúc hình thành xong một cơ thể sống độc lập. Nhưng không nên quên rằng trong cơ TheGioiEbook.com
Lược sử sinh học 52 thể mới có một nhiễm sắc thể thuộc một cặp nhiễm sắc thể mẹ (thông qua tế bào trứng) và của bố (thông qua tinh trùng). Sự phối kết các nhiễm sắc thể đó diễn ra trong từng thế hệ, có thể đưa ra ánh sáng những tính trạng lặn mà trước đó bị các tính trạng trội át đi. Về sau này những tổ hợp mới lại tạo nên mọi biến đổi mới của các tính trạng mà chúng được tăng cường do chọn lọc tự nhiên. Có lẽ, trong buổi bình minh của thế kỷ XX là bắt đầu thời kỳ hưng thịnh chưa từng thấy của học thuyết tiến hóa và di truyền học. Nhưng đó chỉ mới là giai đoạn mở màn cho những thành tựu mới còn kỳ diệu hơn về sau này. TheGioiEbook.com
Lược sử sinh học 53 CHƯƠNG VIII: SỰ CÁO CHUNG CỦA SINH LỰC LUẬN I. ĐẠM VÀ CHẾ ĐỘ ĂN UỐNG II. PHƯƠNG PHÁP ĐO NHIỆT III. SỰ LÊN MEN IV. ENZIM I. ÐẠM VÀ CHẾ ÐỘ ĂN UỐNG Ở thế kỷ XIX, những thành tựu của các nhà hóa học hữu cơ là sự tuyên chiến chủ yếu đối với sinh lực luận. Dựa vào phân tử Protit, những người sinh lực luận mưu đồ lập phòng tuyến chống lại sự tấn công mãnh liệt ấy. Và hầu như cho đến cuối thể kỷ XIX họ đã bảo vệ lập trường của mình một cách có hiệu quả . Phân tử protit hết sức thu hút các nhà hóa sinh học. Lần đầu tiên nhà sinh lý học Pháp là Francois Magendie (1783 - 1855) đã chứng minh ý nghĩa to lớn của proti trong đời sống của các sinh vật. Sau chiến tranh Napoleon, đời sống của các dân tộc rất khốn khổ, trữ lượng lương thực thực phẩm không đủ. Chính phủ của các nước đã thành lập những ủy ban dưới sự lãnh đạo của Magendie để nghiên cứu vấn đề: khả năng tạo ra thức ăn có đủ chất dinh dưỡng như Jelatin từ những chất gì rẻ tiền và có thể dể kiếm. Trong những thí nghiệm của mình, Magendie (1816) đã nuôi chó bằng thức ăn không có protit (chỉ cho ăn đường, dầu ôliu và nước), kết quả là chó đã chết vì đói chất. Ông đã phát hiện ra chó không đủ kalo cần thiết và thiếu đạm - thành phần không thể thiếu được của thức ăn. Sau đó người ta cũng biết rằng không phải tất cả Protit đều có lợi như nhau: nếu chỉ có Jelatin trong khẩu phần thức ăn thì thế naò chó cũng sẽ chết. Những công trình đó đặt cơ sở cho môn dinh dưỡng học hiện đại - khoa học về dinh dưỡng và tác động của dinh dưỡng đối với cơ thể sinh vật. Khác với Gluxit và lipit, protit có nitơ (đạm). Vì thế các nhà bác học tập trung chú ý đến nitơ như là một phần không thể thiếu được đối với sinh vật. Vào những năm 40 của thế kỷ XIX, khi nghiên cứu nhu cầu ni tơ của thực vật, nhà hóa học Pháp Jean Baptit Bukxengô (1802 - 1887) đã tìm ra một số thực vật, ví dụ: cây họ Ðậu, chẳng những phát triển mạnh trên đất không chứa đạm mà còn tăng rõ rệt hàm lượng đạm trong cơ thể của chúng. Bukxengô cho rằng thực vật lấy đạm từ không khí. Hiện nay chúng ta biết rằng không phải chính thực vật hấp thu đạm từ không khí mà do các vi khuẩn cố định đạm sống trong những nốt sần ở rễ cây. Bằng những thí nghiệm sau này Bukxengô đã chứng minh động vật không thể hấp thu được đạm từ không khí mà chúng chỉ thu nhận đạm từ thức ăn. Sau khi làm chính xác những nghiên cứu của Magendie TheGioiEbook.com
Lược sử sinh học 54 mang đặc tính định tính hơn là định lượng, Bukxengô đã tính toán hàm lượng đạm trong thức ăn và chứng minh sự phụ thuộc tỉ lệ thuận giữa tốc độ sinh trưởng của sinh vật với số lượng đạm đã được đồng hóa. Ông kết luận: thức ăn quý nhất là loại giàu đạm nhất. Nhưng với hàm lượng đạm bằng nhau thì một số thức ăn này có hiệu quả cao hơn loại thức ăn khác đối với sinh trưởng. Từ đó ta rút ra kết luận duy nhất có thể được: trong quan hệ dinh dưỡng, giá trị đạm phụ thuộc từng loại thức ăn khác nhau. Cho đến cuối thế kỷ này, nguyên nhân của sự sai khác đó vẫn chưa sáng tỏ. Ðến năm 1844, Bukxengô xác định một cách đơn thuần kinh nghiệm giá trị tương đối của thức ăn khác nhau phụ thuộc vào hàm lượng Protit. Sau đó 10 năm, nhà bác học Ðức Liebig (1803 - 1873) đã tiếp tục nghiên cứu của Bukxengô. Ông đã nghiên cứu tỉ mỉ học thuyết về giá trị toàn diện của thức ăn. Liebig là người đứng về phía duy vật và xuất phát từ lập trường đó ông đi đến việc giải quyết các vấn đề kinh tế nông nghiệp. Ông cho rằng sự nghèo dần muối khoáng là nguyên nhân giảm sút độ phì của đất đã được tiêu thụ trong một số năm. Ðể sinh trưởng thực vật cần phải hấp thụ một lượng nhỏ Natri, Kali, Canxi, phospho cần thiết lấy từ những chất hòa tan của đất. Từ xưa người ta đã biết bón phân để giữ độ màu mỡ của đất. Nhưng Liebig không đánh giá sự bón phân là thêm một lực sống nào đó, mà ông cho rằng phân chỉ bù cho đất những chất vô cơ đã bị mất đi. Thế thì tại sao lại không bón cho đất những chất khoáng tinh khiết và như thế sẽ tránh được mùi hôi thối? Liebig là người đầu tiên sử dụng rộng rãi bón phân khoáng trong nông nghiệp. Lúc đầu ông bị thất bại bởi vì ông dựa quá nhiều vào tài liệu của Bukxengô nhưng khi ông đã hiểu rằng phần lớn thực vật nhận đạm từ những hợp chất chứa nitơ hòa tan (dạng nitrat) của đất, và ông đưa những chất đó vào hợp chất của mình, lúc đó ông đã thu được loại phân bón hữu hiệu. Như vậy, Bukxengô và Liebiglà những người sáng lập ra môn nông hóa học. II. PHƯƠNG PHÁP ÐO NHIỆT Là nhà duy vật kiên định, Liebig cho rằng gluxit và lipit là chất đốt đối với cơ thể. Ðó là một bước tiến rõ rệt so với Lavoisier đã sống cách đó nửa thế kỷ. Nếu Lavoisier chỉ nói về carbon, hydro, thì bây giờ người ta có thể nói về các hợp chất chuyên hóa hơn đó là Gluxit, lipit cấu tạo từ carbon và hydro (cộng với oxy). Dĩ nhiên, quan điểm của Liebig đã kích thích các nhà bàc học khác muốn xác định nhiệt lượng mà cơ thể tiếp nhận có bằng nhiệt lượng tỏa ra khi đốt gluxit, lipit ở ngoài cơ thể hay không. Những thí nghiệm thô sơ của Lavoisier đã trả lời khẳng định về vấn đề đó. Nhưng sự cải tiến đáng kể kỹ thuật đo đạc đã đòi hỏi phải kiểm tra lại các dẫn liệu.vào những năm 60 của thế kỷ XIX, Becterlle đã dùng nhiệt lượng kế để xác định nhiệt lượng tỏa ra khi đốt. Người ta trộn lẫn chất đốt với oxy trong một cái buồng kín và TheGioiEbook.com
Lược sử sinh học 55 làm nổ hổn hợp ấy bằng điện. Buồng kín đặt trong chậu nước. Lượng nhiệt tỏa ra được xác định bằng sự tăng nhiệt độ củanước. Ðể xác định lượng nhiệt sản sinh trong cơ thể cần phải làm một nhiệt lượng kế có kích thước đủ lớn đề có thể đặt sinh vật vào đó. Có thể tính lượng gluxit và lipit mà cơ thể đốt cháy theo lượng khí carbonic mà sinh vật giải phóng ra ngoài, và theo lượng oxy cần thiết cho cơ thể. Lượng nhiệt do cơ thể tỏa ra được xác định bằng cách đo nhiệt độ của lớp nước bao quanh nhiệt lượng kế. Lượng nhiệt ấy so sánh với lượng nhiệt mà cơ thể thu được khi đốt khối gluxit và lipit tương đương ở ngoài cơ thể. Nhà sinh lý học Ðức là Car Fôit (1831 - 1908) học trò của Libic, cùng với nhà vệ sinh học người Ðức là Mar Petencofe (1818 - 1901) đã chế tạo ra máy đo nhiệt lượng lớn có thể đặt động vật thậm chí đặt cả người vào trong đó. Những kết quả thực nghiệm của họ đã xác nhận rằng mô động vật không có những nguồn năng lượng nào khác ngoài những nguồn năng lượng đã có trong thế giới vô sinh. Học trò của Foit là Mar Rubne(1854 - 1932) đã tiếp tục nghiên cứu và bằng thực nghiệm đã chứng minh được rằng định luật bảo toàn năng lượng có thể áp dụng được với cơ thể sống. Khi so sánh lượng nitơ có trong nước tiểu và lượng nitơ có trong thức ăn cung cấp cho những động vật ấy trước khi thí nghiệm, khi ông chứng minh (1884) rằng gluxit và lipit không thể là nguyên liệu duy nhất nhập vào cơ thể. Những phân tử protit sau khi tách khỏi phần có chứa nitơ cũng có thể dùng như chất đốt. Khi coi protit như là một nguồn năng lượng do thức ăn sản ra trong cơ thể bằng năng lượng thu được khi đốt những thức ăn đó ở ngoài cơ thể (tính cả số năng lượng chứa trong nước tiểu và phân ). Như vậy, định luật bảo toàn năng lượng đúng với cả thế giới vô cơ lẫn thế giới hữu cơ. Sự khám phá ra định luật ấy đã giáng một đòn chí mạng vào những quan điểm sinh lực luận. Những phương pháp định lượng mới đã được áp dụng ngay trong y học. Nhà sinh lý học người Ðức là Adonf Magnut Levi (1865 - 1855) đã xác định mức trao đổi năng lượng ở người (nhịp điệu trao đổi chất cơ bản). Magnut Levi đã tìm ra ở đây những sự biến đổi đáng kể trao đổi chất cơ bản khi có bệnh liên quan đến tuyến giáp trạng. Từ đó phép đo trao đổi chất cơ bản đã trở thành phương pháp quan trọng để chẩn đoán bệnh. III. SỰ LÊN MEN Những thành tựu của phương pháp đo nhiệt ở nửa sau của thế kỷ XIX, tuy vậy, đã không đụng chạm tới bản thân những cơ sở của sinh lực luận. Hòn đá và con người đứng trên đó đều là vật chất. Nhưng ở giữa hai dạng TheGioiEbook.com
Lược sử sinh học 56 vật chất ấy là một ranh giới không thể vượt qua được đã ngăn cách vật chất hữu cơ. Khi ranh giới đó có thể xóa bỏ thì những nhà sinh lực luận lại túm ngay lấy protit. Ngoài ra, sau khi thừa nhận sinh vật có thể sử dụng năng lượng của giới vô sinh thì họ tin rằng những phương pháp sử dụng năng lượng ấy khác nhau tận gốc rễ. Chẳng hạn sự cháy xảy ra ngoài cơ thể kèm theo việc tỏa ra một khối lượng lớn nhiệt và ánh sáng; quá trình ấy xảy ra rất nhanh. Khi đốt cháy thức ăn trong cơ thể thì khối lượng nhiệt tỏa ra không lớn lắm và không phát ra ánh sáng. Bình thường, nhiệt độ cơ thể khoảng 3608, sự cháy xảy ra rất chậm và được điều chỉnh hoàn hảo. Khi nhà hóa học muốn làm lại trong phòng thí nghiệm phản ứng đặc trưng của mô sống thì họ buộc phải có các biện pháp tác động mạnh - nhiệt độ cao, dòng điện, thuốc thử mạnh - mà mô sống không cần dùng. Sự sai khác chủ yếu giữa vật chất sống và vật chất không sống, phải chăng chính là ở chỗ này? Liebig cho rằng điều đó không đúng như vậy, và để dẫn chứng, ông đã nêu ví dụ về sự lên men. Từ thời kỳ tiền sử, loài người đã biết ép nước quả và ngâm hạt để làm rượu vang và bia. Loài người đã dùng men rượu hoặc nấm men (như mọi người thường gọi) làm bột nở. Bột mì nở và xốp, trong đó hình thành các bọt khí. Ruột bánh mì sẽ mềm và ngon. Các chất hữu cơ đã tham gia vào quá trình này. Ðường hay là tinh bột được biến thành rượu, cái đó giống những phản ứng xảy ra trong mô sống. Nhưng khi lên men thì không cần có những chất tác dụng mạnh hoặc những biện pháp khác. Sự lên men xảy ra ở nhiệt độ trong phòng, với nhịp điệu bình thường, chậm chạp. Liebig đã thấy một quá trình hóa học đơn thuần xảy ra trong quá trình lên men. Không có một lực sống nào tham gia vào quá trình ấy và ông khẳng định quá trình giống như sự chuyển hóa trong cơ thể sống, nhưng nó xảy ra không có chất sống tham gia. Cần lưu ý rằng, ngay từ thời Leewenhoek, người ta đã biết nấm men bao gồm những hạt hình cầu nhỏ bé không có dấu hiệu của sự sống. Vào những năm 1836 và 1837 các nhà sinh học, trong đó Schwann, đã thấy quá trình nảy chồi ở nấm men thành những hạt cầu nhỏ bé mới là dấu hiệu biểu hiện rõ rệt của sự sống. Các nhà sinh học nói nhiều về những tế bào nấm men, nhưng Liebig đã bác bỏ những nhận định đó. Nhà bác học Pháp là Louis Pasteur (1822 - 1895) đã bảo vệ bản chất sống của nấm men. Năm 1856 những người Pháp nấu rượu vang đã mời ông làm cố vấn. Rượu vang và bia bảo quản lâu thường bị chua và gây thiệt hại hàng triệu đồng. Các nhà hóa học có thể giúp đỡ được gì không? Pasteur đã phát hiện ra quy luật khá lý thú là rượu vang và bia được bảo quản tốt có chứa những tế bào nấm men tròn, nhỏ. Còn nếu chất nước đó bị chua thì những tế bào nấm men bị kéo dài ra. TheGioiEbook.com
Lược sử sinh học 57 Như vậy có hai loại nấm men: loại tạo thành rượu và loại làm rượu chua dần. Ðun nóng nhẹ sẽ giết chết các tế bào nấm men và làm ngừng quá trình gây chua. Nếu làm đúng lúc sau khi đã hình thành rượu nhưng chưa bắt đầu có sự gây chua thì có thể bảo quản được rượu vang. Thực tiễn đã xác nhận những kết luận của Pasteur là đúng. Khi nghiên cứu quá trình này, Pasteur đã làm sáng tỏ hai mặt của vấn đề. Thứ nhất: các tế bào nấm men là những cơ thể sống, vì chỉ khi đun nóng nhẹ là có thể thủ tiêu khả năng lên men; tế bào vẫn còn lại không bị phá hủy, nhưng trong chúng sự sống đã bị hủy diệt. Thứ hai: chỉ có những tế bào nấm men sống mới gây ra sự lên men. Cuộc tranh luận giữa Pasteur và Libic đã kết thúc, Pasteur và phái sinh lực luận đã toàn thắng. Tiếp đó Pasteur đã tiến hành một thí nghiệm nổi tiếng của mình về vấn đề tự sinh - một đề tài củng cố chỗ đứng của phái sinh lực luận ngay từ thời Spanllanzani. Những người cầm đầu tôn giáo, dĩ nhiên, nhiệt liệt chào mừng sự phủ nhận học thuyết tự sinh bởi vì họ chấp nhận sự sống sinh ra trên trái đất là do Thượng đế. Cũng như những nhà duy vật ở giữa thế kỷ XIX đã nhiệt tình ủng hộ quan điểm tự sinh, Spanllanzani đã chứng minh rằng nếu khử trùng nước canh thịt và để cách ly không nhiễm bẩn thì trong số đó sẽ không có bất cứ một dạng sống nào xuất hiện. Trên cở sở này rút ra kết luận nhiệt đã hủy diệt bất cứ sự sống ban đầu nào ở trong bình bịt kín không khí Pasteur đặt thí nghiệm (1860) để cho không khí thường không hâm nóng vẫn tiếp xúc được với nước canh thịt được đun sôi và khử trùng trong phòng. Nước canh thịt đựng trong bìng cổ cong chữ S, không khí không hâm nóng có thể tự do vào trong bình, còn những chất bẩn rơi vào phần đáy uốn cong của cổ hình chữ S và không rơi được vào bình. Trong điều kiện đó, những sinh vật trong nước canh thịt không sinh sản, nhưng nếu bỏ cổ bình thì các chất sẽ rơi vào bình và sẽ bẩn rất nhanh. Như vậy không còn câu hỏi về không khí đun nóng hoặc không đun nóng, về sự sống khởi đầu đã bị diệt hoặc không bị tiêu diệt. Thực chất của vấn đề là ở chỗ bụi rơi vào nước canh thịt kèm theo những vi khuẩn lơ lửng trong không khí, chúng sinh sản và sinh trưởng trong nước canh thịt. Vào những năm thứ 50 của thế kỷ XIX, thầy thuốc người Ðức là Rudolf Virchow (1821 - 1902), được công nhận là người sáng lập ra môn giải phẫu bệnh lý hiện nay- khoa học về sự biến đổi mô do bệnh, ông tiếp tục nghiên cứu những mô bị bệnh và chứng minh rằng học thuyết tế bào có thể áp dụng được với các mô bị bệnh cũng như mô của cơ thể khỏe mạnh. Những tế bào của mô bị bệnh sinh ra từ các tế bào bình thường của mô khỏe mạnh. Ở đây người ta không quan sát thấy sự phá hủy tính kế thừa, chẳng hạn như sự xuất hiện những tế bào bất bình thường từ một khởi nguyên còn chưa biết. Năm 1855, Virchow đã trình bày luận điểm chủ yếu trong học thuyết tế bào của mình: Mọi tế bào đều sinh ra từ tế bào bằng cách phân chia. Như vậy Virchow và Pasteur đã chứng minh hoàn toàn rõ ràng rằng mỗi tế bào, coi như một sinh vật độc lập hoặc một bộ phận của sinh vật đa bào, TheGioiEbook.com
Lược sử sinh học 58 sinh ra từ tế bào đã có trước đó. Chưa bao giờ sinh vật lại được phân biệt với giới vô sinh một cách minh bạch và triệt để đến như vậy. Chưa bao giờ chỗ đứng của sinh lực luận lại tỏ ra vững vàng như lúc này. IV. ENZIM Nếu trong cơ thể sống diễn ra những biến đổi hóa học không thể thực hiện được trong thiên nhiên vô sinh, thì chúng cần có sự hỗ trợ của những biện pháp vật chất nào đó ( ở thế kỷ XIX người ta đã khó có thể dựa vào lực lượng siêu nhiên). Bản chất của những biện pháp vật chất ấy dần dần được làm sáng tỏ. Ngay ở thế kỷ XIX, các nhà hóa học phát hiện thấy đôi khi có thể làm tăng tốc độ phản ứng bằng cách cho các chất khác nhau vào phản ứng; những chất này rõ ràng không tham gia vào phản ứng. Ở đầu thế kỷ XIX người ta đặc biệt chú ý tới vấn đề này. Năm 1811, nhà hóa học Nga là Konxtantin Xigizmundovits Kirgof (1764 - 1833) chứng minh rằng tinh bột bị đun sôi với axit bị phân hủy thành đường đơn giản - glucoza; quá trình này không diễn ra nếu có axit. Axit, có lẽ không tham gia phản ứng và không bị mất đi trong quá trình tinh bột bị thủy phân. Năm 1817, nhà bác học người Anh Hămfri Ðevi (1778 - 1829) đã phát hiện ra khả năng của hơi rượu và ete tự oxy hóa trên bạch kim ở nhiệt độ trong phòng. Bạch kim tất nhiên sẽ không tham gia vào phản ứng. Những ví dụ này và những ví dụ khác đã làm Berzelius chú ý và ông gọi hiện tượng tăng nhanh tốc độ của những chất mà kết thúc phản ứng vẫn tồn tại và không đổi là hiện tượng xúc tác ( 1835 ) ( từ tiếng Hylạp: katalysis - hòa tan, phân hủy); và có lẽ hiện tượng ấy đúng với quá trình phân thủy tinh bột do axit xúc tác. Thông thường, chỉ khi nào bị đun đến nhiệt độ cao thì hơi rượu mới bị bốc cháy trong không khí. Khi có bạch kim làm xúc tác thì phản ứng cháy ấy xảy ra không đòi hỏi phải đun nóng trước. Có lẽ các quá trình hóa học ở trong mô sống diễn ra trong điều kiện rất nhẹ nhàng, vì trong mô có nhiều chất xúc tác khác nhau mà người ta không thấy nó ở thiên nhiên vô sinh. Thật vậy, năm 1833, trước công trình của Berzelius, nhà hóa học Pháp là Anxen Pain (1795 - 1871) đã chiết rút được từ mầm đại mạch chất có thể phân hủy tinh bột thành đường, thậm chí còn nhanh hơn dùng axit; ông gọi chất ấy là Ditaza. Diataza và các chất tương tự khác được gọi là men (enzim) vì sự biến tinh bột thành đường là một trong những giai đoạn đầu của sự lên men hạt. Sau đó chả bao lâu, người ta đã phân lập được enzim ngay từ những cơ thể động vật. Men của dịch dạ dày là một trong các loại men biết đầu tiên. TheGioiEbook.com
Lược sử sinh học 59 Ngay Reomua đã khẳng định rằng sự tiêu hóa thức ăn là quá trình hóa học. Năm 1821, thầy thuốc người Anh là William Broune (1785 - 1850) đã lấy được axit chlohydric từ dịch dạ dày. Axit chlohydric là một chất vô cơ đơn thuần, vì thế tách được axit này là một việc mà các nhà hóa học không ngờ tới. Năm 1836, Schwann một trong những người sáng lập ra học thuyết tế bào, đã tinh chế được dịch dạ dày không có chứa axit chlohydric có hiệu lực phân hủy thịt cao hơn nhiều so với axit. Schwann gọi chất đó là Pepsin (từ tiếng Hylạp là Pepsis - tiêu hóa ) - một loại men thật sự. Số men này càng được phát hiện nhiều hơn. Và đến nửa sau của thế kỷ XIX người ta đã hoàn toàn hiểu rõ men là chất xúc tác, nếu chỉ nói về các mô sống, nhờ có men mà cơ thể thực hiện được những việc mà người làm thí nghiệm không thực hiện được. Và như thế protit vẫn là cái lá chắn đỡ đòn cho các nhà sinh lực luận, vì có rất nhiều dẫn liệu chứng minh bản chất protit của men (mặc dù trước thế kỷ XX người ta vẫn chưa chứng minh được chính xác). Nhưng chỗ đứng của các nhà sinh lực luận có chỗ yếu: đó là men hoạt động cả ở trong và ngoài tế bào. Men được tách từ dịch dạ dày phân hủy được thức ăn trong ống nghiệm. Có lẽ, nếu tạo ra được những chất tiêu chuẩn của tất cả các men, thì có thể sao lại trong ống nghiệm bất cứ phản ứng nào, xảy ra trong cơ thể sống, không có sự can thiệp của sinh vật, vì bản thân men ít nhất là các men đã được nghiên cứu) không phải là vật sống. Ngoài ra men cũng chịu tác động bởi các quy luật chi phối các chất xúc tác vô cơ, ví dụ: axit hoặc bạch kim. Các nhà sinh lực luận buộc phải công nhận là men của dịch dạ dày tiếp tục hoạt động ở bên ngoài tế bào; bởi vì dịch dạ dày có thể rót vào trong ống nghiệm. Nhưng họ nói rằng có cả những men chỉ thể hiện hoạt tính khi ở trong tế bào. Những men này không nằm trong sự hiểu biết thông thái của các nhà hóa học. Những nhà sinh lực luận chia men ra làm hai nhóm: nhóm men vô cơ ( như pepsin ) có thể tách khỏi tế bào sống và vẫn giữ được tác dụng xúc tác ở ngoài tế bào và nhóm hữu cơ như họ đã giả định, không có tác dụng xúc tác khi tách khỏi hoạt động sống của tế bào sống. Vào năm 1878, nhà sinh lý học người Ðức là Vinhem Cune (1737 - 1900) đã đề nghị gọi nhóm men vô cơ là enzim từ tiếng Hylạp : en - ở trong, zyme - nấm men); còn nhóm men hữu cơ vẫn giữ tên là men (fecmen). Năm 1897, những công trình của nhà hóa học người Ðức Le Edua Bucne (1860 - 1917), đã bất ngờ làm sứt mẻ quan điểm của những nhà sinh lực luận. Sau khi phá hủy khối nấm men và lọc, Bucne đã lấy được dịch nấm men tự do tách khỏi các tế bào sống và để cho dịch này không bị nhiễm khuẩn, ông thêm vào dịch một dung dịch đường đậm đặc. Bucne đoán trước là dịch này không có khả năng lên men. Nhưng ông vô cùng ngạc nhiên khi thấy đường dần dần bị lên men. Ông đặt hết thí nghiệm này đến thí nghiệm khác, bằng cách giết hết những tế bào nấm men song kết quả vẫn là một: các tế bào nấm men chết đã làm cho đường lên men tốt như tế bào sống vậy. TheGioiEbook.com
Lược sử sinh học 60 Ðến cuối thế kỷ XIX, người ta hoàn toàn biết rõ tất cả các men hữu cơ đều là các chất chết. Những men được tách khỏi tế bào hoạt động rất có hiệu lực trong ống nghiệm. Người ta dùng tên enzim cho tất cả các loại men, sau khi công nhận rằng không có những chất hóa học đặc biệt nào có thể biểu hiện hoạt tính của mình chỉ khi có mặt một lực sống nào đó ở trong tế bào. Lời tuyên bố dứt khoát của Pasteur cho rằng sự lên men không thể thực hiện được nếu thiếu các cơ thể sống chỉ áp dụng được đối với các quá trình diễn ra trong tự nhiên. Loài người đã biết nuôi tế bào nấm men một cách nhân tạo, đã biết giữ các men có trong tế bào nấm men không bị đụng chạm tới sau khi đã phá hủy và làm chết các tế bào đó - hiện nay sự lên men đã có thể tiến hành ngoài cơ thể sống. Hơn lúc nào hết, lúc này sinh lực luận đã bị nếm đòn thất bại nặng nề nhất, nhưng sự thất bại hoàn toàn của sinh lực luận vẫn chưa tới. Người ta còn nhiều điều cần phải biết về phân tử Protit - nếu ở chỗ nào đấy, người ta lại phát hiện được sự biểu hiện của lực sống thì sao? Ðặc biệt, chừng nào mà người ta vẫn chưa đánh đổ một lời tuyên bố của Pasteur (và Virchow) - về sự xuất hiện của tế bào từ tế bào, - thì loài người vẫn chưa thể nói là đã nắm được bản chất của sự sống. Thế là, dù sao các nhà sinh lực luận đã mất mảnh đất của họ. Một số nhà sinh vật vẫn tiếp tục nói một cách mơ hồ, về những biểu hiện của lực sống nào đó (thậm chí cho đến tận bây giờ người ta vẫn còn nói về vấn đề đó). Mọi người đều thừa nhận rằng sự sống chịu tác động bởi những quy luật điều khiển giới vô sinh, rằng không có những vấn đề trong sinh học mà người ta không thể thực hiện được trong điều kiện phòng thí nghiệm và không có một quá trình sống nào lại không thể không họa lại được ngoài cơ thể sống. Quan điểm duy vật trở thành quan điểm thống trị. TheGioiEbook.com
Lược sử sinh học 61 CHƯƠNG IX: ĐẤU TRANH CHỐNG BỆNH TẬT I. TIÊM CHỦNG II. LÝ THUYẾT VI TRÙNG VỀ BỆNH NHIỂM TRÙNG III. VI KHUẨN HỌC IV. CÔN TRÙNG V. NHỮNG YẾU TỐ DINH DƯỠNG VI. VITAMIN I. TIÊM CHỦNG Khi nhắc đến những cuộc tranh luận nảy lửa về các vấn đề tiến hóa và sinh lực luận, chúng ta không được quên rằng sự chú ý của loài người đến sinh học lý thuyết bắt nguồn từ sự phát triển y học mạnh mẽ, sự nghiên cứu kiên trì về những rối loạn chức năng trong cơ thể. Khoa học sinh vật, về phương diện lý thuyết, cho dù phát triển nhanh chóng và đi xa hơn thực tiễn hàng ngày đến thế nào đi chăng nữa, dù sao sớm hay muộn sinh học cũng quay về những đòi hỏi của y học. Việc nghiên cứu các lý thuyết hoàn toàn không phải là việc lạc hướng và không có căn cứ, bởi vì việc áp dụng những thành tựu khoa học lý thuyết cho phép thực tiễn tiến lên nhanh chóng. Mặc dù khoa học ứng dụng có thể được phát triển một cách thuần túy kinh nghiệm nhưng không có lý luận thì sự phát triển ấy diễn ra rất chậm chạp và thiếu bảo đảm. Ðể dẫn chứng, chúng ta nhớ lại lịch sử nghiên cứu các bệnh nhiễm trùng. Cho đến tận đầu thế kỷ XIX, về thực chất các thầy thuốc đã hoàn toàn bất lực khi có nạn dịch hạch hoặc có những bệnh nhiễm trùng khác đã xảy ra hết năm này qua năm khác ở trên trái đất của chúng ta. Bệnh đậu mùa cũng được xếp vào những loại bệnh làm cho con người đau khổ. Ðiều rất bi thảm là nó lan truyền rộng rãi và nhanh chóng, một phần ba số người mắc bệnh hiện chết còn những người mắc bệnh phải mang tật xấu xí suốt đời: bộ mặt rỗ mất cảm tình với cả người thân. Nhưng phải thấy rằng những người đã mắc bệnh có khả năng miễn dịch trong lần bệnh dịch tái phát. Vì thế nhiều người cho rằng hợp lý hơn cả là không nên tránh bệnh mà nên cho bệnh phát triển ở trong cơ thể người ở mức độ nhẹ nhất, không nguy hiểm đối với sự sống, và không làm xấu người bệnh. Trong trường hợp này con người bảo đảm tránh khỏi những bệnh tái hiện. Ở những nước như Thỗ nhĩ kỳ và Trung Quốc, đã từ lâu người ta định gây cho người lành mắc bệnh đậu mùa ở mức độ nhẹ trích từ người bệnh. Sự mạo hiểm đó rất là vĩ đại, vì ở vào thời kỳ bệnh hoành hành nghiêm trọng. Ở vào thế kỷ thứ XVIII việc chủng đậu tương tự đã được tiến hành ở nước Anh, nhưng khó mà xác định việc đó có lợi hơn hay có hại hơn. Khi nghiên cứu hoạt động chữa bệnh thực tiễn của thầy thuốc người Anh Edward Jenner TheGioiEbook.com
Lược sử sinh học 62 (1749 - 1823) đã nghiên cứu tính chất phòng trị bệnh của đậu mùa bò nổi tiếng trong y học dân gian: những người đã mắc bệnh đậu mùa của bò có miễn dịch đối với bệnh đậu mùa của bò cũng như của người. Sau nhiều lần quan sát lâu dài và thận trọng, ngày 14 tháng 5 năm 1796, lần đầu tiên Jenner đã lấy chất có ở người đàn bà mắc bệnh đậu mùa bò và chủng chất đó sang đứa trẻ 8 tuổi. Chủng đậu không gây khó chịu. Hai tháng sau đứa trẻ đó được gây bệnh bằng mủ lấy từ mụn đậu của người bệnh mắc bệnh đậu mùa tự nhiên và đứa trẻ đó vẫn sống. Sau nhiều lần lặp lại thí nghiệm này, năm 1798 Jenner đã công bố kết quả công trình nghiên cứu của mình. Ông đề nghị gọi phương pháp mới này là tiêm chủng (từ tiếng La tinh Vacxin: đậu mùa bò). Nỗi khiếp sợ bệnh đậu mùa lớn đến nỗi người ta khao khát dùng phương pháp mới của Jenner; còn sự chống đối của những người bảo thủ nhất bị bẻ gẫy nhanh chóng. Sự tiêm chủng lan nhanh ra toàn Châu Âu, và bệnh tật đã phải lùi bước. Ơí những nước có nền y học phát triển cao, những thầy thuốc không còn cảm thấy bất lực trong cuộc đấu tranh chống bệnh đậu mùa. Nhưng chỉ có nghiên cứu lý thuyết mới có thể đưa lại những thành tựu tiếp tục về sau này. Lúc đó chưa ai biết tác nhân gây bệnh nhiễm trùng, nhưng chưa tính đến việc sử dụng thể bệnh nhẹ vào mục đích tiêm chủng. Một nhiệm vụ đặt ra cho các nhà sinh học là phải sản xuất ra những biến thể thuộc các dạng bệnh nhẹ, nhưng điều đó đòi hỏi phải hiểu biết sâu hơn nhiều so với những điều người ta đã biết trong lúc sinh thời của Jenner. II . LÝ THUYẾT VI TRÙNG VỀ BỆNH NHIỄM TRÙNG Do nhiên cứu vấn đề lên men, Pasteur đã chú ý đến vi khuẩn, và lý thuyết Pasteur rất cần thiết. Năm 1865, nghề nuôi tằm ở Pháp bị tổn thất rất nghiêm trọng. Tằm chết hàng loạt do mắc một bệnh gì đó. Người ta yêu cầu Pasteur giúp đỡ. Và ông đã phát hiện ra những ký sinh trùng cực nhỏ làm hại tằm và làm bẩn lá dâu - thức ăn của tằm. Kết luận của Pasteur nghiêm khắc nhưng duy nhất đúng: cần tiêu diệt tất cả tằm bệnh và thức ăn có mầm bệnh; sau khi lựa chọn những tằm khỏe mạnh và thức ăn không có bệnh, cần nuôi lại tằm từ đầu. Nhờ thực hiện đúng đắn những yêu cầu của Pasteur nên đã cứu vãn được nghề nuôi tằm của Pháp. Pasteur đã rõ: một điều đã đúng với bệnh nhiễm trùng khác. Bệnh do vi khuẩn gây nên. Khi người bệnh hắt hơi, ho, hôn nhau và qua rác rưởi làm bẩn thức ăn và nước, bệnh có thể lây sang người khỏe. Có lẽ chính các thầy thuốc là những người đầu tiên truyền bệnh do bắt buộc phải tiếp xúc với người bệnh. Thầy thuốc người Hungari là Igơnat Filip Don Zemenveit (1818 - 1965) đã nêu kết luận cuối cùng. Ngay khi còn chưa biết thuyết Pasteur, Zemenveit TheGioiEbook.com
Lược sử sinh học 63 đã chú ý thấy trong các bệnh viện ở Viên tỷ lệ người chết do sốt nhiễm trùng hậu sản rất cao, nhưng phụ nữ đã sinh nở ở nhà thì tỉ lệ chết ít hơn nhờ những bà đỡ có hiểu biết thông thường. Ông nảy ra ý nghĩ rằng sự truyền bệnh do những sinh viên và thầy thuốc thường xuyên vào nhà hộ sinh sau khi làm việc ở phòng mổ xác chết. Ông kiên quyết đề nghị các thầy thuốc trước khi khám thai phải rửa tay thật sạch, nhờ đó tỉ lệ chết lại giảm ngay xuống. Demenveit đã sớm từ trần không kịp chờ đón mọi người chấp nhận ý kiến của ông. Do sự truyền bá lý thuyết vi trùng ngày càng lan rộng nên tình hình đã dần dần thay đổi. Ngày nay ai cũng hiểu tại sao lại phải rửa tay; những người thầy thuốc bảo thủ nhất chống lại mốt mới, dần dần cũng phải đầu hàng. Trong thời gian chiến tranh Pháp - Phổ, Pasteur đã thuyết phục được những nhà giải phẫu luộc sôi dụng cụ trước khi mổ và phải hấp băng bằng hơi nước. Cùng lúc ấy ở Anh, nhà giải phẫu Josef Lixte (1827 - 1912) đã cải cách phẫu thuật nói chung, và đặc biệt đã và đưa phương pháp gây mê và thực hành. Người bệnh hít hỗn hợp không khí ete đã thiếp đi và không cảm thấy đau đớn. Cuối cùng, các thầy thuốc đã có thể tiến hành phẫu thuật và nhổ răng mà không gây ra đau đớn cho người bệnh của mình. Mặc dù nghĩ ra gây mê là công lao của nhiều thầy thuốc, nhưng người ta công nhận thầy thuốc chuyên khoa răng người Mỹ là William Thomas Grin Moton (1819 - 1868) là người có công lớn nhất vì đã cắt khối u trên mặt có gây mê bằng ete vào tháng 10 năm 1846. Việc ứng dụng thành công phương pháp gây mê đã đưa được phương pháp này đi nhanh vào giải phẫu thực hành. Phiền một nỗi, ngay những lần mổ thành công và khỏi bệnh vẫn không ít người bệnh bị chết vì nhiễm trùng sau khi mổ. Khi Lixte đã biết lý thuyết của Pasteur, ông nảy ra ý nghĩ rằng nếu vết thương hoặc vết mổ đã được khử trùng thì sẽ không thê øcó nhiễm trùng . Ông đã thử dùng fenol với mục đích ấy mau chóng tin là fenol có tác dụng rất hữu hiệu. Lixte đã lập ra giải phẫu khử trùng như thế đó. Sau này người ta đã tìm ra nhiều chất hóa học mạnh hơn có tác dụng giảm đau tốt hơn. Các nhà phẫu thuật làm việc đã có mặt nạ bảo vệ và găng tay cao su đã khử trùng. Cuối cùng giải phẫu trở thành không nguy hiểm đối với loài người. Thậm chí nếu lý thuyết Pasteur chỉ đưa ra một cải cách đó thì lúc đó người ta cũng đã có thể công nhận lý thuyết Pasteur như là một phát minh xuất sắc nhất trong lịch sử Y học. III. VI KHUẨN HỌC Chớ hy vọng là đến một lúc nào đó loài người có thể hoàn toàn bị cách ly khỏi vi khuẩn gây bệnh. Sớm hoặc muôn loài người sẽ bị lây bệnh nguy hiểm. Khi đó sẽ điều trị như thế nào? Tất nhiên cơ thể có những phương tiện TheGioiEbook.com
Lược sử sinh học 64 nào đó của mình chống lại vi khuẩn bởi vì, như ta đã biết, có lúc người bệnh khỏi mà không cần đến thuốc. Ðể dẫn chứng, nhà sinh học lỗi lạc người Nga là I.I Metchnikov (1845 - 1916) đã đưa ra: cuộc đấu tranh chống vi khuẩn của cơ thể. Ông cho rằng bạch cầu làm nhiệm vụ bảo vệ chống những tác nhân gây bệnh lọt vào cơ thể động vật và người, những bạch cầu thoát khỏi mạch máu và xông đến chỗ nhiễm bệnh, ở đó xảy ra cuộc ác chiến thực sự giữa bạch cầu và vi khuẩn. Metchnikov gọi những tế bào giữ vai trò bảo vệ cơ thể là thực bào. Ngoài ra, sau khi khỏi một số bệnh sẽ kèm theo sự miễn dịch (tính không nhiễm bệnh), mặc dù người ta chưa khám phá ra những biến đổi rõ ràng nào đó. Ðiều này có thể giải thích một cách khá logic là trong cơ thể của người đã mắc bệnh có những kháng thể mang khả năng tiêu diệt hoặc trung hòa những vi khuẩn lọt vào cơ thể. Khái niệm này giải thích được cả tác dụng của tiêm chủng; trong cơ thể của những người được chủng đậu hình thành kháng thể có hoạt tính giống với vi khuẩn đậu bò và rất giống với vi khuẩn đậu mùa tự nhiên. Bây giờ thắng lợi được bảo đảm, nhưng không phải ở chỗ thắng bệnh mà là thắng vi khuẩn gây bệnh. Pasteur đã vạch ra con đường chống bệnh loét Xibia - bệnh gây chết người và tiêu diệt hàng đàn gia súc. Ông tìm ra tác nhân gây bệnh và chứng minh nó thuộc về một dạng đặc biệt của vi khuẩn. Pasteur đun nóng chế phẩm vi khuẩn để tiêu diệt khả năng gây bệnh. Ðưa những vi khuẩn đã bị làm yếu vào cơ thể động vật sẽ tạo thành những kháng thể có khả năng chống lại những vi khuẩn gây bệnh. Năm 1881, Pasteur đã làm một thí nghiệm hết sức tiêu biểu. Ông dùng một đàn cừu làm thí nghiệm; một phần của đàn cừu ấy được chủng vi khuẩn loét Xibia đã bị làm yếu, số cừu còn lại không được tiêm chủng. Sau một thời gian gây bệnh cho tất cả số đàn cừu bằng những nòi vi khuẩn gây bệnh. Số cừu được chủng không phát hiện thấy dấu hiệu nào của bệnh, những con không được chủng đều mắc bệnh và chết. Pasteur đã dùng phương pháp tương tự để chống dịch bệnh tả gà, và đặc biệt điển hình là chống bệnh dại, một trong những bệnh khủng khiếp nhất do động vật hoang dại hoặc gia súc mắc bệnh truyền cho người. Thành tựu lý thuyết vi trùng của Pasteur đã làm người ta lại chú ý tới vi khuẩn. Nhà thực vật học người Ðức là Fedinan Julius Kôn (1828 - 1898) đã nghiên cứu tế bào thực vật bằng kính hiển vi: ông chứng minh chất nguyên sinh của tế bào thực vật và động vật học về thực chất là giống nhau. Ông đã nghiên cứu vi khuẩn vào những năm 60 của thế kỷ XIX. Xác định bản chất thực của vi khuẩn là một công lao lớn nhất của Kôn. Lần đầu tiên ông tách vi khuẩn khỏi động vật nguyên sinh một cách đúng đắn, và ông định phân loại vi khuẩn tới giống và loài. Ðiều đó cho phép người ta công nhận Kôn là người đặt nền móng cho vi khuẩn học ngày nay. TheGioiEbook.com
Lược sử sinh học 65 Ông là người đầu tiên nhận thấy thiên tài của Robert Koc (1843 - 1910), thầy thuốc trẻ tuổi người Ðức. Năm 1876, Kôn đã tách được vi khuẩn Xibia và nuôi được chúng. Sự giúp đỡ của Kôn - người biết những công trình của Koc, đã đóng vai trò quan trọng trong cuộc đời của nhà vi khuẩn học vĩ đại. Koc đã nuôi cấy vi khuẩn trên môi trường đặc - Jelatin (sau này thay bằng aga - thạch rút ra từ rong biển), chứ không cấy dung dịch đựng ở ống nghiệm. Sự cải tiến kỹ thuật đó đã tạo nên hàng loạt tính ưu việt. Trong môi trường lỏng, các loài vi khuẩn khác nhau để lẫn lộn với nhau và người ta khó xác định ra vi khuẩn nào gây ra bệnh này hoặc bệnh khác. Nếu cấy vi khuẩn trên môi trường đặc, thì những vi khuẩn khác nhau sinh sản nhiều lần và tạo thành các tập đoàn mới, cố định chặt chẻ ở vị trí của mình. Thậm chí nếu nhóm vi khuẩn được cấy là một tập hợp các loài vi khuẩn thì sau đó sẽ có nhiều tập đoàn, mỗi tập đoàn gồm nhiều tế bào vi khuẩn nhất định, như thế cho phép xác định loài vi khuẩn gây bệnh một cách hoàn toàn chính xác. Lúc đầu Koc rải môi trường trên tấm kính phẳng, nhưng người giúp việc của ông là Juliut Risa Petri (1852 - 1921) đã thay tấm kính bằng hai đĩa kính phẳng, và nhỏ; một đĩa kính dùng làm nắp. Ðĩa Petri được dùng rộng rãi trong vi khuẩn học ngày nay. Khi dùng phương pháp phân lập vi khuẩn Koc và những cộng sự của ông đã tách ra được nhiều loại vi khuẩn gây bệnh, trong số đó có vi khuẩn lao. IV. CÔN TRÙNG Không phải chỉ có vi khuẩn là tác nhân gây bệnh truyền nhiễm. Không phải vô cớ mà Pasteur đặt tên cho lý thuyết của mình là lý thuyết vi trùng: ông muốn nói đến vi sinh vật nói chung, chứ không phải chỉ có vi khuẩn Ví dụ: năm 1880 thầy thuốc người Pháp là Charles Luis Anphoncer Laverfrance (1845 - 1922) đã phát hiện ra vi trùng sốt rét - bệnh này làm chết người ở các nước nhiệt đới và Á nhiệt đới hơn là các bệnh nào khác. Phát hiện đó đặc biệt hấp dẫn vì tác nhân gây bệnh không phải là vi khuẩn mà là động vật nguyên sinh - động vật đơn bào. Ở những năm 60 của thế kỷ XIX nhà động vật học người Ðứa là các Rudolf Loicart đặt cơ sở cho ký sinh trùng học -khoa học nghiên cứu về vật ký sinh. Loicart chứng minh rằng trong ngành độngvật không xương sống tất cả đều có ký sinh trùng. Một số sống ở người như giun sán (sán dây, giun tròn, giun dẹp) - những động vật hoàn toàn không có kích thước hiển vi, gây nên những bệnh trầm trọng. Sau đó đã xác định được rằng thậm chí những động vật đa bào - không phải là tác nhân gây bệnh trực tiếp, có thể là vật truyền bệnh nhiễm trùng. Sốt rét là bệnh đầu tiên người ta đã phát hiện ra được vật truyền bệnh. Có thể chứng minh dễ dàng bệnh số rét không lây khi tiếp xúc trực tiếp với người bệnh. Năm 1897, thầy thuốc người Anh là Ronan Ros (1857 - 1932), khi nghiên cứu muỗi truyền bệnh sốt rét, đã phát hiện ra ký sinh trùng bệnh này trong muỗi Anophen ( Anopheles ). TheGioiEbook.com
Lược sử sinh học 66 Khám phá ấy đã đem lại nhiều lợi ích to lớn vì đã làm rõ khâu được nghiên cứu yếu nhất trong chuỗi mắc xích truyền bệnh. Thì ra trước khi chui vào cơ thể người, ký sinh trùng cần phải trải qua những giai đoạn phát triển nhất định ở trong muỗi. Từ đó rút ra kết luận: để chống bệnh sốt rét cần phải diệt muỗi. Tạo sao ngủ lại phải nằm trong mùng để tránh muỗi? Tại sao phải tát cạn các đầm hồ? Và chính nơi nào sử dụng rộng rãi các biện pháp ấy thì bệnh sốt rét ít xảy ra hơn. Một bệnh nguy hiểm chết người khác trong suốt thế kỷ XVIII và XIX đã thường kỳ giết hại nhân dân ở miền bờ biển phía đông nước Mỹ là bệnh sốt vàng. Nhà giải phẫu quân y người Mỹ Oante Rit (1851 - 1902) đã khẳng định rằng bệnh sốt vàng không lây khi tiếp xúc trực tiếp với người bệnh, và trên cơ sở công trình của Ros, Rit giả định rằng vật môi giới trong trường hợp này chính là muỗi, nhưng muỗi này thuộc giống Aedes. Các thầy thuốc cùng làm việc vơi Rit đã để cho muỗi, sau khi hút máu người mắc bệnh sốt vàng, đốt họ. Một thầy thuốc trong số đó đã bị ốm và một thầy thuốc trẻ là Jess William Lazia (1866 - 1900) đã chết vì bệnh sốt vàng. Ông hy sinh thân mình vì lợi ích của loài người. Như thế là bức tranh truyền bệnh đã rõ ràng. Một nhà giải phẫu quân y khác, William Crowfo Hogat (1854 - 1920), đã thực hiện hàng loạt biện pháp chống muỗi để tiêu diệt bệnh sốt vàng ở La Havan, sau đó người ta đưa ông đến Panama, nơi Mỹ định thực hiện điều mà Pháp không làm được là xây dựng kênh đào. Tỷ lệ chết vì bệnh sốt vàng của những người xây dựng kênh đào có lẽ còn đáng sợ hơn cả những khó khăn kỹ thuật. Hogat đã tiến hành chống muỗi và ngăn chặn được bệnh sốt vàng lan tràn. Rõ ràng muỗi không là kẻ duy nhất cố chiếm giữ vai trò độc ác chính. Năm 1902, Sarlơ Jean Henri Nikon (1866 - 1936) thầy thuốc người Pháp được cử làm giám đốc viện Pasteur ở Tuynizi. Ở đây ông đã nghiên cứu bệnh nhiễm trùng nguy hiểm - sốt phát ban. Nicon nhận thấy sốt phát ban lan rất mạnh ở ngoài bệnh viện, còn trong các phòng bệnh thì mất tính nhiễm trùng rất nhanh. Trước khi vào viện, người bệnh phải thay quần áo và tắm bằng xà phòng. Nicon cho rằng nguồn gốc bệnh nhiễm trùng nằm ở nơi nào đó trong quần áo và mất đi khi tắm rửa. Sau khi đã làm một loạt thí nghiệm ở động vật, nhà bác học đã chứng minh rằng bệnh chỉ được truyền qua vết cắn của rận sống ở trong quần áo. Năm 1906, nhà bệnh lý học người Mỹ là Chales Rickets ( 1871 - 1910 ) đã xác định bệnh sốt hồi quy ở vùng núi Xcaili truyền qua vết cắn của ve bò. V. NHỮNG YẾU TỐ DINH DƯỠNG Lẽ đương nhiên, khi mọi người đã hiểu vai trò của vi khuẩn thì sự chăm sóc vệ sinh sạch sẽ mà ngay từ thời Hippocrates đề cập đến vẫn còn có giá trị. Những lời khuyên của ông vẫn có hiệu lực về sự cần thiết phải ăn uống thức ăn có đầy đủ giá trị dinh dưỡng và ăn nhiều loại thức ăn, thêm vào đó TheGioiEbook.com
Lược sử sinh học 67 việc ăn uống như vậy chẳng những bảo đảm sức khoẻ nói chung mà còn là một phương pháp đặc hiệu để phòng một số bệnh tật. Ở thời kỳ có những phát hiện vĩ đại về địa lý, những người đã sống nhiều năm tháng trên tàu biển chỉ ăn những thức ăn có thể giữ được lâu, bởi vì lúc đó học chưa biết dùng phương pháp ướp lạnh nhân tạo. Bệnh hoại huyết là một tai họa khủng khiếp đối với người đi biển. Thầy thuốc người Scotlen là Lems Linder(1716 - 1794) đã chú ý đến những bệnh không những ở trên tàu mà cả trong các thành phố bị bao vây và ở trong nhà tù - ở tất cả những nơi nào mà chỉ ăn một loại thức ăn. Có lẽ bệnh phát sinh là do trong thức ăn thiếu một loại sản phẩm nào đó? Linder đã thử cho những người đi biển mắc bệnh hoại huyết ăn những khẩu phần ăn khác nhau và sau đó ông tìm ra tác dụng chữa bệnh của chanh. Nhà đi biển vĩ đại người Anh là Jam Cuc (1728 - 1779), trong những lần đi thám hiểm Thái Bình Dương vào những năm 70 của thế kỷ XVIII, ông đã đưa chanh vào khẩu phần của các thủy thủ. Kết quả chỉ có một người chết vì mắc bệnh hoại huyết. Vào năm 1795, trong thời gian chiến tranh với Pháp, người ta đã cho thủy thủ của hạm đội Anh uống nước chanh và không gặp một trường hợp nào thủy thủ bị ốm do mắc bệnh hoại huyết. Song những thành tựu thuần túy kinh nghiệm ấy đã được áp dụng rất chậm khi chưa có những bằng chứng lý thuyết cần thiết. Ở thế kỷ thứ XIX những phát hiện chủ yếu trong lãnh vực dinh dưỡng là tìm ra vai trò của protit. Người ta đã khẳng định rằng một số protit có giá trị hoàn toàn đầy đủ và khi chúng có mặt trong khẩu phần thức ăn thì có thể duy trì được sự sống, một số mặt khác không hoàn toàn đầy đủ giá trị tương tự như Jelatin không có khả năng duy trì sự sống. Sự giải thích đã diễn ra khi người ta đã hiểu rõ hơn bản chất của phân tử protit. Năm 1820, sau khi dùng axit xử lý một phân tử Jelatin phức tạp, người ta đã tách được từ phân tử phức tạp ấy ra một phân tử đơn giản gọi là glixin. Glixin thuộc nhóm axit amin. Thoạt tiên người ta cho rằng chính glixin xây dựng nên protit, tương tự như đường đơn giản - glucoza - là viên gạch xây dựng nên tinh bột. Nhưng đến cuối thế kỷ XIX thuyết đó không vững nữa. Người ta đã thu được những phân tử đơn giản từ những protit khác nhau nhất, tất cả những phân tử này chỉ khác nhau về chi tiết và chúng cũng thuộc vào nhóm axit amin. Phân tử protit được xây dựng nên không phải là một mà từ cả loạt các axit amin. Ðến năm 1900, người ta đã biết hàng chục những viên gạch axit amin khác nhau về tỉ lệ axit amin chứa trong chúng. Nhà hóa sinh học người Anh là Federic Hopkins (1861 - 1947) là nhà bác học đầu tiên đã chứng minh rằng một protit nào đó có thể không có một hoặc một số các axit amin đóng vai trò quan trọng đối với hoạt động sống của cơ thể. Năm 1903, ông đã phát hiện ra một axit amin mới là triptofan và đã nghiên cứu các phương pháp phát hiện ra Triptofan. Zein - protit tách được từ ngô - cho phản ứng âm, và như thế ngô không chứa triptofan. Zein là protit không có đầy đủ giá trị vì là một protit độc nhất trong khẩu phần thức ăn không bảo đảm hoạt động sống của cơ thể. Nhưng chỉ thêm vào một lượng triptofan nhỏ là có thể kéo dài sự sống của các động vật dùng làm thí nghiệm. TheGioiEbook.com
Lược sử sinh học 68 Những thí nghiệm tiếp theo ở vài năm đầu của thế kỷ XX đã chứng minh rõ ràng rằng trong cơ thể thú có một số axit amin được tổng hợp từ những chất thường có trong các mô. Nhưng một phần axit amin bắt buộc phải lấy từ ngoài vào cùng với thức ăn. Thiếu một hoặc một số axit amin không thay thế được như vậy đã làm cho protit trở thành không có đầy đủ giá trị, động vật sẽ bị bệnh và có khi sẽ chết. Và như thế người ta đã nêu ra khái niệm về những nguyên tố dinh dưỡng phụ - đó là những hợp chất không thể tổng hợp được trong cơ thể động vật và người, và để bảo đảm hoạt động sống bình thường của cơ thể, người ta bắt buộc phải đưa ra những yếu tố này vào thức ăn. Bởi vì có bệnh như bệnh hoại huyết, chữa được bằng nước chanh, thì có thể sáng suốt nghĩ rằng nước chanh cung cấp cho cơ thể một yếu tố thức ăn nào đó còn thiếu. Khó tin rằng đó là yếu tố axit amin. Và thật vậy các nhà sinh học ở thế kỷ XIX đã biết tất cả những thành phần cấu tạo nên nước chanh, hoặc hỗn hợp hoặc từng thành phần riêng biệt, không có thể chữa khỏi bệnh hoại huyết. Yếu tố thức ăn ấy phải là chất chỉ cần thiết với một lượng rất nhỏ về mặt hóa học nó khác với những thành phần thức ăn bình thường. Phát hiện ra chất bí ẩn ấy không phải là việc khó. Sau khi hoàn thiện lý thuyết về các axit amin quan trọng nhất cho sự sống, người ta phát hiện ra những yếu tố thức ăn khá tinh tế chỉ cần cho cơ thể với một lượng nhỏ bé không đáng kể, nhưng điều này không xảy ra trong quá trình nghiên cứu bệnh hoại huyết. VI. VITAMIN Năm 1886, người ta đưa thầy thuốc người Hàlan là Crinian Eijkman (1858 - 1930) đến Zava để chống bệnh tê phù. Người ta đã có cơ sở cho rằng bệnh ấy xuất hiện do ăn uống không đúng cách. Các thủy thủ Nhật bản mắc bệnh tê phù nặng và đã khỏi bệnh chỉ vì vào những năm thứ 80 của thế kỷ XIX người ta đã thêm vào sữa và thịt vào khẩu phần thức ăn của họ, mà trước đó hầu như đặc biệt chỉ có cá và gạo. Nhưng vì là tù binh của lý thuyết vi trùng của Pasteur, nên Eijkman cho rằng bệnh tê phù là do vi trùng gây ra. Ông mang theo cả gà với hy vọng gà sẽ bị nhiễm trùng. Do đó mọi ý đồ của ông đều không mang lại kết quả. Thật vậy năm 1896, bỗng nhiên gà mắc một loại bệnh giống như bệnh tê phù. Khi theo dõi bệnh đó, Eijkman phát hiện ra chúng trước khi chớm dịch, người ta đã cho gà ăn gạo đã giã rất kỹ ở trong kho của bệnh viện. Khi chuyển sang chế độ ăn ban đầu, gà hồi phục dần dần. Eijkman nhận ra rằng có thể gây ra hoặc chữa khỏi bệnh tê phù bằng cách thay đổi đơn giản khẩu phần thức ăn. Thoạt tiên nhà bác học đó chưa đánh giá hết ý nghĩa đúng đắn thực sự của những tài liệu thu thập được. Ông cho rằng trong hạt gạo có chất độc TheGioiEbook.com
Lược sử sinh học 69 nào đó, nó được một chất khác ở trong trấu trung hòa , và vì vậy gạo đã giã rất kỹ, mất võ trấu, nên chỉ còn độc tố chưa trung hòa ở trong gạo. Nhưng người ta dựng nên giả thiết về sự có mặt của hai chất chưa biết là độc tố và kháng độc tố để làm gì khi mà có giả thiết còn đơn giản hơn nhiều cho rằng có một yếu tố thức ăn nào đó tồn tại cần thiết với một lượng không đáng kể. Hopkins và nhà hóa sinh học Mỹ là Funk (sinh năm 1884) đã ủng hộ giả thiết này. Hopkins và Funk cho rằng chẳng những bệnh tê phù mà cả những bệnh khác như: hoại huyết, bệnh da chì, còi xương, ... được giải thích là do trong thức ăn thiếu một lượng không đáng kể những chất nhất định. Khi còn bị những chất thuộc loại axit amin ám ảnh, năm 1912, Funk đề nghị gọi những chất đó là vitamin (axit amin của sự sống). Do thói quen nên tên ấy còn được giữ mãi đến ngày nay, măc dù hiện nay người ta đã biết chúng không có quan hệ gì với axit amin. Giả thuyết vitamin của Hopkins - Funk được hoàn toàn công nhận và ba mươi năm đầu của thế kỷ XIX đã chứng minh rằng có thể chữa khỏi các bệnh khác nhau bằng cách định khẩu phần ăn và chế độ dinh dưỡng hợp lý. Ví dụ thầy thuốc người Mỹ là Joseph Hônbec (1874 - 1929) đã phát hiện vào năm 1915 bệnh da chì phổ biến ở miền Nam nước Mỹ hoàn toàn không có nguồn gốc vi khuẩn. Thật ra bệnh này gây ra do thiếu một vitamin nào đấy và bệnh sẽ khỏi nếu thêm ngay sữa vào khẩu phần của người bệnh. Lúc đầu người ta chỉ biết vitamin có khả năng báo trước và chữa một số bệnh nhất định. Năm 1913, nhà hóa sinh học người Mỹ là Enme Vecnon McCollum (sinh năm 1879) đề nghị gọi vitamin theo chữ cái và như vậy đã xuất hiện vitamin A, B, C, và D sau này người ta thêm vitamin E và K. Người ta phát hiện ra thức ăn có chứa vitamin B thực ra chứa nhiều yếu tố có khả năng tác động nhiều hơn đối với một tổ hợp triệu chứng bệnh. Các nhà sinh học đã thảo luận nhiều lần về vitamin B1, B2 ... Như vậy chính thiếu vitamin B1 đã gây ra bệnh tê phù còn thiếu vitamin B2 gây ra bệnh da chì. Thiếu vitamin C dẫn đến bệnh hoại huyết. Tác dụng chữa bệnh của vitamin đã rõ: vì có một lượng nhỏ vitamin C trong nước chanh mà Linder đã chữa khỏi bệnh hoại huyết). Thiếu vitamin D dẫn đến bệnh còi xương. Thiếu vitamin H thì ảnh hưởng đến thị giác và sinh bệnh quáng gà. Thiếu vitamin B12 thì sinh ra bệnh thiếu máu ác tính. Ðó là những bệnh chủ yếu gây ra do thiếu vitamin. Do những kiến thức về vitamin được tích lũy dần dần, tất cả những bệnh ấy không còn là vấn đề nan giải đối với y học. Ngay từ những năm thứ 30 của thế kỷ XX người ta đã bắt đầu tinh chế vitamin và thực hiện việc tổng hợp vitamin. TheGioiEbook.com
Lược sử sinh học 70 CHƯƠNG X: HỆ THẦN KINH I. THÔI MIÊN II. DÂY THẦN KINH VÀ ĐẠI NÃO III. TẬP TÍNH IV. THẾ NĂNG THẦN KINH I. THÔI MIÊN Một nhóm bệnh khác, không còn nghi ngờ gì nữa, không thể giải thích được bằng lý thuyết vi trùng của Pasteur, đó là những bệnh tâm thần. Ðã từ lâu, chúng gây cho loài người nỗi tôn sùng kinh hoàng. Những người kế tục Hippocrates có thái độ đối với các chứng bệnh này hoàn toàn đúng đắn, nhưng phần lớn các thầy thuốc lại lệ thuộc vào sự mê tín. Chắc có lẽ chính do tin rằng những người điên chịu sự ảnh hưởng của các thế lực hung bạo, người ta có thể cắt nghĩa được thái độ khắt khe đáng sợ đối với những người mắc bệnh tâm thần đã tồn tại trước thế kỷ XIX. Thầy thuốc người Pháp là Filip Pinen (1745 - 1826) đã cải cách công tác cứu trợ thần kinh. Ông cho rằng bệnh điên rồ là bệnh thần kinh chứ không phải là biểu hiện của thế lực độc ác và ông công khai giữ vững quan điểm đó. Năm 1793, trong lúc cuộc cách mạng tư sản Pháp vĩ đại diễn ra sôi nổi nhất làm đảo lộn lớn xã hội, cuộc cải cách các bệnh viện Paris bắt đầu, người ta bổ nhiệm Pinen làm bác sĩ trưởng bệnh viện thần kinh Bixetrơ gần Paris. Lúc ấy tình trạng của các người mắc bệnh thần kinh trong những bệnh viện công rất nghiêm trọng: người ta đối xử với người bệnh như đối xử với thú dại, người ta cùm kẹp, bỏ đói, đánh đập người bệnh. Việc đầu tiên của Pinen là cởi bỏ gông cùm đối với những người bất hạnh và đối xử tứ tế với người bệnh như những người bệnh bình thường khác cần phải điều trị. Nhưng các quan điểm mới đó được thực hiện một cách rất chậm chạp. Trục xuất linh hồn bao giờ cũng là đối tượng quan tâm của thần học. Ðiều đó đã được thầy thuốc người Aïo là Frederic Antoan Mexme (1734 - 1815) nghiên cứu trong sinh học. Lúc đầu Mexme đã dùng nam châm trong thực tiễn chữa bệnh của mình. Nhưng về sau ông nhận thấy rằng việc chạy chữa nhanh chóng hơn nếu người bệnh ở trạng thái hôn mê và bị thu hút sự chú ý tập trungvào những động tác đều đơn điệu. Ông dùng tay làm những cử động chậm chạp nhịp nhàng và đều đặn - gọi là sự án thủ (passe) trong thuật thôi miên, mà theo cách nói của ông, đó là nam châm động vật. Không cần phải nghi ngờ gì về thành tựu mà ai cũng biết của phương pháp đó ( hiện nay người ta gọi là phương pháp Mexme). Nhờ ông mà tâm lý học đã trút bỏ được hàng loạt những tác động bên ngoài và người bệnh sau khi tập trung mọi chú ý vào thầy thuốc sẽ nhạy cảm hơn đối với sự TheGioiEbook.com
Lược sử sinh học 71 khêu gợi của thầy thuốc. Thời gian đầu Mexme thu được kết quả to lớn, đặc biệt ở Paris. Nhưng bị hạn chế bởi sự huyền bí và bịp bợm mà ông đã dùng để giữ kín những phương pháp của mình; cũng như những ý đồ không thành công trong việc chữa những bệnh không phải là thần kinh đã dần dần làm cho người bệnh ngán ngẩm và chẳng những các bệnh nhân mà cả các thầy thuốc khác cạnh tranh lại với Mexme cũng đâm ra bất mãn. Một ủy ban đặc biệt được thành lập và đã có những kết luận ngược lại; Mexme buộc phải trở về Paris để trở về Thụy Sĩ nơi sự vô danh tiếng đang chờ đợi ông. Tuy nhiên, giá trị của phương pháp Mexme tiếp tục sống. Năm mươi năm sau, nhà phẫu thuật người Anh là Zem Bred (1795 - 1860) đã bắt đầu nghiên cứu có hệ thống lý thuyết Mexme mà ông gọi là thôi miên (từ Hylạp - Hypnos: giấc ngủ). Sau khi công bố những bằng chứng khoa học của thôi miên, Bred đã đưa ra phương pháp đó vào thực tiễn y học. Một lãnh vực mới của Y học - khoa chữa bệnh học tâm thần đã ra đời, với nhiệm vụ chữa những bệnh tâm thần. Khoa học bệnh tâm thần đã được tiếp tục phát triển trong các tác phẩm của thầy thuốc người Aïo là Sigmun Froid (1856 - 1939). Trong những năm còn là sinh viên và suốt mấy năm tiếp theo đó, Froid đã nghiên cứu hệ thần kinh của người. Ông là người đầu tiên chú ý đến Cocain làm tê liệt những đầu mút của dây thần kinh. Thầy thuốc trẻ Car Conle (1857 - 1944), người cùng cộng tác với Froid ở bệnh viện, đã sử dụng những dẫn liệu của Froid và năm 1884 đã ứng dụng có kết quả cocain như thuốc tê trong khi mổ mắt. Có thể coi đây là thành công đầu tiên của trong việc ứng dụng gây mê cục bộ, làm giảm đau từng bộ phận của cơ thể và không cần thiết phải gây mê toàn thân trong trường hợp phẫu thuật cục bộ. Năm 1885, khi đang ở paris, Froid đã chú ý đến thôi miên như một phương pháp chữa bệnh thần kinh cơ thể. Sau khi trở về Viên, ông đã quyết định cải tiến phương pháp này. Froid cho rằng: hoạt động thần kinh biểu hiện ở mức độ ý thức cũng như ở mức độ tiềm thưc. Tuy những hồi ức nặng nề những khát vọng hoặc sự say đắm làm cho người ta thấy xấu hổ vẫn có thể trấn áp được, những lúc đó chúng chuyển sang mức độ tiềm thức. Loài người tuy không hiểu về sự tồn tại của cái kho ấy, nhưng nó ảnh hưởng đến cử chỉ và hành động của người ta, và còn có khả năng gây nên những biểu hiện thể trạng khác nhau. Chịu ảnh hưởng của thôi miên, hoạt động không tự giác của người bệnh tự do bộc lộ, trong tình trạng này người bệnh nói đến cả những điều mà ở trong trạng thái bình thường không muốn nói ra. Nhưng đến năm thứ 90, Froid thay thôi miên bằng việc tiếp xúc của thầy thuốc với người bệnh; việc tiếp xúc cho phép người bệnh nói điều gì đó cũng được theo sự hướng dẫn tối thiểu về phía người thầy thuốc. Người bệnh dần dần thoát khỏi sự rụt rè, và thầy thuốc làm thức tỉnh những sự kiện mà trong điều kiện bình thường chúng bị dấu kín ngay đối với cả bản thân người bệnh. Ưu việc của phương pháp này so với nghệ thuật thôi miên là ở chỗ người bệnh lúc nào cũng nắm vững những việc đang xảy ra và không cần những thông tin sắp tới rằng người bệnh sẽ nói ra cái gì. Ngay khi vừa mới phát hiện ra nội dung của tâm lý tiềm thức, thì những phản ứng của người bệnh trở thành không phải là TheGioiEbook.com
Lược sử sinh học 72 vô nguyên cớ và bây giờ người bệnh có khả năng thay đổi những phản ứng bằng cách hiểu rõ những nguyên cớ đã được phát hiện. Việc phân tích nội dung của tâm lý học tiến hành một cách chậm chạp được gọi là sự phân tích tâm lý. Froid, trong cuốn sách Giải thích về giấc mộng xuất bản năm 1900, đã coi trọng ý nghĩa to lớn của giấc mộng bởi vì ông nghĩ rằng chúng khám phá ra nội dung của tiềm thức (dù rằng giấc mộng thường ở dạng thuần túy biểu tượng) bằng phương pháp không thể thực hiện được khi đang thao thức. Tiếp theo đó, ông cho rằng sự hấp dẫn giới tính trong các biểu hiện khác nhau của nó là nguồn xuất phát quan trọng nhất của sự hưng phấn, thậm chí ngay cả ở trẻ nhỏ. Quan niệm này của Froid đã gây ra rất nhiều phản kháng trong số các nhà chuyên môn và đông đảo quần chúng bạn đọc. II . DÂY THẦN KINH VÀ ÐẠI NÃO Tuy nhiên, tâm lý của người ta vô cùng phức tạp, do đó sự tin tưởng vào khoa chữa bệnh thần kinh phần lớn vẫn ở mức độ cá biệt. Nhà sinh lý học người Thụy Sĩ là Anbe de Hanle (1708 - 1777), sau khi xuất bản cuốn sách gồm, tám tập, về hướng dẫn sinh lý người vào những năm 60 của thế kỷ XVIII, là người đặt nền móng cho thần kinh học. Trước đó, người ta cho rằng dây thần kinh hoàn toàn là một cái ống rỗng có chứa những linh hồn huyền bí hoặc là chứa một chất lỏng giống như tĩnh mạch chứa máu. Nhưng xuất phát từ những tài liệu thực nghiệm, Hanle đã bác bỏ ý kiến đó và đưa ra nhận thức mới về sự hoạt động của thần kinh. Vídụ: ông đã giải thích rằng cơ có tính dễ bị kích thích, có nghĩa là một kích thích yếu cũng làm cho cơ bị co dật mạnh. Sự kích thích nhẹ vào dây thần kinh cũng làm cho cơ liên quan đến dây thần kinh đó co dật mạnh. Dây thần kinh bị kích thích mạnh hơn cơ và Hanle đã rút ra kết luận rằng trong phần lớn trường hợp, sự kích thích dây thần kinh điều khiển cơ vận động hơn là sự kích thích trực tiếp vào cơ. Ông cũng chứng minh rằng bản thân mô không tiếp nhận cảm giác; chính dây thần kinh trong mô dẫn truyền những xung động gây ra cảm giác. Nhưng tất cả những sợi dây thần kinh đều đi tới đại não hoặc tủy sống - điều đó thể hiện rõ ràng rằng các trung khu tiếp nhận và hành động trả lời nằm chính ở đấy. Khi tiến hành những thí nghiệm kích thích hoặc gây thương tổn những phần khác nhau của đại não động vật, Hanle đã quan sát được những kiểu tác động trả lời khác nhau. Thầy thuốc người Ðức là Franxoa Joseph Gan (1758 - 1828) năm 1796, đã bắt đầu giảng về thần kinh học và tiếp tục những công trình của Hanle. Ông chứng minh rằng các dây thần kinh đều đi đến chất xám của đại não. Gan cho rằng chất trắng của não là một loại chất liên kết. TheGioiEbook.com
Lược sử sinh học 73 Cũng như Hanle, Gan cho rằng những phần nhất định của cơ thể. Ông đưa luận điểm đó tới cực đoạn khi cho rằng những phần của đại não chẳng những kiểm tra sự tiếp nhận cảm giác và sự vận động của bắp thịt đặc trưng mà còn kiểm tra mọi dạng cảm xúc và đặc tính, tính khí con người. Những người kế tục Gan đã khẳng định rằng có khả năng xác định những đặc điểm của người bằng cách rờ xem những nếp nhăn ở trong sọ. Những quan điểm này là cơ sở của Não tướng học - môn học giả khoa học. Những cái vô lý của não tướng học lại che lấp một sự kiện là trong quan niệm của Gan, có một phần đúng đó là ý nghĩ về sự định khu các chức năng trong đại não. Nhà giải phẫu thần kinh Pháp là Pon Broca đã nghiên cứu có lý về luận điểm đó. Khi nghiên cứu những cấu trúc tinh vi của đại não, ông đã nêu lên vào năm 1861, là ở người câm có sự tổn thương của một vùng xác định ở phần trên của đại não, trên nếp nhăn thứ ba của thùy trán trái mà đến nay vẫn mang tên là nếp nhăn Broca. Ðến năm 1870, hai nhà thần kinh học người Ðức là Guxtav Teodo Frisher (1838 - 1891) và Edua Hitxig (1838 - 1807) còn tiến xa hơn nữa. Khi cắm những kim điện vào não chó sống, họ đã thấy kích thích một khu vực nhất định, và như vậy họ có thể vẽ được, như thường nói, một bức bản đồ vẽ về cơ thể người ta trên đại não. Họ cũng chứng minh được rằng bán cầu đại não trái kiểm tra nữa thân bên phải, còn bán cầu đại não phải kiểm tra nữa bên trái. Bây giờ không còn nghi ngờ gì nữa về việc đại não điều khiển hoạt động của cơ thể và còn thực hiện điều đó với hình thức rất cao. Ðã xuất hiện mối hy vọng liên hệ mọi chức năng tâm lý của não. Nhưng điều đó đã biến đổi tâm lý thành phạm vi của cơ thể, và như vậy chính là cũng cố quan điểm duy vật. Những việc ứng dụng học thuyết tế bàovào hệ thần kinh là hiện thực và có cơ sở hơn cả. Các nhà sinh học ở giữa thế kỷ XIX đã phát hiện những tế bào thần kinh ở đại não và tủy sống, nhưng thực chất của bản thân những sợi thần kinh thì còn là điều bí ẩn. Nhà giải phẫu học người Ðức là Vinhem Vandeier (1836 - 1921) đã góp phần làm sáng tỏ vấn đề này. Năm 1891, ông đi đến kết luận rằng những nhánh tinh vi của tế bào thần kinh và là một bộ phận hợp thành cơ bản của những tế bào thần kinh. Và như vậy hệ thần kinh cấu tạo từ những nơron - những tế bào thần kinh có nhánh. Ðó là thực chất của thuyết nơron. Tiếp đó Vandeier chứng minh rằng mặc dù những nhánh của nơron riêng biệt có thể nằm khá gần nhau nhưng chỉ có một điểm tiếp xúc ở chỗ nối của các nơron, sự tiếp xúc của các chất thuộc dây thần kinh chứ không phải là sự liên hợp các dây thần kinh đó. Vùng nối giữa các nơron với nhau về sau được mang tên là xinap. Công trình nghiên cứu của nhà tế bào học người Ý là Canminlo Gonji (1844 - 1926) và nhà thần kinh học Tâyban Nha là Xantigo Ramoni Cahan (1852 - 1934) đã đặt nền tảng vững chắc cho thuyết nơron. Năm 1873, Gonji TheGioiEbook.com
Lược sử sinh học 74 đã dùng chất nhuộm đặc biệt là muối bạc để nhuộm tế bào. Nhờ chất nhuộm này ông đã phát hiện ra cấu trúc bên trong tế bào (bộ máy Gonji). Gonji đã sử dụng phương pháp nhuộm của mình để nghiên cứu mô thần kinh. Ông đã quan sát được những chi tiết mà trước đó người ta chưa biết, phát hiện ra những nhánh tinh vi của tế bào thần kinh và thấy xinap một cách rõ ràng. tuy thế, khi Vandeier đưa ra thuyết nơron thì Gonji đã không thừa nhận thuyết này. Nhưng Ramoni Cahan đã kiên quyết bảo vệ thuyết nơron khi dùng phương pháp nhuộm đã sửa đổi và cải tiến Ramoni Cahan đã làm được rất nhiều việc để củng cố thuyết nơron. Những công trình kinh điển của võng mạc mắt, tủy sống, tiểu não và những phần khác của hệ thần kinh. III. TẬP TÍNH Thuyết nơron tỏ ra hết sức thuận lợi để nghiên cứu vấn đề tập tính của động vật. Ngay từ năm 1730, Stiven Henle đã phát hiện ra rằng khi tiêm vào da; con ếch bị chặt mất đầu vẫn co dật chân lại. Trong trường hợp này phần thân của con vật phản ứng một cách máy móc, còn phần não đã bị hủy bỏ. Như vậy đã đặt cơ sở để nghiên cứu những hoạt động của phản xạ tự động ở mức độ nào đó mà trong phản ứng trả lời xảy ra không có sự tham gia của ý muốn, tương ứng với sơ đồ thiết lập chính xác do kích thích. Ngay cả con người cũng bị lệ thuộc vào hoạt động phản xạ tự động đó. Như mọi người đều biết khi gõ vào phía dưới xương bánh chè một chút, lập tức có sự co dật đầu gối. khi vô ý chạm vào vật nóng, thì tay rụt lại, thậm chí người ta biết trước vật đó nóng. Nhà sinh lý học người Anh là Charles Seringtơn (1859 - 1952), khi nghiên cứu hoạt động phản xạ, đã đặt cơ sở cho sinh lý học thần kinh. Cũng như Gonji trước đây đã đưa ra phương pháp nhuộm tế bào, và đã tạo nên bước nhảy vọt trong phát triển giải phẫu học thần kinh, Seringtơn đã phát hiện ra cung phản xạ gồm một tập hợp (ít nhất gồm hai và thường là nhiều hơn hai) nơron. Cảm giác, phát sinh ở một chỗ nhất định, truyền xung động theo dây thần kinh, thông qua xinap và sau đó truyền qua nơron ngược đến cơ hoặc tuyến kích thích co cơ hoặc tiết dịch. Có xảy ra sự kích thích cơ quan cảm giác và sự kích thích co cơ truyền qua một hoặc nhiều nơron trung gian hay không, điều này cũng không có ý nghĩa về nguyên tắc. Có quan niệm nảy ra cho rằng dường như các xung động đi qua một số xinap này còn dễ hơn đi qua một số xinap khác. Vậy mà có tồn tại những con đường phản xạ đặc biệt tương đối dễ truyền qua mạng lưới phức tạp chằng chịt những nơron. TheGioiEbook.com
Lược sử sinh học 75 Sau này người ta giả thuyết là một con đường phản xạ có thể mở đường cho những phản xạ khác, hay nói khác đi phản xạ này (phản xạ thứ hai) trả lời xung động của phản xạ thứ nhất đối với nó, và nó kích thích phản xạ thứ ba, và cứ thế tiếp diễn. Một loạt những phản xạ hoàn chỉnh tạo nên một tập hợp tương đối đầy đủ của các tập tính mà ta gọi là bản năng của sinh vật. Nhưng thậm chí ngay đến một sinh vật đơn giản và tương đối bé nhỏ như sâu bọ, thì cái đó chẳng là cái gì cả ngoài tổng số đơn giản của những bản năng. bởi vì mối liên hệ thần kinh dễ dàng di truyền lại cho nên những bản năng cũng được di truyền và được thể ngay từ khi sinh vật mới sinh ra. Chẳng hạn con nhện giăng tơ, mặc dù chưa khi nào nó nhìn thấy sợi tơ, thêm vào đó mỗi loài nhện dệt một loại tơ đặc trưng cho loài đó. Ðộng vật có vú nói chung và người nói riêng tương đối nghèo bản năng, nhưng có khả năng học tập, tiếp thu những dạng tập tính mới dựa trên cơ sở kinh nghiệm. Mặc dù sự nghiên cứu có hệ thống tập tính đó xuất phát từ quan điểm của thuyết nơron là một điều khó khăn, song người ta có thể phân tích tập tính đó thuần túy theo kinh nghiệm. Việc áp dụng các phép đo định lượng đối với thần kinh người (ít ra là đối với khả năng nhận những kích thích bên ngoài) đã bắt đầu từ những công trình của nhà sinh lý học người Ðức là Enet Henrick Vebe (1725 - 1878). Trong những năm thứ 30 của thế kỷ XIX, ông đã tìm ra cách đánh giá những sai khác giữa hai cảm giác của cùng một kiểu phụ thuộc vào logarit của cường độ cảm giác của người được làm thí nghiệm. Giả thiết rằng trong phòng được chiếu sáng bằng môtü ngọn nến và đốt thêm cây nến thứ hai thì chúng ta sẽ nhận được độ chiếu sáng bổ sung ký hiệu là x. Ban đầu chỉ cần thắp thêm một ngọn nến là đủ để cảm thấy ở trong phòng đã sáng hơn với một lượng là x nếu muốn cảm thấy độ sáng tăng lên một x nữa thì phải thắp thêm hai ngọn nến rồi sau đó là bốn, tám... năm 1860, nhà vật lý học người Ðức là Guttavơ Teodo Fesne (1801 - 1887) đã rút ra kết luận về sự phụ thuộc logarit giữa kích thích tác động lên các cơ quan cảm giác và cảm giác được xuất hiện. Người ta gọi kết luận này là định luật Vebe - Fesne. Như vậy đã đặt cơ sở cho vật lý tâm lý học - nghiên cứu định lượng của cảm giác Học thuyết về tập tính nói chung - tâm lý học - rất khó diễn tả bằng phương pháp toán học nhưng có thể dẫn chứng bằng thực nghiệm. Quyền nghiên cứu ưu tiên trong lãnh vực này thuộc về nhà sinh lý học người Ðức là Vinhem Max Vunđ (1832 - 1920), ông đã xây dựng phòng thí nghiệm tâm lý thực nghiệm đầu tiên vào năm 1879. Những nghiên cứu của ông mở đầu cho những thực nghiệm mà trong thời gian thực nghiệm, chuột phải giải quyết những tình huống phức tạp trong đường đi rắc rối, còn hắc tinh tinh phải nghĩ cách lấy bằng được những quả chuối không lấy được. Về sau này những thực nghiệm ấy được đem áp dụng cả cho người bằng cách đòi hỏi người ta phải trả lời những câu hỏi chuyên môn và làm TheGioiEbook.com
Lược sử sinh học 76 tính. Dựa vào những câu trả lời để đánh giá khả năng thông minh của người.năm 1905, nhà tâm lý học người Pháp là Anfret Bine (1857 - 1912) đã đưa ra phương pháp đánh giá của mình dựa vào sự xác định hệ số khả năng thông minh hoặc hệ số trí lực (IC). Nhà sinh lý học người Nga là I.P. Pavlov (1849 -1936) đã tiến hành nghiên cứu cơ bản hơn nhiều, có liên quan trực tiếp đến tập tính và hệ thần kinh. Trong những giai đoạn đầu hoạt động khoa học, ông đã nghiên cứu sự điều tiết thần kinh tiết dịch tiêu hóa, và kể những năm đầu của thế kỷ XX ông đã nghiên cứu phản xạ nói chung. Khi thấy thức ăn thì con chó đói tiết nước bọt. Ðó là một phản xạ có điều kiện (có mục đích) vì nước bọt cần để tiêu hóa và thấm ướt thức ăn. Nếu mỗi lần cho chó ăn, người ta bấm chuông thì tiếng chuông sẽ có liên quan chặt chẽ đến sự xuất hiện thức ăn, cuối cùng, mỗi khi nghe thấy tiếng chuông là chó tiết nước bọt, ngay cả lúc chó không thấy thức ăn. Như vậy là phản xạ có điều kiện đã được hình thành. Pavlov chứng minh rằng theo cách tương tự đó có thể lập được bất kỳ phản xạ nào. Một trường hợp khác trong tâm lý học- thuyết tập tính xác nhận là mọi sự giảng dạy, về thực chất, là sự phát triển những phản xạ có điều kiện, và nếu như có thể nói là sự phát triển những mối liên hệ thần kinh mới. Những người đại diện có tên tuổi nhất của trường phái này là hai nhà tâm lý học người Mỹ JohnBrodet Oatsan (1878 - 1958) và Barut Fređeric Skinne ( sinh năm 1904). Thuyết tập tính thể hiện sự hiểu biết một cách máy móc về tâm lý học, bởi vì những pha hoạt động thần kinh của một búi những dây thần kinh phức tạp bị hạ xuống mức những mô hình vật lý. Theo ý kiến chung thì cách đặt vấn đề như vậy là rất đơn giản. Việc nghiên cứu tập tính, bản năng và khả năng huấn luyện mà động vật thể hiện ra trong thiên nhiên đó có những bước phát triển mới qua các công trình của Conrat Loren (sinh năm 1903) và Nicola Tinbergen (sinh năm 1907) nghiên cứu về sự xuất hiện những cấu trúc tập tính và ý nghĩa của những cơ cấu " khởi động", những hoạt động riêng lẻ của tập tính. Kết quả là đã xuất hiện một lĩnh vực mới của sinh học - tập tính học, nghiên cứu những dạng tập tính phức tạp của động vật. IV. THẾ NĂNG THẦN KINH Chúng ta đang nói về hệ thần kinh, về những xung động truyền theo các đường dẫn truyền thần kinh. Nhưng những xung động đó là gì? Hanle và Gan đã đập tan tành học thuyết cổ đại về linh hồn truyền trong dây thần kinh, nhưng đến năm 1791, khi nhà sinh lý học người ý là Lui Ganvani (1737 - 1798) phát hiện ra bắp thịt của ếch đã bị lột da có thể co lại dưới tác động TheGioiEbook.com
Lược sử sinh học 77 của dòng điện, thì thuyết linh hồn lại được phục hồi dưới một dạng mới. Ganvani tuyên bố về sự có mặt của cái gọi là " điện động vật" có thực của cơ. Trong cách diễn tả ban đầu của Ganvani thì ý nghĩa đó không đúng, nhưng ở dưới dạng thay đổi một cách phù hợp thì lại có tác dụng. Nhà sinh lý học người Ðức là Emin Duboa Raimon (1818 - 1896), khi còn là sinh viên đã viết tác phẩm về loài cá điện; từ đó hiện tượng điện trong mô động vật trở thành đối tượng nghiên cứu khoa học thích thú nhất của Raimon. Từ năm 1840 trở đi ông đã bắt tay vào cải tiến những dụng cụ thí nghiệm cũ kỹ và nghĩ ra phương pháp mới và chính xác để ghi những dòng điện rất yếu chạy trong dây thần kinh và cơ. Ông chứng minh rằng xung thần kinh kèm theo những thay đổi trạng thái điện của dây thần kinh. Xung thần kinh, về bản chất của nó, hoặc ít ra cũng một phần là điện, còn điện chính là cái chất lỏng tế nhị mà các nhà bác học tin vào " linh hồn" nằm trong dây thần kinh dã tìm ra. Ðiện chẳng những chạy theo dây thần kinh mà còn chạy theo cả cơ. Ở những cơ co giãn theo nhịp như cơ tim thì những biến đổi điện cũng diễn ra theo nhịp điệu. Năm 1903, nhà sinh lý học người Hàlan là Vinhem Einthoven (1860 - 1927) đã chế tạo ra một điện kế dây rất nhạy có khả năng phát hiện ra những dòng điện vô cùng yếu. Ông đã dùng điện kế này để ghi những thế năng điện tim thay đổi theo nhịp khi đặt những điện cực đặc biệt trên da. Ðến năm 1906, Einthoven đã khẳng định rằng căn cứ vào sơ đồ điện tim mà ông đã ghi được, người ta có thể tìm ra những dạng rối loạn hoạt động khác nhau của tim Thầy thuốc thần kinh người Ðức là Hanxơ Becger (1873 - 1941) đã dùng phương pháp tương tự vào năm 1929. Ông cắm các cực điện vào sọ não và ghi sự thay đổi theo nhịp của thế năng kèm theo sự hoạt động của não. Não điện đồ rất phức tạp và rất khó dò đọc. Nhưng khi đại não bị thương nặng và khi có khối u thì rất dễ phát hiện ra sự thay đổi. cũng giống hệt như động kinh được coi là " bệnh mê tín " có thể phát hiện được theo sự thay đổi của điện đồ. Song dẫu sao thì những phát minh về thế năng điện vẫn chưa giải đáp cặn kẽ tất cả các câu hỏi. Những xung động điện đi qua những đầu mút của dây thần kinh, tự nó không có khả năng vượt qua kẽ của xinap nằm giữa hai nơron để gây ra một xung điện mới trong nơ ron tiếp theo. Năm 1921, nhà sinh lý học người Áo lá Otto Levi (1873 - 1961) đã mô tả sự dẫn truyền hóa học của các xung thần kinh. xung thần kinh cùng với xung điện đều bao hàm cả sự biến đổi hóa học. Chất hóa học được giải phóng khi kích thích dây thần kinh đi qua kẽ của xinap và như thế truyền kích thích thần kinh. Nhà sinh lý học người Anh là Henri honlet Ðein (sinh năm 1875) coi chất hóa học này với hợp chất có tên là Axetincholin là một. Về sau người ta phát hiện ra cả những hợp chất hóa học khác có liên quan đến hoạt động thần kinh theo cách này TheGioiEbook.com
Lược sử sinh học 78 hoặc cách khác. Một vài chất trong số đo ïcó thể gây ra những triệu chứng rối loạn thần kinh. TheGioiEbook.com
Lược sử sinh học 79 CHƯƠNG XI: MÁU I. KÍCH THÍCH TỐ II. HUYẾT THANH HỌC III. CÁC NHÓM MÁU IV. NHỮNG BỆNH SIÊU VI TRÙNG V. HIỆN TƯỢNG DỊ ỨNG I. KÍCH THÍCH TỐ ( HORMON) Cho dù thành tựu của thuyết nơron vĩ đại đến đâu đi chăng nữa thuyết này vẫn chưa có thể giải quyết được tất cả mọi vấn đề đã tích lũy được vào thời kỳ đó. Những tín hiệu điện chạy theo đường thần kinh không thể coi là những cơ chế điều chỉnh duy nhất của cơ thể. Cũng còn có những tín hiệu hóa học đi theo đường máu. Chẳng hạn, năm 1902, nhà sinh lý học người Anh là Enet Henri Stacling (1866 - 1929) và William Međec Bâylix (1860 - 1924), đã phát hiện ra rằng nếu cắt rời tất cả các dây thần kinh đi tới tuyến tụy, thì dù sao, tuyến tụy cũng nhận được tín hiệu: ngay lập tức dịch tiêu hóa được tiết ra khi vừa mới có thức ăn chua từ dạ dày chảy vào ruột. Có lẽ dưới tác dụng axit của dịch dạ dày, màng nhầy của ruột non đã sản ra một chất mà Stacling và Bâylix là tiết tố. Chính tiết tố đã kích thích tuyến tụy tiết dịch. Stacling đề nghị gọi tất cả các chất do tuyến nội tiết tiết vào máu và thực hiện việc điều chỉnh những chức năng của các cơ quan là kích thích tố (hormon). (Từ tiếng Hylạp: Hormon - kích thích). Thuyết nơron tỏ ra hết sức có kết quả; người ta tìm thấy phần lớn kích thích tố lưu thông theo máu với nồng độ không đáng kể, chúng duy trì một cách rất tinh vi tỉ lệ chặt chẽ giữa các phản ứng hóa học, nói một cách khác, chúng điều chỉnh quá trình sinh lý trong cơ thể. Năm 1901, nhà hóa học người Mỹ là Iokihi Takamine (1854 -1922) đã lấy ra từ chất tủy của tuyến trên thận một chất hoạt động dưới dạng tinh thể và ông gọi là Ađrenalin. Ðó là kích thích tố được tách ra đầu tiên có cấu trúc đã được xác định. Tiếp đó xuất hiện giả thuyết về sự trao đổi chất chủ yếu là một trong các quá trình được điều chỉnh do hoạt động của kích thích tố. Magơnut Lêvi đã chú ý đến mối liên hệ giữa sự rối loạn trao đổi chất cơ bản với những bệnh của tuyến giáp, còn nhà hóa sinh học người Mỹ là Eđau Kenvin Kenđan (sinh năm 1886) đã tách ra một chất từ tuyến giáp vào năm 1915, mà ông gọi là Tiroxin. Chất này quả thật là một kích thích tố vì một lượng nhỏ của Tirôxin có thể điều chỉnh sự trao đổi chất cơ bản. TheGioiEbook.com
Lược sử sinh học 80 Nhưng kết quả hơn cả là việc nghiên cứu bệnh đái đường. Bệnh này kèm theo sự rối loạn phức tạp về quá trình trao đổi chất chủ yếu là trao đổi gluxit và đưa tới sự tăng lượng đường trong máu đến mức độ cao không bình thường. Cơ thể thải đường thừa ra ngoài cùng với nước tiểu và sự xuất hiện đường trong nước tiểu là dấu hiệu của thời kỳ đầu bệnh đái tháo đường. Ðến thế kỷ XX, bệnh này hầu như bao giờ cũng dẫn đến chết người. Năm 1889, hai nhà sinh lý học người Ðức là Jozef Mering (1849 - 1908) và Oxca Mincôvxki (1858 - 1931) sau khi cắt bỏ tuyến tụy ở động vật thí nghiệm đã phát hiện ra bệnh đái tháo đường phát triển nhanh chóng, Mering và Mincovxki giả định là tuyến tụy có liên quan đến bệnh này như thế nào đấy. Xuất phát từ quan niệm về kích thích tố do Staclin và Bâylix đề xướng, giả thiết tuyến tụy tiết kích thích tố điều chỉnh sự phân hủy đường trong cơ thể là logic. Nhưng những ý đồ định tách kích thích tố từ tuyến tụy ra đã bị thất bại. Ðiều này dễ hiểu bởi vì chức năng cơ bản của tuyến tụy là tiết ra dịch tiêu hóa chứa một lượng lớn men phân hủy protit. Vì kích thích tố là protit (và điều này đã được chứng minh) cho nên nó tự phân giải trong quá trình chiết xuất. Năm 1920, thầy thuốc người Canada là Fređeric Gran Banting (1891 - 1941) nảy ra một ý nghĩ hay: cô lập tuyến tụy của động vật thí nghiệm bằng cách thắt ống dẫn của nó. Theo ông: những tế bào của tuyến tụy tiết ra dịch tiêu hóa phải thái hóa vì chúng không tiết ra dịch tiêu hóa nữa, còn những phần tiết ra kích thích tố phải trực tiếp vào máu thì vẫn tiếp tục hoạt động. Năm 1921, Banting tổ chức một phòng thí nghiệm ở trường Ðại học Tổng Hợp Toronto với sự giúp đỡ của phụ tá là Charles Hecber Best (sinh năm 1899) đã bắt tay vào tiến hành thí nghiệm. Ông đã may mắn thu được kích thích tố Insulin tinh khiết, chất này được ứng dụng rộng rãi để chữa bệnh đái tháo đường. Mặc dù người bệnh, về thực chất, luôn luôn phải chịu sự điều trị nặng nề nhưng tính mạng của người bệnh được bảo đảm. Tiếp theo Insulin, người ta đã thu được những kích thích tố khác. Nhà hóa học người Ðức là Ađonf Frêđric Butenan (sinh năm 1903), năm 1929 đã chiếc xuất từ nước tiểu của phụ nữ có mang và từ tinh hoàn những kích thích tố sinh dục điều khiển sự phát triển những dấu hiệu sinh dục thứ cấp và ảnh hưởng đến nhịp độ sinh dục của phụ nữ. Kendan, người phát hiện ra Tirôxin, và nhà hóa học Tađeơt Raiserstein (sinh năm 1897) đã tách ra được một nhóm kích thích tố từ lớp vỏ ngoài của tuyến trên thận. Năm 1948, Filip Xounte Henter (sinh năm 1896), người cộng tác của Kendan, đã phát hiện ra coctizôn là một trong những chất kích thích TheGioiEbook.com
Lược sử sinh học 81 tố có tác dụng chữa bệng viêm thấp khớp. Sao đó Coctizôn được dùng để chữa các bệnh khác. Năm 1924, nhà sinh lý học người Achentina là Bennađo Albertle Huxley (sinh năm 1887) đã chứng minh rằng tuyến yên - tuyến nội tiết hình cầu nhỏ nằm ngay dưới não, có ảnh hưởng như thế nào đó đến sự phân hủy đường. Những nghiên cứu tiếp theo đã chứng minh là tuyến yên còn có những chức năng quan trọng khác nữa. Nhà hóa sinh học Tso Haoli (sinh năm 1913) trong những năm 30 - 40 đã lấy được một loạt kích thích tố khác nhau từ tuyến yên. Ví dụ: Kích thích tố sinh trưởng điều tiết sự sinh trưởng của cơ thể là một trong số kích thích tố thuộc loại này. Nếu kích thích tố sinh trưởng vào máu quá nhiều thì người sẽ lớn thành người khổng lồ, nếu vào máu ít thì thành người lùn. Khoa học nghiên cứu kích thích tố - nội tiết học - ở giữa thế kỷ XX đã trở thành khoa học vô cùng phức tạp, nhưng là một ngành đem lại rất nhiều kết quả tốt đẹp. II. HUYẾT THANH HỌC Chức năng phân phối kích thích tố chỉ là một trong những tính chất mới của máu được phát hiện ở cuối thế kỷ XIX. Là vật mang kháng thể, máu giữ vai trò của kẻ bảo vệ cơ thể khỏi phải bị nhiễm trùng. (Bây giờ khó tin rằng một thế kỷ rưỡi trước đây, các thầy thuốc đã nghĩ cách cho máu chảy ra ngoài là tốt đối với người bệnh). Việc sử dụng tính chất bảo vệ của máu để chống vi sinh vật đã được phát triển qua những công trình của hai người phụ tá của Kôc - hai nhà vi khuẩn học người Ðức là Emin Adolf Behring (1854 - 1917) và Paul Ehrlich (1854 - 1915). Bering đã phát hiện ra rằng đưa vi khuẩn vào động vật, sẽ có sự kích thích tạo thành các kháng thể đặc trưng ở trong dịch lỏng của máu (huyết thanh). Nếu sau đó lại truyền huyết thanh ấy cho động vật khác, thì ít nhất, sau một thời gian nhất định, con vật này sẽ không bị nhiễm bệnh đó nữa. Behring quyết định dùng bệnh yết hầu để kiểm tra sự phát hiện của mình; loại bệnh này thường gây ra tử vong chủ yếu đối với trẻ em. Nếu đứa trẻ đã thoát chết sau khi mắc bệnh yết hầu thì nó sẽ không bị nhiễm (miễn dịch) loại bệnh này . Nhưng bắt cơ thể trẻ em sản xuất ra kháng thể của riêng mình để chống lại chất độc của vi khuẩn gây bệnh này để làm gì? Tại sao ta không lấy kháng thể ở trong cơ thể động vật, sau đó truyền huyết thanh đã miễn dịch sang cơ thể trẻ em bị bệnh? Nhờ dùng huyết thanh kháng độc tố, nên 1892 người ta đã giảm mạnh tỷ lệ trẻ em chết khi có dịch yết hầu. Behring đã tiến hành thực nghiệm với sự tham gia của Ehrlich, mà có lẽ, đây là người đã đề ra liều lượng cụ thể và những phương pháp chữa bệnh. Sau đó Ehrlich độc lập nghiên cứu, tỉ mỉ gọt rũa những phương pháp sử dụng TheGioiEbook.com
Lược sử sinh học 82 huyết thanh. Ta có quyền coi Ehrlich người sáng lập ra huyết thanh học - khoa học về các tính chất vật lý, hóa học và sinh học của huyết thanh và về những phương pháp sản xuất huyết thanh. Khi những phương pháp này đã trở thành mục đích tạo nên tính không miễn bệnh thì khoa học ấy gọi là miễn dịch học Nhà vi khuẩn học người Bỉ là Jules Beadle (1870 - 1939) là nhà huyết thanh học lớn khác đã có đóng góp to lớn vào việc xây dựng môn miễn dịch học. Năm 1898, khi làm việc ở Pasri, dưới sự hướng dẫn của Metchnikov, ông đã phát hiện ra rằng các kháng thể trong huyết thanh, khi bị đun nóng tới 55 o C, thực chất chúng không bị biến đổi và vẫn giữ được khả năng kết hợp với chất (kháng - nguyên) mà chúng kết hợp với nó trước khi đun nóng. Thế nhưng các kháng thể mất khả năng đánh bại vi khuẩn. Có giả thuyết này ra là trong huyết thanh có một hợp phần nào đó rất không bền (hoặc là một nhóm hợp phần) tác dụng với kháng thể, và có tác dụng phụ trước khi kháng thể tiêu diệt vi khuẩn. Beadle gọi hợp phần này là alexin, còn Ehrlich gọi đó là bổ thể. Thuật ngữ bổ thể vẫn còn được dùng đến bây giờ. Năm 1901, Beadle chứng minh rằng nếu kháng thể phản ứng với kháng nguyên (prôtit lạ) thì bổ thể bị kiệt dần. Quá trình cố định bổ thể như vậy rất quan trọng để chuẩn đón bệnh giang mai. Phương pháp chuẩn đó này được nhà vi khuẩn học người Ðức là August fon Vaserman (1866 - 1925) hoàn thiện vào năm 1906 và cho đến nay người ta vẫn gọi là phả ứng Vaserman. Trong phản ứng Vaserman, huyết thanh của máu người bệnh phản ứng với kháng nguyên nhất định. Nếu trong huyết thanh có chứa kháng thể chống vi trùng giang mai thì phản ứng được thực hiện và bố thể biến mất. Bổ thể mất đi có ý nghĩa là phản ứng dương đối với bệnh giang mai. Nếu bổ thể vẫn còn thì phản ứng Vaserman không xảy ra và như vậy, người bệnh không có bệnh giang mai. III. CÁC NHÓM MÁU Những thành tựu của huyết thanh học ở đầu thế kỷ XX đã mang lại những kết quả khá bất ngờ: người ta đã phát hiện ra sự sai khác về cá thể của máu người. Trong suốt toàn bộ lịch sử, các thầy thuốc đều mong muốn thay máu đã mất bằng cách tiếp máu. Máu của người khỏe thậm chí của động vật được truyền vào tĩnh mạch của người bệnh. Mặc dù có những kết quả ngẩu nhiên cá biệt, nhưng chữa bệnh theo cách đó thường dẫn tới nguy hiểm chết người. Vì thế đến cuối thế kỷ XX người ta đã cấm việc tiếp máu ở phần lớn các nước châu Âu. TheGioiEbook.com
Lược sử sinh học 83 Thầy thuốc người Áo là Karl Landsteiner (1868 - 1943) đã tìm ra chìa khóa giải quyết vấn đề. Năm 1900 ông phát hiện ra rằng máu người biến thiên theo khả năng của huyết thanh đối với sự ngưng kết của hồng cầu (ngưng tụ thành cục và kết tủa). Huyết thanh của một người nào đó có thể làm cho hồng cầu của người A ngưng kết, chứ không làm ngưng kết hồng cầu người B, ngược lại huyết thanh của người khác lại ngưng kết hồng cầu của người B chứ không ngưng kết hồng cầu của người A. Lại có huyết thanh của người khác làm hồng cầu của người A lẫn người B ngưng kết và có loại huyết thanh nói chung không ngưng kết hồng cầu. Năm 1902 , Landsteiner đã chia máu người ta ra thành 4 nhóm hoặc laọi mà ông gọi là A , B , AB và O . Ngày nay rất dễ hiểu là tryền máu là một số trường hợp không nguy hiểm, còn đại bộ phận trường hợp lại gây ra chết người vì huyết thanh truyền vào có thể làm ngưng kết hồng cầu của người bệnh. Khi xác định trước và cẩn thận các nhóm máu của người bệnh và của người cho máu thì việc truyền máu lập tức trở thành một biện pháp hổ trợ quan trọng trong thực tiễn y học. Suốt bốn mươi năm sau, Ladsteiiner và các nhà bác học khác đã phát hiện ra các nhóm máu không phân biệt trong việc truyền máu. Tất cả các nhóm máu đều di truyền phù hợp với các quy luật di truyền theo Mendel. Hiện nay người ta sử dụng điều này để xác định dòng máu của cha và con. Ví dụ : cha và mẹ đều có nhóm máu A thì không có thể có con thuộc nhóm máu B. Ngoài ra, sự phát hiện các nhóm máu cho phép đưa ra sự giải thích có thể chấp nhận được vấn đề tồn tại hàng thế kỷ nay về giống người. Người ta bao giờ cũng chia những người anh em của mình thành một số nhóm nào đó: có lẽ các tác giả chia nhóm người ấy không có những tiêu chuẩn khách quan, và họ tự xếp họ vào nhóm người thượng đẳng . Thậm chí ngày nay, có những người không chuyên nghiệp cũng dám chia loài người ra các giống khác nhau mà chỉ dựa vào màu da. Nhà thiên văn học người Bỉ là Lambe Ađonf Jăc Ketle (1796 - 1874) lần đầu tiên đã chứng minh rằng sự sai khác giữa những cá thể người có mức độ nhỏ bé và rất không rõ rệt. Sự sai khác chủ yếu là về số lượng chứ không phải là chất lượng Ketle đã dùng phương pháp thống kê để nghiên cứu về người, điều đó cho phép xác nhận ông là người sáng lập ra môn nhân chủng học (học thuyết về lịch sử tự nhiên của loài người). Ketle đã nghiên cứu kết quả đo thể tích lồng ngực của lính Scôtlen, những dẫn liệu của những người tuyển lính thuộc quân đội Pháp v.v..., và đến năm 1853 ông đã rút ra kết luận rằng sự thay đổi của những chỉ tiêu ấy so với đại lượng trung bình có quy luật đến mức giống như sự dao động của con lật đật (hoặc sự dao động của quả lắc) hoặc là sự sắp xếp của những lỗ TheGioiEbook.com
Lược sử sinh học 84 chung quanh nòng súng máy. Nói một cách khác, ông đã chứng minh rằng sự sống diễn ra theo đúng các quy luật điều khiển cả thế giới vô tri vô giác. Nhà giải phẩu học người Thụy Ðiển là Aldes Adolf Retsius (1796 - 1860) đề nghị phân loại chủng người theo hình dạng sọ. Tỷ số của chiều rộng so với chiều dài sọ trên 100 , ông gọi chỉ số này là chỉ số sọ. Nếu chỉ số sọ nhỏ hơn 80 là sọ dài, nếu lớn hơn 80 là sọ rộng. Ông chia người châu Âu ra thành nhóm đại diện giống phương Bắc - cao và sọ dài, giống Ðịa Trung Hải - tầm thước, sọ dài, và giống Anpơ - thấp và sọ rộng. Nhưng thật ra tất cả những điều đó không đơn giản như vậy: sự sai khác về chỉ số sọ rất nhỏ , ngoài phạm vi Châu Âu nói chung, sự sai khác ấy bị xóa nhòa và cuối cùng chỉ số sọ không phải là cái gì cố định chặt chẽ trong di truyền và có thể thay đổi do thiếu vitamin và dưới ảnh hưởng của môi trường chung quanh mà trẻ em sống ở nơi đó. Nhưng cùng với sự quy định các nhóm máu đã mở ra khả năng đầy hứa hẹn dùng nhóm máu để phân loại quần thể người. Thứ nhất các nhóm máu không phải là những dấu hiệu nhìn thấy được. Chúng là bẩm sinh và không chịu ảnh hưởng của môi trường, tự do trộn lẫn với nhau trong các thế hệ tiếp theo, bởi vì khi tìm vợ chọn chồng, người ta không nghĩ rằng người vợ (hoặc chồng) mình thuộc nhóm máu nào. Không có một nhóm máu riêng biệt nào lại có thể dùng để phân chia giống người, nhưng số lần gặp (tần số) của các nhóm máu khác nhau lại có giá trị để so sánh một số lớn người. Có thể xem quyền ưu tiên nghiên cứu trong lĩnh vực này của nhân chủng học thuộc về nhà miễn dịch học người Mỹ là William Clauze Bôiđ (sinh năm 1903). Vào những năm 30, ông cố gắng làm sáng tỏ các loại máu của những dân tộc thuộc các nước khác nhau trên thế giới. Dựa vào những tài liệu thu thập được vào những tài liệu tham khảo đã công bố trong các sách vở, năm 1956, ông chia loài người ra làm 13 nhóm. Phần lớn các nhóm ấy tương ứng với sự phân vùng địa lý. Ông rất ngạc nhiên khi thấy có giống người châu Âu cổ xưa có đặc trưng bởi số lần gặp khá cao của nhóm máu gọi là Rh - âm ( rêzut - âm ) . Những người châu Âu cổ xưa đã bị những dân tộc ngày nay ở châu Âu lấn chiếm, con cháu của họ vẫn còn tồn tại đến nhau ở các vùng miền núi tây Pirênê. Theo số lần gặp của các nhóm máu, người ta có thể theo dõi được sự di cư của các dân tộc trong thời kỳ tiền sử và thậm chí trong khoảng thời gian gần đây. Ví dụ : những người thuộc số phần trăm nhóm máu B cao nhất ở miền trung Á và giảm dần về phía Tây và phía Ðông. Nhưng ở Tây Âu người ta vẫn gặp người thuộc nhóm máu B. Người ta cho rằng đó là kết quả của sự xâm nhập định kỳ của những người du mục - người Nguyên và người Mông Cổ từ Trung Á và châu Âu. IV. NHỮNG BỆNH SIÊU VI TRÙNG ( VIRUT) TheGioiEbook.com
Lược sử sinh học 85 Ở thế kỷ XX, loài người đã đạt được những thành tựu đáng kể hơn cả trong các cuộc đấu tranh chống vi sinh vật mà đương thời Pasteur và Kôc chưa hề biết tới.Pasteur không tìm ra các tác nhân gây bệnh dại - là bệnh rõ ràng do nhiễm trùng, mà theo thuyết của Pasteur là do vi sinh vật. Pasteur cho rằng loại này quá nhỏ và chính vì vậy ông không thể phát hiện được bằng những dụng cụ của thời bấy giờ. Sau này người ta đã khám phá ra vi sinh vật đó, và Pasteur đã nói đúng. Tác nhân gây nhiễm trùng có thể nhỏ hơn vi khuẩn thông thường rất nhiều. Lần đầu tiên người ta biết được do nghiên cứu bệnh đốm lá thuốc lá. Thì ra là dịch của cây thuốc lá bị bệnh làm cho cây khỏe bị nhiễm bệnh. Năm 1842, nhà thực vật học người Nga là Dmitri Ioxmovits Iwanowski (1867 - 1920) đã khẳng định rằng dịch ép của cây thuốc lá vẫn giữ những tính chất nhiễm trùng, ngay cả sau khi đã lọc giữ lãi mọi vi khuẩn đã biết. Năm 1895 nhà thực vật học người Hà Lan là Matin Winlem Beijerinck (1851 - 1931) cũng đã khám phá ra điều đó. Beierink gọi tác nhân gây nhiễm trùng qua lọc là virut (siêu vi trùng) với ngụ ý hiểu từ virut đơn giản là chất độc. Những phát hiện của hai nhà bác học đã đặt cơ sở cho siêu vi trùng học (virut học) Người ta cho rằng ngay cả một số bệnh khác cũng do virut qua lọc gây nên. Nhà vi khuẩn học người Ðức là Fridric Lefle (1852 -1915) đã khẳng định rằng virut qua lọc gây bệnh sốt lở mồm long móng gây ra bệnh sốt vàng. Những bệnh khác do bại liệt, sốt phát ban, sởi , quai bị, đậu mùa, cúm, sổ mũi truyền nhiễm cũng điều do virut gây ra. Một phát hiện khoa học thú vị đã được thực hiện vào năm 1915: nhà vi khuẩn học người Anh là Fredric William Tovoter (1877 -1950) khi quan sát những tập đoàn vi khuẩn đã phát hiện ra rằng một số tập đoàn hình như bị sương mù bao phủ và sau đó hoàn toàn bị tiêu biến. Ông đem lọc dung dịch chứa những tập đoàn đã tiêu biến và thấy trong bình lọc có chứa một chất nào đó gây ra sự hủy diệt các tập đoàn vi khuẩn. Rõ ràng ngay cả vi khuẩn cũng bị bệnh virut: những ký sinh trùng (vi khuẩn) trở thành vật hy sinh cho những ký sinh trùng nhỏ hơn (virut). Nhà vi khuẩn học người Canađa là Fêlic đ'Eren (1873 - 1949) cũng đã phát hiện lại điều này vào năm 1917. Ông gọi những virut gây bệnh cho vi khuẩn là thể thực khuẩn nghĩa là << ăn vi khuẩn >>. Cho đến nay chưa có ai có thể nói rằng ung thư được xếp trong danh sách những bệnh do virut gây bệnh. Ung thư là một trong những loại bệnh phổ biến và hiểm nghèo nhất của thế kỷ chúng ta, hiện nay nó đang phát triển không ngừng và làm chết rất nhiều người. Sự tiến triển không tránh khỏi và chậm chạp của ung thư trở thường dẫn đến cái chết đau đớn kéo dài khiến cho ung thư trở thành một trong những loại bệnh đem lại sự khủng khiếp cho loài người. TheGioiEbook.com
Lược sử sinh học 86 Vào thời kỳ thuyết vi sinh vật mới đạt được những thành tựu bước đầu, người ta tưởng rằng ung thư chính là một thứ bệnh do vi khuẩn gây ra, nhưng người ta lại không tìm thấy vi khuẩn gây bệnh ung thư. Sau khi phát hiện ra virut, người ta bắt đầu tìm virut gây ung thư nhưng một lần nữa lại không thành công. Tất cả những điều đó kết hợp với việc bệnh ung thư không lây đã là cho nhiều nhà bác học thiên về ý nghĩ bệnh ung thư không có nguồn gốc vi sinh vật. Ðiều đó cũng có lẽ đúng, nhưng không nên quên rằng mặc dù đến ngày nay người ta chưa tìm ra virut gây ung thư, nhưng người ta đã phát hiện ra những tác nhân đặc biệt gậy bệnh tương tự virut đối với từng loại bệnh ung thư riêng biệt. Năm 1911, thầy thuốc người Mỹ là Frensis Paiton Roux (sinh năm 1879) đã nghiên cứu khối u ở gà gọi là u lành tính. Muốn tìm xem trong u lành có loại virut đặc biệt hay không. Roux đã lọc dịch ép của khối u và thấy rằng nước lọc gây khối u ở gà khỏe. Khẳng định là đã khám phá ra virut gây ung thư hay không thì bản thân Roux chưa quyết định, song những nhà bác học khác đã nối gót ông đã làm việc này. Trong suốt một phần tư thế kỷ virut bệnh gây khối u gà của Roux là ví dụ rõ ràng duy nhất về tác nhân đặc biệt gây bệnh ung thư. Nhưng sau năm 1930 lại xuất hiện những ví dụ khác. Mặc dù khoa học nghiên cứu về những khối u, cách chữa và phòng bệnh (ung thư học vẫn là một bộ môn khoa học mơ hồ nhất của y học. Tuy rằng bản chất vật lý học của virut sau bốn mươi năm phát hiện ra virut vẫn là điều bí mật, nhưng điều đó không cản trở việc tiến hành những bước đi trên con đường chữa các bệnh virut. Bệnh đậu, thực chất là bệnh virut đầu tiên hoàn toàn bị tiêu diệt. Tiêm chủng phòng chống bệnh đậu kích thích cơ thể tạo ra kháng thể đặc hiệu chống virut của bệnh đậu. Lẽ đương nhiên có thể dự kiến là đối với từng bệnh virut có phương pháp huyết thanh riêng để chữa bệnh. Khó khăn ở chỗ là phải tìm được nòi virut gây bệnh nhẹ, trong khi đó vẫn kích thích việc sản xuất kháng thể chống lại nòi có độc tính (tương tự như các chức năng của nòi virut gây bệnh đậu mùa bò) Pasteur đã sử dụng những biện pháp tương tự để chống lại những bệnh vi khuẩn, nhưng việc nuôi cấy vi khuẩn và thu nhận những nòi vi khuẩn bị làm yếu đi được thực hiện một cách khá đơn giản. Ðáng tiếc là virut chỉ sinh sản được trong tế bào sống và điều đó làm phức tạp thêm việc giải quyết vấn đề. Nhà vi sinh học Nam Phi là Mar Tayler (sinh năm 1899) đã thu được vắc xin chống bệnh sốt vàng vào những năm 30, sau khi cấy virut liên tục vào trong óc, đầu tiên vào óc khỉ sau chuyển sang óc chuột bạch. Virut sốt rét vàng ở chuột gây bệnh viêm não. Sau khi cấy virut sốt rét vàng liên tục và lâu dài trên chuột, Tayler lại tiêm chủng cho khỉ. Ðến lúc này virut đã bị làm yếu đi và khi chỉ mắc bệnh sốt vàng rất nhẹ. TheGioiEbook.com
Lược sử sinh học 87 Trong khi đó thầy thuốc người Mỹ là Enet William Hukpatse (1886 - 1960) đã phát hiện một << mồi sống >> tương tự nước canh dinh dưỡng của Kôc. Vào năm 1931, ông đề nghị dùng phôi gà đang phát triển làm môi trường nuôi cấy virut . Nếu loại bỏ nắp vỏ trứng đi thì phần vỏ trứng còn lại giống như một cái đĩa Pêtri tự nhiên. Sau khi đã chọn nòi virut đã bị làm yếu đi qua nhiều lần cấy truyền lâu dài trong môi trường nuôi cấy là mô phôi gà con (tới 200 lần) Tayler đã chế được vắc xin tương đối không gây hại chống lại bệnh sốt vàng vào năm 1936. Thành tựu rực rỡ hơn cả của phương pháp huyết thanh mới được thể hiện trong việc chống bệnh bại liệt. Virut bại liệt được Landsaine phân lập vào năm 1908, ông là người đầu tiên gây bệnh này cho khỉ. Tuy vậy khỉ là đối tượng ít thuận lợi để thu được những nòi virut bị yếu đi vì khỉ đắt tiền và khó có nhiều khỉ. Nhà vi sinh học người Mỹ là John Franklin Edison (sinh năm 1897) với cùng hai cộng sự trẻ tuổi - Thomas Venle (sinh năm 1915) và Federic Chapman Robinsin (sinh năm 1916) đã thử nuôi cấy virut trong môi trường phôi gà nghiền lẫn với máu vào năm 1948. Trước kia người ta cũng đã làm như vậy, nhưng không bao giờ đem lại kết quả, vì vi khuẩn sinh sản rất nhanh và lấn át virut. Nhưng Edison đã thêm vào môi trường đó Penixilin mới được khám phá ra trước đó không lâu. Penixilin đình chỉ sự sinh sản của vi khuẩn và không làm ảnh hưởng gì tới virut. Thoạt tiên Edison đã nuôi cấy thành công virut quai bị và sau đó cấy được virut bại liệt (1949). Khả năng nuôi cấy virut bại liệt với số lượng cần thiết đã xuất hiện, nghĩa là người ta có hy vọng thu được loại virut đã bị làm yếu đi có những tính chất mong muốn trong số hàng trăm nòi virut khác nhau. Nhà vi sinh học người Mỹ là Alber Brux Xâybin (sinh năm 1906) đã chọn lọc và làm tinh khiết có kết quả 3 loại vac xin đã bị làm yếu vào năm 1957 và đối với mỗi loại trong 3 biến dạng của bệnh bại liệt đã chế ra vacxin sống có hiệu quả. Theo các dẫn liệu gần đây, Edison cùng với cộng sự của mình là Xamuen Laurenxơ Caxe (sinh năm 1927), vào những năm đầu của năm thứ 60, đã tìm được nòi virut gây bệnh sởi đã bị làm yếu thuận tiện để chế thành vac xin, và có lẽ người ta có thể đoạn tuyệt được với loại bệnh trẻ em này. V. HIỆN TƯỢNG DỊ ỨNG Cơ chế miễn dịch không phải lúc nào cũng được sử dụng một cách hợp lý nhất như người ta tưởng. Cơ thể có thể phát triển khả năng tạo kháng thể chống với bất cứ loại protit lạ nào, ngay cả với loại protit mà thoạt tiên dường như không có hại. Nếu cơ thể nhạy cảm thì nó phản ứng lại sự tiếp xúc với protit bằng các triệu chứng khác nhau: màng nhầy mũi khi bị sưng sinh ra nhiều nước mũi, ho, hắt hơi, chảy nước mắt, bị xuyễn. Những phản ứng như TheGioiEbook.com
Lược sử sinh học 88 vầy được gọi là hiện tượng dị ứng. Thường thường nguyên nhân của dị ứng là do có mặt một hợp phần nào đó trong thức ăn hoặc một số loại phấn hoa. Thậm chí protit của người này cũng là protit lạ của người khác và cơ thể tạo ra kháng thể để chống lại. Từ đấy có thể rút ra kết luận là trừ những người đẻ sinh đôi, còn mỗi người là một sinh vật có bản chất hóa học riêng. Chính vì vậy mà cấy da hoặc thay 1 cơ quan nào đó của người này sang người khác không đạt kết quả. Cơ thể người bệnh được cấy ghép sẽ sản ra kháng thể để cố tránh tiếp nhận cơ quan hoặc mô lạ của người khác. Những khó khăn tương tự cũng nảy ra khi truyền máu, nhưng khi cấy ghép còn liên quan với những vấn đề phụ khác còn phức tạp hơn nữa vì khác với máu, mô của người không thể xếp loại thành nhiều kiểu chính. Ðó là điều đáng tiếc, vì các nhà sinh học đã nghiên cứu được cách giữ những bộ phận của cơ thể bị tách rời vẫn hoạt động sống trong một thời gian. Ví dụ, tim đã lấy ra khởi động vật thí nghiệm, có thể vẫn còn đập được khá lâu. Năm 1882, thầy thuốc người Anh là Sitnây Ringer (1834 - 1910) đã đề nghị 1 dung dịch có thành phần gần giống với thành phần muối vô cơ trong huyết tương. Dung dịch này khi đóng vai trò là dịch dinh dưỡng nhân tạo, có khả năng đảm bảo hoạt động sống của cơ quan đã tách khỏi cơ thể trong vòng một thời gian khá lâu. Nhà giải phẩu học người Pháp là Alexit Caren ( 873 - 1924) đã đưa nghệ thuật giữ cơ quan có khả năng sống trong môi trường dinh dưỡng có thành phần ion chính xác đến mức hoàn thiện. Ông đã duy trì được sự sinh trưởng của tế bào mô tim phôi gà trong hơn hai mươi năm. Từ đó ta suy ra rằng việc cấy ghép có thể thành công nếu cơ thể không sản ra kháng thể có hại để chống lại việc cấy ghép. Hiên nay đã có một số thành tựu trong thực tiễn và việc ghép giác mạc mắt hiện nay đã là việc làm hằng ngày ở Liên Xô, bắt đầu từ năm 1960, những việc ghép thận đơn độc đang được tiến hành có kết quả. Năm 1949, nhà virut học châu Úc là Frang Barnet (sinh năm 1899) đã xác nhận rằng khả năng của cơ thể tạo ra kháng thể chống lại protit lạ không phải là bẩm sinh, trái lại nó được phát triển trong quá trình sống, mặc dù kháng thể có thể xuất hiện khá sớm. Nhà sinh học người Anh là Pitơ Brain Medavo (sinh năm 1925) đã ghép vào phôi chuột những tế bào cùng loại mô đó nhưng của chuột khác dòng (tức là không có tổ tiên chung). Như vậy, nếu phôi không có khả năng tạo kháng thể thì đến khi nó bắt đầu cuộc sống độc lập, nó sẽ có khả năng tạo kháng thể, những protit ghép vào phôi đã không còn là protit lạ nữa. Và thật vậy, rõ ràng là những con chuột trưởng thành đã được ghép từ trạng thái phôi sẽ khác với chuột không ghép là ở chỗ đã nhận được da ghép từ con chuột khác dòng cấy sang. TheGioiEbook.com
Lược sử sinh học 89 Năm 1961, người ta đã khám phá ra nguồn gốc khả năng của cơ thể tạo ra kháng thể. Ðó là tuyến ức, nơi sản xuất bạch huyết cầu (loại tế bào bạch huyết) có chức năng tạo ra kháng thể. Ngay sau khi người sinh ra bạch huyết cầu chuyển vào hạch bạch huyết và vào mạch máu. Trải qua một thời gian, hạch bạch huyết đã có thể tự tồn tại còn tuyến ức thì thu nhỏ và tiêu biến khi người ta đã đến tuổi dậy thì. Hiện nay còn khó nói sự phát hiện đó có ảnh hưởng như thế nào đến khả năng ghép cơ quan. TheGioiEbook.com
Lược sử sinh học 90 CHƯƠNG XII: TRAO ÐỔI CHẤT I. HÓA HỌC CHỮA BỆNH II. CHẤT KHÁNG SINH VÀ CHẤT TRỪ SÂU III. NHỮNG SẢN PHẨM THAY ĐỔI CHẤT TRUNG GIAN IV. CÁC CHẤT ĐỒNG VỊ PHÓNG XẠ I. HÓA HỌC CHỮA BỆNH Trong một số mặt, việc chống những bệnh vi khuẩn có đơn giản hơn việc chống virut. Ở những chương trước chúng ta đã nói rằng vi khuẩn dễ dàng nuôi cấy hơn virut. Ngoài ra, chúng dễ bị tổn thương. Vi khuẩn tồn tại bên ngoài tế bào vật "chủ" có tác động gây hại hoặc là cạnh tranh thức ăn với tế bào vật chủ hoặc sản ra chất độc. Nhưng sự trao đổi chất của vi khuẩn thường thường khác với sự trao đổi chất của tế bào vật chủ. Vì thế chúng ta bao giờ cũng có khả năng dùng các chất hóa học động vào vi khuẩn , mà không ảnh hưởng một cách căn bản dến sự trao đổi chất của tế bào chủ. Việc dùng các chất hóa học để chữa bệnh đã có từ thời kỳ tiền sử. Ngay ở thời đại của chúng ta, việc chữa bệnh bằng cây cỏ và nước thuốc sắc đôi khi đem lại những kết quả tốt đẹp. Kinh nghiệm chế thuốc như "thuốc thảo mộc" đã truyền từ đời này sang đời khác. Ví dụ: ký ninh lúc đầu được dùng như một loại thuốc dân gian để trị ký sinh trùng sốt rét, sau đó các thầy thuốc chuyên nghiệp chiếm lấy nó làm vũ khí của mình. Sự xuất hiện các loại thuốc tổng hợp đã cho phép người ta lựa chọn loại thuốc đặc biệt chuyên trị từng loại bệnh. Người đi đầu trong lĩnh vực này là Ehrlich, ông gọi những loại thuốc như vậy là " những viên đạn mầu nhiệm", chúng tìm và diệt những vi khuẩn mà không làm hại các tế bào của cơ thể người bệnh. Ehrlich đã nghiên cứu những chất nhuộm vi khuẩn. Khi biết rằng những chất nhuộm màu kết hợp đặc hiệu với những bộ phận hợp thành nhất định của tế bào vi khuẩn, ông đã cố gắng xác định xem những chất nhuộm màu có phá hủy cơ chế hoạt động của vi khuẩn hay không. Thực chất là ông đã tìm ra chất nhuộm màu đỏ tripanoxic diệt Trypanosoma, đúng ra là động vật đơn bào chứ không phải là vi khuẩn nhưng điều đó không làm thay đổi tình hình. Song Ehrlich không dừng lại ở đây. Ông đã phán đoán một cách đúng đắn rằng tác động của màu đỏ tripanoxic là do cách kết hợp của các nguyên tử nitơ - thành phần cấu tạo của chất nhuộm màu. Nguyên tử Arsenic, về tính hóa học, giống như nguyên tử nitơ, nhưng trong hợp chất thì độc hơn nhiều. Ehrlich bắt đầu thử hết thí nghiệm này sang thí nghiệm khác với tất cả các TheGioiEbook.com
Lược sử sinh học 91 chất hữu cơ có chứa Arsenic, có thể thu được hoặc tổng hợp được vào thời kỳ đó. Năm 1909, một trong những người cộng sự của Ehrlich đã phát hiện ra hợp chất trong phòng thí nghiệm mang số hiệu 606, chống Trypanosoma không đạt kết quả hữu hiệu lắm nhưng lại rất tốt để trị bệnh giang mai. Ehrlich đã gọi thuốc này là Sanvacson và dành những năm còn lại của đời ông để cải tiến phương pháp sử dụng Sanvacson vào việc điều trị bệnh giang mai. Hóa học chữa bệnh hiện đại bắt đầu từ việc chế được thuốc màu đỏ tripanoxic và sanvacson có nghĩa là chữa bệnh bằng các chế phẩm hóa học ( thuật ngữ do Ehrlich đề nghị). Các nhà bác học đặt ra rất nhiều hy vọng chữa các bệnh khác bằng những phương pháp tương tự. Tiếc rằng trong suốt 25 năm sau khi phát hiện ra công dụng của sanvacson các nhà nghiên cứu không tìm ra được một chất nào có lợi trong bảng danh sách dài những chất hữu cơ tổng hợp. Nhưng thời gian trôi đi và số mệnh lại giễu cợt người thầy thuốc. Nhà hóa sinh học kiêm thầy thuốc người Ðức là Gerhac Ðômag (sinh năm 1895) làm việc theo đơn đặt hàng của một công ty sản xuất các chất nhuộm, đã tiến hành thử một cách có hệ thống những chất nhuộm màu mới với hy vọng dùng một số chất nào vào y học. Prontosin là một trong chế phẩm thuốc nhuộm mới được chế ra. Năm 1932, Ðômag nhận thấy rằng tiêm protosin có tác dụng mạnh nhất đối với sự nhiễm trùng Streptococcus ở chuột bạch. Sau đó chẳng bao lâu ông phải kiểm tra thuốc và thử tiêm chế phẩm thuốc này trên con gái của ông, cô bé bị nhiễm trùng Streptococcus. Không còn cách điều trị nào có hiệu quả và trong sự tuyệt vọng đó ông đã tiêm cho con ông một liều lượng cao Prontsin. Nhờ đó con ông đã bình phục rất nhanh, và năm 1935, thế giới đã biết về một loại thuốc mới. Trước đó không lâu, một nhóm các nhà vi khuẩn học Pháp đã khẳng định là tác dụng chống vi khuẩn của prontosin có liên quan với sự có mặt của Sunfanilamit ( đó là hợp chất được các nhà hóa học biết từ năm 1908 ) trong phân tử Prontosin. Việc sử dụng prontosin và những chế phẩm khác của sunfanilamit đã nêu cao những << ngôi sao sáng >> về << những chất thuốc mầu nhiệm >>. Nhiều bệnh nhiễm trùng, đặc biệt là một số biến chứng của bệnh viêm phổi, không còn đe dọa tính mạng của con người nữa. Ðã từ lâu, các nhà bác học không tìm được những chất thuốc chống trực khuẩn lao. Và chỉ đến năm 1952 các nhà nghiên cứu người Mỹ và người Ðức mới phát hiện ra rằng hydrazit của axit Izonicotinic (tubazit) chữa khỏi bệnh lao có hiệu quả. Từ đó trở đi, hydrazit và những chất dẫn xuất của nó bắt đầu được dùng hàng ngày để chữa bệnh lao. TheGioiEbook.com
Lược sử sinh học 92 II. CHẤT KHÁNG SINH VÀ CHẤT TRỪ SÂU Dù sao, thành công lớn nhất của hóa học chữa bệnh chẳng những có liên quan với các loại thuốc tổng hợp kiểu sanvacson và sunfanilamit mà còn liên quan với những hợp chất tự nhiên. Nhà vi sinh học người Mỹ là Rơne Jun Ðunbo ( sinh năm 1901 ) đã nghiên cứu những vi sinh vật đất trong nhiều năm. Như mọi người điều biết. Xác động vật rơi vào trong đất bị nhiễm nhiều bệnh khác nhau, nhưng chỉ trừ một số rất hiếm trường hợp, bản thân đất không phải là nguồn nhiễm trùng. Rõ ràng điều đó được giải thích là do trong đất có những tác nhân nào đó chống vi sinh vật. ( Những tác nhân đó mang tên là chất kháng sinh có nghĩa là << chống lại sự sống >> ). Năm 1939, Ðubo đã tách từ vi khuẩn đất được một chất tinh thể gọi là tirotrixin, kết cấu bằng hai chất kháng sinh, về sau được mang tên là gramixiđin và tiroxiđin. Dù rằng bản thân tirotrixin không phải là tác nhân rất hiệu quả, nhưng nó vẫn khêu gợi hứng thú của các nhà bác học chú ý tới điều mà nhà vi khuẩn học người Scôtlan là Alecxander Flemming (881 - 1955) đã phát hiện hàng chục năm trước. Khi nghiên cứu nuôi cấy tụ cầu khuẩn (Staphylococcus) ông vô tình để bỏ ngõ không đậy tụ cầu khuẩn trong mấy ngày. Ông đã chuẩn bị vứt đi khi thấy trong đó có bào tử nấm rơi vào, và chung quanh mỗi tập đoàn nấm không thấy Staphylococcus nữa. Flemming phân lập nấm đó ra và xếp nấm đó vào loài Penicilium nolatum, có quan hệ họ hàng với nấm bình thường và thường xuất hiện ở trên bánh mì đen. Ông đi đến kết luận là nấm tiết ra một chất nào đó kìm hãm sự sinh trưởng của vi khuẩn và ông gọi chất đó là Penixilin. Dựa vào những nghiên cứu tỉ mỉ, ông đã chứng minh rằng penixilin tác động đến 1 loại vi khuẩn chứ không ảnh hưởng đến những vi khuẩn khác và hoàn toàn không hại đến bạch cầu, và có lẽ, vơí cả các tế bào khác của cơ thể con người. Sau đó Flemming không đi xa hơn những kết luận trên. Phát minh của Dubo đã làm cho người ta chú ý đến chất kháng sinh và 1 trong những chất kháng sinh tiêu biểu là penixilin. Ngoài ra, chiến tranh thế giới lần thứ hai đã bắt đầu, đang đòi hỏi những thứ thuốc công hiệu để chống lại vết thương bị nhiễm trùng. Chính vì vậy nhà bệnh lý học người Anh là Oante Flori (sinh năm 1898) cộng tác với nhà hóa sinh học người Anh là Enet Sein (sinh năm 1906), đã định giải quyết vấn đề tách penixilin, xác định cấu trúc của penixilin và tìm những phương pháp công nghệ để sản xuất penixilin. Ðến cuối chiến tranh, hai nhà bác học đó đã đứng đầu một nhóm lớn các nhà nghiên cứu và đã đạt được những thành tựu rực rỡ. Penixilin đến nay đã trở thành một loại thuốc thông dụng nhất chống những bệnh nhiễm trùng. TheGioiEbook.com
Lược sử sinh học 93 Những nghiên cứu sau chiến tranh đã dẫn đến việc phát hiện ra nhiều chất kháng sinh khác. Chẳng hạn nhà vi khuẩn học người Mỹ là Xolomon và Vacxman (sinh năm 1888) người dùng danh từ " chất kháng sinh"đã nghiên cứu vi khuẩn đất một cách có hệ thống cũng như Erlic nghiên cứu các chất tổng hợp trong quá khứ. Năm 1943 ông đã thu được chất kháng sinh chống có hiệu quả các loài vi khuẩn mà penixilin không có tác dụng. Hai năm sau chát kháng sinh này được bán rộng rãi với tên là streptomixin. Vào thời kỳ đầu những năm 50 người ta đã phát hiện ra các chất kháng sinh có tác dụng rộng nghĩa là ức chế sự phát triển của nhiều loại vi khuẩn thuộc nhóm tetraxiclin và aureomixin, teramixin. Nhờ xuất hiện các kháng sinh, việc chống các bệnh vi khuẩn đã đạt được những thành tựu mà hai ba chục năm về trước không thể có được. Song thật ra tương lai không hứa trước những cảnh vui mừng. Do kết quả của chọn lọc tự nhiên nên chỉ tồn tại các nòi có tính chịu đựng tự nhiên đối với các chất kháng sinh. Vì vậy các chất kháng sinh theo thời gian sẽ mất tác dụng. Chắc chắn sau này người ta pháp hiện ra những chất kháng sinh mới, nhưng chưa đến lúc nói chắc là sẽ thắng lợi hoàn toàn và sự thắng lợi đó có thể sẽ không đạt được. Các chất thuốc hoá học, thông thường không có tác dụng đối với virut. Vì virut sinh sản bên trong tế bào sống, để có thể tiêu diệt được chúng bằng hoá chất thì phải tiêu diệt luôn cả tế bào. Tuy nhiên có thể thành công bằng cách tiêu diệt những sinh vật đa bào mang virut truyền bệnh cho người. Chẳng hạn thường nói rằng người ta rất khó tránh rận mang virut sốt phát ban hơn là tránh muỗi sống tự do. Bệnh sốt phát ban là một loại bệnh vô cùng nguy hiểm : số lính bị chết vì bệnh phát ban nhiều hơn số lính bị chết vì đạn pháo địch ở các mặt trận của đại chiến lần thứ nhất. Năm 1935, nhà hoá học người Thụy sĩ là Pôn Mulle ( sinh năm 1899) bắt tay vào tìm kiếm các hợp chất hữu cơ có khả năng tiêu diệt nhanh chóng côn trùng mà không đe dọa sự sống của các động vật khác. Ðến tháng chín năm 1939 ông đã khẳng định một cách dứt khoát rằng để đạt được mục đích trên tốt nhất là dùng 4,4 - diclodifenin-tricloelan ( DDT), là loại thuốc đã được tổng hợp lần đầu tiên vào năm 1874. Năm 1942 người ta đã bắt đầu sản xuất DDT và 4 năm sau DDT được dùng khi có dịch sốt phát ban ở Napl ( bệnh dịch bùng nổ ngay sau khi quân đội Anh-Mỹ chiếm đóng thành phố). Kết quả là thuốc đã diệt hết côn trùng và lần đầu tiên trong lịch sử, người ta đã nhanh chóng thanh toán được dịch sốt phát ban. Tình hình tương tự cũng thấy ở Nhật Bản vào cuối năm 1945. Sau đại chiến thế giới lần thứ hai, DDT và các chất trừ sâu hữu cơ khác đã được dùng không những nhằm mục đích ngăn ngừa dịch bệnh mà còn dùng để diệt sâu bọ bảo vệ hoa màu. Sau đó các chất diệt cỏ và diệt côn trùng được gộp vào một nhóm là thuốc trừ sâu-cỏ. Nhưng cần lưu ý rằng khi TheGioiEbook.com
Lược sử sinh học 94 ấy - côn trùng hình thành tính đề kháng với thuốc hóa học cho nên thuốc trừ sâu - cỏ mất tác dụng. Thêm vào đó, vì dùng thuốc trừ sâu một cách bừa bãi nên một số lớn những sinh vật không có hại cho người cũng bị tiêu diệt, do đó đã phá vỡ sự cân bằng trong thiên nhiên. Tất nhiên dùng quá nhiều thuốc trừ sâu có thể sẽ đem lại nhiều tác hại hơn làcó lợi. Ðó là một vấn đề rất nghiêm trọng. Học thuyết về mối liên hệ lẫn nhau của các sinh vật với môi trường và giữa các sinh vật lẫn nhau ( sinh thái học) là một lĩnh vực sinh học ở đây còn rất nhiều vấn đề chưa được giải quyết. Ðể theo đuổi lợi ích ngắn ngủi, loài người đã thay đổi môi trường xung quanh, nhưng ai có thể biết trước được rằng ngay cả những biến đổi thoạt nhìn tưởng như không đáng kể kết cục sẽ đưa đến những tổn thất không thể đảo ngược được. III. NHỮNG SẢN PHẨM THAY ÐỔI CHẤT TRUNG GIAN Các tác nhân hóa học khác nhau khi tác động đến côn trùng, cỏ dại và vi khuẩn làm rối loạn sự trao đổi chất của sinh vật, nói cách khác, đã thực hiện sự "chệch choạc" trong cơ thể sinh vật về mặt cơ chế hóa học. Việc tìm tòi những tác nhân như vậy trở nên ngày càng có hiệu quả hơn vì dần dần người ta càng sáng tỏ vấn đề về đặc tính của quá trình trao đổi chất. Về mặt này chúng ta không thể quên công lao của nhà hóa sinh học người Anh là Actơ Harden (1865-1940); người nghiên cứu enzim chiết xuất từ nấm men. (xin nhớ là Bucne đã chứng minh rằng chất chiết xuất đó phân hủy đường có hiệu quả chẳng kém gì bản thân tế bào nấm men). Ngay nhưng năm đầu của thế kỷ 20 (1905) Harden đã chú ý rằng dịch chiết của nấm men phân hủy mạnh đường và tạo khí CO2, thêm vào đó, hiệu suất của quá trình phân hủy giảm dần. Thoạt nhìn có thể nghĩ là phản ứng đó có liên quan đến sự tiêu hao men trong dịch chiết, nhưng khi thêm vào dung dịch một ít phosphat natri Harden đã làm tăng hoạt tính của men. Nồng độ của phosphat vô cơ trong quá trình phản ứng men giảm xuống, do đó Harden bắt đầu tìm trong dung dịch một loại chất phosphat hữu cơ nào đó mà ông tưởng rằng sinh ra từ phosphat vô cơ. Ông tìm ra phân tử đường liên kết với hai nhóm phosphat. Phát hiện của Harden đã đạt cơ sở nghiên cứu quá trình trao đổi chất trung gian, thăm dò nhiều hợp chất khác (có khi chỉ xuất hiện trong thời gian rất ngắn ngủi) được tạo thành trong qúa trình các phản ứng hóa học xảy ra ở các mô cơ thể. Chúng ta thử kể ra đây một cách vắn tắt những hướng chủ yếu của việc thăm dò này. Nhà hóa học người Ðức là Otto Frit Mayehof (1884-1951), trong các thí nghiệm thực hiện sau chiến tranh thế giới lần thứ nhất kết thúc, ông đã thấy sự co dẫn đến sự giảm glycogen (một biến dạng của tinh bột) và dẫn đến sự xuất hiện một lượng axit Lactic nhất định. Ðặc biệt là quá trình này xảy ra không hấp thụ oxy. Trong lúc cơ nghỉ, một phần axit lactic tự oxy hóa TheGioiEbook.com
Lược sử sinh học 95 (lúc này một phần oxy phân tử được hấp thu để bù vào " tình trạng nợ oxy" và năng lượng phát sinh do cách đó cho phép phần lớn axit Lactic lại biến thành glycogen). Nhà sinh lý học người Anh là Acsiban Viven Hin (sinh năm 1886) cũng đi đến kết luận tương tự khi tiến hành các thí nghiệm xác định khối lượng nhiệt sản sinh ra khi cơ co. Vào những năm 30, nhà hóa sinh học ở Mỹ là Cac Fecdimen Cori (sinh năm 1896) và vợ là Hecti Terexa Cori (1896-1957) đã nghiên cứu tỉ mỉ những chi tiết biến đổi glycogen thành axit Lactic. Sau khi đã tách từ mô cơ được một chất mà lúc đó chưa ai biết, đó là glucoze-1- phosphat ( hiện nay gọi là este Cori), họ đã chứng minh đó là sản phẩm đầu tiên do phân hủy glycogen. Ông bà Cori đã theo dõi sự biến đổi glucoze- 1-phosphat trong hàng loạt sản phẩm trung gian và đã xác định được vị trí của từng chất trong chuỗi phân hủy đó. Thì ra phosphat đường do Harden nêu ra lần đầu tiên từ mấy chục năm về trước chính là một trong những sản phẩm trung gian. Sự kiện khi tìm ra những sản phẩm trao đổi trung gian, Harden và Cori đã phát hiện ra hợp chất hữu cơ chứa phosphat, là một sự kiện có ý nghĩa to lớn. Nhờ đó, trong nhiều cơ chế cuả các quá trình hóa sinh học đã xác định được vai trò quan trọng của nhóm phosphat. Nhà hóa sinh học ở Mĩ là Frix Anbe Lipman (sinh năm 1899) đã làm sáng tỏ hiện tượng này. Theo ý kiến của ông, nhóm phosphat có thể giữ một trong hai vị trí của một phân tử-vị trí có năng lượng thấp và vị trí có năng lượng cao. Năng lượng được giải phóng khi phân hủy những phân tử tinh bột hoặc mỡ được dùng để biến phosphat năng lượng thấp thành phosphat năng lượng cao. Như thế diễn ra sự hoàn hảo năng lượng dưới dạng hóa học phù hợp với sinh vật. Sự phân hủy các phosphat năng lượng cao giải phóng ra một khối lượng năng lượng đủ cung cấp cho những chuyển hóa hóa học khác nhau, tiến hành cùng với sự hấp thu năng lượng. Có thể dùng phương pháp của nhà hóa sinh học người Ðức là Otto Henric Vacbua (sinh năm 1883) nghiên cứu và ứng dụng vào năm1923 để nghiên cứu các giai đoạn phân hủy glycogen xãy ra sau khi phân hủy axit Lactic với sự tham gia của oxy. Phương pháp Vacbua cho phép đo nhu cầu oxy bằng những lát cắt rất mỏng các mô sống. Thí nghiệm tiến hành như sau: lát cắt mô sống được bỏ vào màu đựng trong một bình nhỏ, cổ có gắn chặt một ống cong hình chữ U. Các mô sử dụng O2 trong bình và CO2 do môi trường thải ra bị dung dịch kiềm hấp thụ tạo thành khoảng chân không nhỏ ở trong bình, và chất lỏng trong ống cong hình chữ U dâng lên về phía bình thí nghiệm vì trong bình có khoảng chân không - ND). Tốc độ tiêu thụ O2 được xác định bằng nhịp độ biến đổi mức chất lỏng ở trong ống cong, sự biến đổi đó được đo đạt trong những điều kiện được kiểm soát chặt chẽ. Phương pháp Vacbua cho phép nghiên cứu ảnh hưởng của các hợp chất khác nhau trong việc sử dụng O2. Hợp chất khôi phục lại mức chất lỏng (ở ống cong), sau khi bị tụt xuống, có thể coi là sản phẩm trung gian trong hàng loạt phản ứng có liên quan đến việc tiêu thụ Oxy. Trong lĩnh vực này, nhà TheGioiEbook.com
Lược sử sinh học 96 hóa sinh học người Hungari là Anbe Xanh Giorgy ( sinh năm1893) và nhà hóa sinh học người Anh là Hanx Adonf Kreb (sinh năm 1900) đã có những cống hiến lớn lao. Ðến năm 1940, Kreb đã tìm ra tất cả các giai đoạn chủ yếu của sự biến đổi từ axit lactic đến CO2 và nước. Người ta thường gọi trình tự của những biến đổi đó là chu trình Kreb. Ngay trước đó, Kreb cũng đã nghiên cứu các giai đoạn chủ yếu hình thành chất thải là nước tiểu, từ những axit amin thành phần của protit. Ông khẳng định rằng ở đây xãy ra sự tách nitơ và các gốc của phân tử axit amin bị phân giải và sản sinh ra năng lượng cần thiết. Do đó Kreb đã xác nhận tính đúng đắn trong giả thuyết của Rubne đề ra 50 năm trước đó. Nghiên cứu cơ chế bên trong của tế bào cho phép các nhà bác học mở rộng những quan điểm về cấu trúc tinh vi của tế bào. Vào thời kỳ đầu của những năm 30 đã xuất hiện kính hiển vi điện tử đầu tiên. Nó khác với kính hiển vi ánh sáng thường ở chổ electron thay cho các tia sáng thường. Nhờ đó năng suất phân giải của kính hiển vi điện tử tăng lên gấp nhiều lần. Nhà vật lý học ở Mỹ là Vladimir Zvorưkin (sinh năm 1889) đã cải tiến kính hiển vi điện tử làm cho nó phù hợp với yêu cầu nghiên cứu của tế bào học. Người ta bắt đầu thấy rõ những tiểu phần có kích thước không vượt quá kích thước của phân tử lớn là mấy. Ðã phát hiện ra rằng chất nguyên sinh của tế bào bao gồm một phức hợp các cấu trúc hữu cơ nhỏ bé có tổ chức cao gọi là những cơ quan tử, hay là hạt. Nhờ phương pháp đã hoàn thiện vào những năm 1940, người ta có thể cắt nhỏ tế bào và tách các cơ quan tử ra khỏi chất nguyên sinh. Ty thể là cơ quan tử lớn nhất trong số đó. Trong một tế bào gan điển hình chứa đến hàng nghìn ty thể- những cấu trúc hình que có chiều dài 0.002 - 0.005 mm. Nhà hóa sinh học người Mỹ là David Ezra Grin (sinh năm 1910) và các cộng sự đã nghiên cứu tỷ mỉ các cơ quan tử, ông chứng minh rằng trong ty thể xãy ra các phản ứng của chu trình Kreb. Thật ra, ở đó xãy ra tất cả các phản ứng với sự tham gia của các enzim xúc tác có liên quan đến sự dùng oxy phân tử. Như vậy rõ ràng là cơ quan tử nhỏ bé chính là trạm năng lượng độc đáo của tế bào. IV. CÁC CHẤT ÐỒNG VỊ PHÓNG XẠ Việc sử dụng những chất đồng vị đã đóng góp phần đáng kể vào việc nghiên cứu những chuỗi phức tạp các phản ứng trao đổi chất. Trải qua một phần ba đầu tiên của thế kỷ XX, các nhà vật lý học đã phát hiện ra rằng phần lớn các nguyên tố có một số đồng vị. Cơ thể không cảm thấy ranh giới đặc biệt giữa các chất đồng vị, nhưng các thiết bị phòng thí nghiệm phản ứng rất nhạy đối với những chất này. Nhà bác học người Mỹ là Rudonf Xenhaime (1898 - 1941) lần đầu tiên dùng rộng rãi các chất đồng vị trong nghiên cứu hóa sinh học. Năm TheGioiEbook.com
Lược sử sinh học 97 1935, ông đã thu được chất đồng vị rất hiếm gặp của Hydro (đơteri), chất này nặng gấp 2 lần hydro thường. Xenhaime tổng hợp các phân tử lipit, trong đó ông thay một hydro thường bằng một hydro nặng hay là đơteri, sau đó ông đem lipit được tổng hợp cho động vật thí nghiệm ăn. Như vậy trong mô động vật đã có hydro nặng, mà động vật phản ứng lại y hệt như đối với hydro thường. Những phân tích lipit của động vật có chứa dơteri đã đạt được những kết quả đáng ngạc nhiên. Vào thời gian đó các nhà bác học tưởng rằng dự trữ lipit trong cơ thể về căn bản không đổi và lipit chỉ được huy động khi sinh vật đói. Nhưng sau khi nghiên cứu thành phần mô mỡ của chuột có chứa đơteri, Xenhaime đã phát hiện ra rằng trong bốn ngay đêm mô mỡ đã giữ lại một nửa dơteri có trong thức ăn. Nói cách khác, lipit tiêu thụ được tích trữ lại trước khi được sử dụng, nghĩa là có xãy ra một chu trình vật chất nhanh chóng và liên tục tham gia vào thành phần của cơ thể. Xenhaime nhận thấy những kết quả tương tự trong các thí nghiệm với những axit amin đánh dấu bằng những nitơ đồng vị (nitơ nặng) ông cho chuột ăn hổn hợp axit amin, trong đó chỉ có một số axit amin được đánh dấu, sau đó ông thấy tất cả các axit amin được đánh dấu. Trên cơ sở những nghiên cứu này của Xenhaime, đã đề ra những quan niệm mới về trạng thái động của tất cả các bộ phận cấu tạo nên cơ thể. Về nguyên tắc, có thể theo dõi toàn bộ trình tự của quá trình trao đổi khi kế tiếp nhau dùng các hợp chất khác nhau gắn những chất đồng vị. Thực hiện điều này đơn giản hơn cả bằng các đồng vị phóng xạ mà các nguyên tử của nó khác với nguyên tử thường chẳng những về trọng lượng mà còn khác về khả năng phân rã kèm theo sự phóng các hạt chuyển động với năng lượng cao. Người ta phát hiện ra các hạt đó một cách dễ dàng, do đó có thể giới hạn ở một lượng nhỏ nhất chất đồng vị phóng xạ dùng vào thí nghiệm. Các lò phản ứng hạt nhân được xây dựng sau đại chiến thế giới thứ hai kết thúc đã cho phép người ta sản xuất rộng rãi nhiều chất đồng vị phóng xạ. Ngoài ra người ta đã phát hiện được chất đồng vị phóng xạ của carbon 14C hết sức có lợi cho việc nghiên cứu. Những chất đồng vị phóng xạ đã giúp nhà sinh học người Mỹ là Menvin Kenvin ( sinh năm 1911) làm sáng tỏ những chi tiết tinh vi nhất của các phản ứngnối tiếp nhau trong quá trình quang hợp mà do kết quả của quang hợp, cây xanh biến quang năng thành hóa năng cung cấp thức ăn và oxy cho thế giới động vật. Trong vòng vài giây, Kelvin đã cho tế bào thực vật có kích thước hiển vi hấp thụ CO2 ở ngoài sáng, sau đó đem giết chết những tế bào đó. Có lẽ chính trong thời gian ngắn này, sự quang hợp mới thực hiện được ở những giai đoạn đầu. Sau đó ông nghiền nát tế bào và tách chúng ra thành những hợp phần khi dùng phương pháp sắc ký trên giấy (chúng ta sẽ nói đến tỷ mỉ điều này ở chương sau). Bây giờ chỉ làm chính xác những yếu tố nào thuộc các hợp phần đã xuất hiện do kết quả của giai đoạn đầu tiên của quá trình quang hợp. Kelvin đã giải đáp được câu hỏi này bởi vì phân tử CO2 tiếp xúc với các tế bào thực vật có chứa đồng vị của carbon (14C). Bất kỳ chất nào được tạo TheGioiEbook.com
Lược sử sinh học 98 thành từ CO2 có carbon đồng vị trong quá trình quang hợp, tự nó sẽ trở thành chất phóng xạvà có thể xác định chất ấy một cách dễ dàng. Kết luận đó dùng làm điểm xuất phát cho một loạt những nghiên cứu được tiến hành vào những năm 50 và đã cho phép ta xây dựng sơ đồ các giai đoạn chủ yếu của quá trình quang hợp. TheGioiEbook.com
Lược sử sinh học 99 CHƯƠNG XIII: SINH HỌC PHÂN TỬ -PROTIT I. ENZIM VÀ COENZIM II. ĐIỆN DI VÀ NHIỂU XẠ TIA RƠNGEN III. PHƯƠNG PHÁP SẮC KÝ IV. TRÌNH TỰ SẮP XẾP CỦA CÁC AXIT AMIN I. ENZIM VÀ COENZIM Quá trình trao đổi chất mà các nhà bác học hiểu biết một cách sâu sắc vào khoảng giữa những năm 50 có thể coi là một tiêu biểu độc đáo về bản chất men học của tế bào. Bất cứ một phản ứng trao đổi chất nào cũng được xúc tác bằng một men đặc hiệu; đặc tính của quá trình trao đổi chất được xác định bởi bản chất và nồng độ của men có mặt trong tế bào. Do đó muốn hiểu về trao đổi chất thì phải biết về men. Harden, người phát hiện ra trao đổi chất trung gian vào đầu thế kỷ này, cũng chú ý đến một số khía cạnh của hoạt động men. Ông thả vào nước một cái túi nhỏ làm bằng màng thẩm tích (những phân tử có kích thước nhỏ mới có thể lọt qua màng nầy), trong túi có dịch chiết xuất của nấm men. Sau khi những phân tử nhỏ của dịch chiết xuất này lọt qua thành túi thì dịch chiết xuất nấm men không có thể phân hủy được đường. Không thể giải thích hiện tượng đó là do chính men đã lọt qua màng thẩm tích vì nước ở trong túi cũng không phân giải được đường. Tuy nhiên, nước kết hợp với dịch chiết xuất nấm men trong túi lại có khả năng phân hủy đó. Do đó có thể rút ra kết luận là ngoài những phân tử lớn, men còn có những phân tử tương đối nhỏ kết hợp với nhau không chặt, nên những phân tử nhỏ này có khả năng đi qua màng bán thấm. Những phân tử nhỏ ấy là một phần cấu trúc của men và rất quan trọng đối với chức phận hoạt động của men (enzim) và có tên là coenzim. Vào khoảng giữa những năm 20, nhà hóa học Thụy điển là Hanxơ Car Augut Ximon Aile (sinh năm 1873) đã phát hiện nhiều loại enzim khác cũng có chứa coenzim nhưng phải 10 năm sau, người ta mới biết được cấu trúc của các coenzim đó. Cũng lúc ấy người ta xác định được cấu trúc của các vitamin, sau đó, không còn hoài nghi gì nữa, trong thành phần cấu tạo của phần lớn coenzim có những phân tử có cấu trúc tương tự vitamin. Như vậy, vitamin có lẽ là phần coenzim, không được bản thân cơ thể tổng hợp nên, do vậy phải đưa vitamin vào trong thức ăn. Không có vitamin thì không có coenzim còn không có coenzim thì một số enzim mất hoạt tính, như vậyquá trình trao đổi chất bị rối loạn. Kết quả là xảy ra bệnh thiếu vitamin, có khi dẫn đến tử vong. TheGioiEbook.com
Lược sử sinh học 100 Bởi vì enzin và coenzim là những chất xúc tác cần cho cơ thể với một lượng nhỏ cho nên vitamin cũng cần cho cơ thể một lươûng nhỏ ấy. Ðặc biệt, điều đó có thể giải thích được một thực tế là trong thức ăn có những yếu tố hợp phần nhỏ không đáng kể nhưng cực kỳ cần thiết đối với hoạt động sống bình thường của cơ thể. Một lượng vết của các nguyên tố như đồng (Cu), coban (Co), môlipđen (Mo), kẽm (Zn) tạo nên bộ phận chủ yếu của cấu trúc men. Người ta đã tách được các enzim có chứa một nguyên tử hoặc vài nguyên tử của những nguyên tố ấy. Vậy còn phải nói gì nữa về chính bản thân những men đó? Suốt thế kỷ trước, men được coi là những chất bí ẩn và người ta chỉ biết thông qua tác động của nó. Nhà hóa học người Ðức là Leona Mikhaelis ( 1875 - 1949 ) đã khám phá ra bí mật của men nhờ những định luật và phương pháp của động hóa học (bộ môn hóa lý nghiên cứu tốc độ của những phản ứng hóa học). Năm 1913 ông đã thiết lập được mối tương quan phụ thuộc của tốc độ phản ứng do men xúc tác với những điều kiện xác định. Ông giả thiết men hình thành hợp chất trung gian với chất mà men có phản ứng xúc tác. Giả thiết tươnng tự chứng tỏ men chẳng là cái gì khác ngoài những phân tử chịu tác động bởi các quy luật hóa lý học. Nhưng những phân tử đó là gì? Có lẽ đó là protit vì dung dịch men dễ mất hoạt tính thậm chí khi mới chỉ đun nhẹ mà ai cũng biết, chỉ có các phân tử protit mới có tính chịu nhiệt thấp như vậy. Nhưng toàn bộ những điều trên chỉ là giả thiết. Vào những năm 20, nhà bác học người Ðức là Risa Vinsơtete (1872 - 1942) đã nêu giả thuyết theo đó nói chung men không phải là protit. Thật ra như về sau mới rõ giả thuyết này là sai, nhưng uy tín khoa học của bản thân người đề ra giả thuyết làm người ta không dám nghi ngờ trong một thời gian dài về điều sai lầm của giả thuyết. Sau đó vài năm vấn đề bản chất protit của men lại được nêu lên lần này là do nhà hóa sinh học người Mỹ là Jem Bitxelo Xamne (1887 - 1955) nêu lại. Xemne đã tách được một loại men từ hạt Canavalium vào năm 1926, men này xúc tác phản ứng phân phủy nước tiểu thành amoniac và khí CO2. Trong quá trình thu hồi men, ông đã thấy những tinh thể hết sức nhỏ xuất hiện tại một thời điểm nhất định. Sau khi thu được tinh thể và hòa tan tinh thể đó vào nước, ông được một dung dịch có hoạt tính ureasa rất cao. Tất cả những cố gắng tách hoạt tính đó ra khỏi tinh thể đều thất bại. Nhưng tinh thể thu hồi được là men và như các thí nghiệm của Xamne đã chứng tỏ chúng đồng thời còn là protit. Như vậy Ureasa chẳng những là men đầu tiên thu được dưới dạng tinh thể mà còn là men đầu tiên được chứng minh là có bản chất protit. Người ta còn hoài nghi quy luật này có là phổ biến đối với tất cả các loại men hay không. Những nghiên cứu của nhà hoá sinh học người Mỹ là John Havot Noctrop (sinh năm 1891) đã chấm dứt sự hoài nghi này. Năm 1930 ông đã kết tinh được pepxin (men tiêu hóa protit của dịch dạ dày); hai năm sau-thu được trepxin và năm 1935 thì được chimotripxin cũng là những protit. Sau đó các nhà bác học khác đã thu được hàng chục loại men khác ở dạng tinh thể và tất cả đều là protit. Vào khoảng giữa những năm 30 người ta đã không có thể tách vấn đề men ra khỏi vấn đề protit nữa. TheGioiEbook.com
Lược sử sinh học 101 II. ÐIỆN DI VÀ NHIỄU XẠ TIA RƠNGEN Sự phát triển các phương pháp vật lý và hóa học vào nửa đầu thế kỷ trước cho phép các nhà hóa sinh học nghiên cứu một cách chính xác hơn những đại phân tử protit, mà theo những khái niệm của các nhà bác học thì protit là cơ sở của sự sống. Và như vậy một lĩnh vực khoa học mới hình thành - sinh học phân tử, kết hợp trong vật lý học, hóa học và sinh học. Nhiệm vụ chủ yếu của sinh học phân tử là nghiên cứu tỷ mỉ cấu trúc tinh vi và chức năng hoạt động của các đại phân tử sinh học. Năm 1923, nhà hóa học người Thụy điển là Teodo Xvetberg (sinh năm 1884) đã nghiên cứu một phương pháp mới xác định kích thước của các phân tử protit-phương pháp ly tâm. Máy siêu ly tâm do ông thiết kế là một cái ống nhỏ khi quay tạo ra lực ly tâm mạnh hơn sức hút của trái đất hàng trăm nghìn lần. Dao động nhiệt của các phân tử nước ở nhiệt độ bình thường đủ để giữ những đại phân tử protit ở trạng thái lơ lửng. Sự dao động này chống lại được sức hút của trái đất, nhưng không có khả năng chống lại sức ly tâm. Trong máy ly tâm đang quay, các phân tử protit bị kết tủa hoặc lắng đọng lại. Trọng lượng phân tử của các phân tử protit có thể xác định bằng tốc độ lắng của phân tử. Chẳng hạn phân tử có kích thước trung bình, ví dụ như phân tử Hemoglobin (của sắc tố của máu) có trọng lượng phân tử bằng 67.600. Trọng lượng này lớn hơn trọng lượng phân tử nước 3.700 lần (trọng lượng phân tử nước là 18). Các phân tử protit khác còn có trọng lượng phân tử lớn hơn nhiều, có tới hàng trăm nghìn đơn vị. Kích thước và tính phức tạp của phân tử protit quy định cách sắp xếp của các nguyên tử trên bề mặt phân tử, các nguyên tử này có khả năng tích điện. Ở đây mỗi loại protit có sự phân bố điện tích dương và điện tích âm đặc trưng riêng của mình, chúng có khả năng tự thay đổi điện tích một cách xác định phụ thuộc vào sự biến đôỉ pH của môi trường xung quanh. Nếu đặt dung dịch protit trong một điện trường thì những phân tử protit riêng biệt bắt đầu chuyển động về cực dương hoặc cực âm với tốc độ được xác định bởi đặc tính tích điện, bởi kích thước và hình dáng phân tử v.v... Không có hai protit khác nhau ở trong cùng một điều kiện như nhau lại có cùng một tốc độ. Trên cơ sở quy luật đó, nhà hoá học người Thụy điển là Acne Vinhem Caurin Tizeliut (sinh năm 1902), học trò của Xvertberg, năm 1937 đã thiết kế ra một máy cấu tạo bằng ống hình chữ U, có chứa hỗn hợp protit có khả năng dịch chuyển dưới tác dụng của điện trường. (Hiện tượng chuyển chổ trong điện trường của những hạt lơ lửng trong chất lỏng gọi là điện di). Bởi vì mỗi thành phần của hổn hợp chuyển động với tốc độ đặc trưng, nên người ta có thể dần dần tách hổn hợp ra từng thành phần một. Những ống hình chữ U, được lắp bằng những đoạn nối một cách đặc biệt nên có thể dễ dàng tháo rời ra được từng đoạn. Nhờ đó mỗi một thành phần của hổn hợp nằm ở những đoạn riêng biệt có thể được tách ra khỏi các thành phần khác còn lại. TheGioiEbook.com
Lược sử sinh học 102 Dùng những thấu kính hình trụ tương ứng và thay đôỉ sự phản chiếu tia sáng khi đi qua hổn hợp huyền phù ( theo sự thay đổi nồng độ protit), người ta có thể theo dõi được quá trình phân tách hổn hợp. Sự thay đổi khúc xạ cho những đường cong hiện sóng trên ảnh. Căn cứ vào những lượn sóng này có thể tính ra khối lượng của từng protit trong hổn hợp. Thí dụ protit của huyết tương khi chạy điện di được tách ra thành nhiều phân đoạn bao gồm albumin và ba nhóm globulin. Thêm vào đó, phân đoạn (-globulin có chứa kháng thể). Vào những năm thứ 40, người ta đã hoàn thiện các phương pháp điều chế công nghiệp những phân đoạn protit khác nhau. Siêu ly tâm và điện di phụ thuộc vào các tính chất chung của phân tử protit. Việc áp dụng tia Rơnghen đã cho phép các nhà hoá sinh học nghiên cứu cấu trúc bên trong của phân tử. Chùm tia Rơngen khi đi qua một chất sẽ bị khuyếch tán. Nếu các phân tử của vật chất được sắp xếp theo một trật tự chặt chẽ (như các nguyên tử trong tinh thể), thì sự khuyếch tán của tia Rơngen cũng có trật tự. Chùm tia Rơngen đập vào phim ảnh sau khi khuyếch tán sẽ cho sự sắp xếp đồi xứng của các điểm. Dựa vào hình ảnh đó, người ta có thể xác định vị trí của các nguyên tử trong tinh thể. Các phân tử lớn thường được cấu tạo từ những đơn vị nhỏ bé sắp xếp đều nhau trong phân tử. Ðều đó đúng với cả các phân tử protit, mà axit amin là những đơn vị cấu trúc của protit. Có thể đánh giá sự sắp xếp của các axit amin trong phân tử protit bằng cách xem chùm tia Rơngen khuyếch tán như thế nào. Mặc dù đối với protit sự khuyếch tán tia Rơngen biểu hiện không được rõ như đối với các tinh thể, nhưng cũng có thể dùng để phân tích protit. Vào đầu những năm 30 người ta đã làm sáng tỏ bức tranh chung về sự sắp xếp của các đơn vị axit amin trong không gian. Những nghiên cứu xuất sắc của nhà hoá học người Mỹ là Lainut Pauling (sinh năm 1901), đã làm rõ sự sắp xếp chính xác của các axit amin và chứng minh rằng chuỗi axit amin có hình xoắn ốc. Các nhà khoa học càng nghiên cứu sâu cấu tạo của protit càng thu được những kết quả phân tích cấu trúc tia Rơngen phức tạp hơn. Ðã đến lúc cần những tính toán công phu và phức tạp mà trí nhớ con người không có khả năng làm việc đó. May thay, vào những năm thứ 50, người ta chế tạo được máy tính điện tử có khả năng giải hàng loạt phép tính dài dòng nhất trong thời gian ngắn nhất. Lần đầu tiên người ta đã dùng máy tính điện tử để nghiên cứu vitamin. Năm 1926, hai thầy thuốc người Mỹ là Jojơ Risa Mainôt (1885-1950) và William Peri Mefi (sinh năm 1892) đã nhận thấy cho thêm gan một cách đều đặn vào khẩu phần ăn kiêng của người bệnh thiếu máu ác tính đã cứu họ thóat khỏi cái chết hiển nhiên. Hai ông giả thiết tính chất cứu sống được người đó là do trong gan có vitamin B12, và năm 1948 người ta đã tách được loại vitamin này. Phân tử của vitamin B12 rất phức tạp bao gồm 183 nguyên tử thuộc 6 nguyên tố khác nhau. Năm TheGioiEbook.com
Lược sử sinh học 103 1956, khi dùng những phương pháp vật lý học mới và máy tính, một nhóm bác học dưới sự lãnh đạo của nhà hoá học hữu cơ người Scotland là Alexander Todder (sinh năm 1907) đã làm sáng tỏ cấu trúc chi tiết của vitamin B12 Bởi vì vitamin này chứa nhóm xianua, nguyên tử coban và nhóm amin ở giữa các cấu trúc khác nên vitamin này có tên là xianocobalamin. Hiển nhiên là để nghiên cứu protit bằng phương pháp nhiễu xạ tia Rơngen việc dùng máy tính điện tử là điều không thể thiếu được. Năm 1960, khi dùng phương pháp nhiễu xạ tia Rơgen và các máy tính, hai nhà hóa sinh học người Anh là Max Fecdinan Perutz (sinh năm 1912) và John Cauderi Kendrew (sinh năm 1917) đã đưa ra cấu trúc hoàn chỉnh của phân tử miôglôbin (protit của cơ, trong chừng mực nào đó gần giống hemôglôbin nhưng nhỏ hơn hemôglôbin bốn lần) với sự chỉ dẫn chính xác về sự sắp xếp cuả từng axitamin một III. PHƯƠNG PHÁP SẮC KÝ Nếu biết được bản chất hóa học của những tiểu đơn vị cấu thành phân tử và sự sắp xếp của những đơn vị này tuy còn ở dưới dạng chung, thì việc làm sáng tỏ cấu trúc của những phân tử lớn bằng phương pháp nhiễu xạ tia Rơgen sẽ dàng hơn nhiều. Không phải ngay một lúc người ta đã đạt được những tiến bộ trong việc nghiên cứu hóa học protit. Các nhà bác học của thế kỷ trước chỉ có thể nhận định một cách rất thiếu căn cứ là phân tử protit bao gồm các axit amin. Ðến đầu thế kỷ XX nhà hóa học người Ðức là Emil German Fischer (1852 - 1919) đã chứng minh được rằng các axit amin kết hợp với nhau thành protit bằng cách nào. Năm 1907 ông đã điều chế được một hợp chất đơn giản tương tự protit bao gồm 18 đơn vị: 15 phân tử của một loại axit amin này và 3 phân tử của loại axit amin khác. Còn cấu trúc phân tử của protit phức tạp mà người ta thường gặp trong thiên nhiên thì như thế nào? Trước tiên con số chính xác của từng loại axit amin trong phân tử protit là bao nhiêu? Người ta trả lời câu hỏi đó một cách đơn giản hơn cả bằng cách tách phân tử protit ra thành các loại axit amin riêng biệt và trên cơ sở phân tích hóa học mà xác định số lượng tương đối của từng hợp phần. Nhưng những người cùng thời với Fisher không đi theo con đường ấy. Lúc đó, bằng phương pháp hóa học thông thường, người ta không thể phân biệt nổi các axit amin có cấu trúc giống nhau. Giải đáp vấn đề ấy bắt đầu từ lúc xuất hiện phương pháp mới mà lần đầu tiên vào năm 1903, nhà thực vật học người Nga là Mikhain Xemenovits Txvet (1872 -1919) đã xây dựng được nguyên lý của phương pháp mới này. Khi nghiên cưú những sắc tố thực vật, Txvet đã rút được một hỗn hợp phức tạp bao gồm những hợp phần giống nhau đến nỗi hầu như người ta không thể tách những TheGioiEbook.com
Lược sử sinh học 104 chất đó ra bằng các phương pháp hóa học thời ấy. Lúc đó ông đã nhỏ từng giọt dung dịch hỗn hợp vào một ống thủy tinh nhồi bột axit nhôm. Bề mặt của từng hạt bột ôxit nhôm đã giữ lại từng chất khác nhau của hỗn hợp bằng những lực giữ khác nhau. Khi hỗn hợp được rửa bằng dung môi mới cất thì các hợp phần được phân tách ra. Những hợp phần nào liên kết với bề mặt bột oxit nhôm một cách lỏng lẻo nhất sẽ bị rửa trôi và tách ra trước tiên. Cuối cùng hỗn hợp được chia tách thành những hợp phần riêng biệt khác nhau, mỗi một hợp phần được tách ra là một sắc tố và được đặc trưng bằng một vạch màu xác định trong quang phổ. Phương pháp phân tách theo màu sắc này gọi là phương pháp sắc ký ( từ chữ Hy lạp: chromatos-màu sắc và graphen-ghi lại). Ðáng tiếc là những công trình của Txvet trôi qua không ai biết tới, và 15 năm sau Vinsơte sau khi dùng lại phương pháp của Txvet mới cộng nhận phương pháp này. Từ đó người ta đã bắt đầu sử dụng rộng rãi phương pháp sắc ký để phân tích các hổn hợp phức tạp. Nhưng dùng ống nghiệm có chứa bột oxit nhôm để tách những khối lượng nhỏ bé của một hổn hợp là một việc hết sức phức tạp. Cần phải có phương pháp phân tách đơn giản và tin cậy hơn. Năm 1944, người ta đã tìm ra lối thoát khi hai nhà hoá sinh học người Anh là Actua Zon Pote Martin (sinh năm 1910) và Risa Loren Minlington Sanger (sinh năm 1914) đã dùng giấy lọc đơn giản trong phương pháp sắc ký. Thí nghiệm được tiến hành như sau: Người ta sấy khô một giọt hỗn hợp axit amin chấm ở mép dưới của một băng giấy lọc rồi nhúng nó vào một dung môi đặc biệt. Dung môi này theo định luật mao dẫn sẽ đi ngược lên theo tờ giấy. Khi qua giọt hổn hợp axit amin đã sấy khô, dung môi kéo theo những axit amin riêng biệt với tốc độc đặc trưng cho từng axit amin cụ thể. Kết quả là hổn hợp axit amin được tách ra thành một dãy những axit amin khác nhau. Sự sắp xếp của các axit amin trên giấy được phát hiện bằng những phương pháp lý hóa và hóa học đặc biệt. Việc xác định lượng axit amin có trong mỗi vệt giấy sắc ký sẽ không phải là điều khó khăn. Phương pháp sắc ký mới trên giấy rất có hiệu quả và rõ ràng. Nó đơn giản, rẻ tiền, không đòi hỏi những máy móc phức tạp, cho phép tách một cách tỉ mỉ một lượng nhỏ không đáng kể các hợp phần của hổn hợp. Phương pháp này đã được ứng dụng rộng rãi trong mọi lĩnh vực của hóa sinh học. Riêng Kelvin đã dùng phương pháp này trong những thực nghiệm của ông với hổn hợp của các tế bào thực vật đang tiến hành quang hợp. Thực chất phương pháp sắc ký trên giấy là không thể thiếu được trong các công trình nghiên cứu. Nhờ phương pháp này đã xuất hiện khả năng xác định một lượng chính xác của các axit amin khác nhau của một protit nào đó. Ðiều đó, đến lượt mình lại cho phép xác định thành phần axit amin của các loại protit, giống như người ta xác định số nguyên tử trong các nguyên tố khác nhau tham gia trong một hợp chất nào đó. IV. TRÌNH TỰ SẮP XẾP CỦA CÁC AXIT AMIN TheGioiEbook.com
Lược sử sinh học 105 Nhưng tất cả chỉ vẻn vẹn có thế thôi thì vẫn chưa đủ. Như đã biết, các nhà hóa học chẳng những lưu ý đến số nguyên tử trong một hợp chất bất kỳ mà còn chú ý cả đến trình tự sắp xếp của chúng. Ðối với các axit amin trong phân tử protit cũng vậy. Vấn đề trình tự sắp xếp của các axit amin rất phức tạp. Thậm chí nếu trong một phân tử tổng cộng chỉ có vài chục axit amin thì số kiểu kết hợp có thể có của các axit amin sẽ đạt đến con số khổng lồ. Còn nếu có hơn 500 axit amin ví dụ: trong hemoglobin là phân tử cở trung bình, thì số kiểu biểu diễn cách sắp xếp có thể có của các axit amin được thể hiện bằng một con số gồm 600 con số. Làm cách nào chọn đúng được sự sắp xếp có thể có nhất của các axit amin của một protit cụ thể từ một con số nhiều không tưởng tượng được khả năng kết hợp đã nói ở trên? Rõ ràng là dựa vào phương pháp sắc ký trên giấy vấn đề này đã được giải quyết một cách dễ dàng. Nhưng nhà hóa sinh học người Anh là Frederic Senger đã tách phân tử này thành những chuỗi ngắn rồi dùng phương pháp sắc ký trên giấy xác định các axit amin và trật tự sắp xếp của chúng. Ðó không phải là công việc nhẹ nhàng vì thậm chí một đoạn chỉ có 4 cấu tử đã có thể có 24 cách sắp xếp khác nhau. Sau khi phát hiện ra những chuỗi ngắn nào kết thành chuỗi dài, Senger dần dần đã khôi phục lại được cấu trúc của những chuỗi dài hơn. Ðến năm 1953 ông đã biết được trật tự sắp xếp chính xác của các axit amin trong phân tử Insulin. Sau Senger có nhà hóa sinh học người Mỹ là Vinsen Vinhio (sinh năm 1901) đã dùng phương pháp của Senger để nghiên cứu Oxitoxin là một phân tử rất đơn giản. Oxitoxin (hocmon thuộc thuỳ sau của tuyến yên) tổng cộng chỉ có 8 axit amin. Sau khi xác định được trình tự sắp xếp của các axit amin, Vinhio thử tổng hợp một hợp chất sao cho mỗi một axit amin ở vào đúng vị trí cũ trong phân tử oxitoxin. Sự tổng hợp đã thực hiện vào năm 1955-1956; kết quả là ông thu được oxitoxin tổng hợp mà về mặt tính chất không thua kém hocmon (oxitoxin) tự nhiên. Phương pháp phân tích của Senger không khác phương pháp tổng hợp của Vinhio nhưng được lặp lại về sau này trên một quy mô rộng lớn hơn. Năm 1960, các nhà bác học đã xác định được trình tự sắp xếp của các axit amin trong men ribonucleaza bao gồm 124 axit amin, con số này nhiều gấp hai lần rưỡi số axit amin trong phân tử Insulin. Người ta đã tổng hợp được từng đoạn của ribonucleaza, sau đó nghiên cứu hoạt tính men của chúng. Như vậy, đến năm 1963 người ta đã khẳng định rằng đối với hoạt động chức năng của một phân tử nhất định căn bản chỉ cần axit amin 12 và 13 (hixtidin và metiodin. Ðây là bước tiến đáng kể trong việc xác định cơ chế chính xác của sự hoạt động chức năng của phân tử men. Ðến giữa thế kỷ 20, phân tử protit đã trở thành <<quen thuộc>>. TheGioiEbook.com
Lược sử sinh học 106 CHƯƠNG XIV: SINH HỌC PHÂN TỬ- AXIT NUCLEIC I. VIRUT VÀ GEN II. VAI TRÒ CỦA ADN III. CẦU TRÚC CỦA AXIT NUCLEIC IV. MẬT MÃ DI TRUYỀN V. NGUỒN GỐC CỦA SỰ SỐNG I. VIRUT VÀ GEN Như vậy người ta đã điều khiển được protit và bỗng nhiên phát hiện ra một điều hoàn toàn bất ngờ và lạ lùng: cơ sở hóa học của sự sống nói chung không phải là phân tử protit mà là một phân tử khác. Chỉ sau khi nghiên cứu bản chất của virut lọt qua lọc người ta mới hiểu được tầm quan trọng lớn lao của khám phá này. Bản chất của virut là điều bí ẩn đối với cả một thế hệ loài người. Một người biết rằng virut gây ra bệnh và người ta đã nghiên cứu ra phương pháp chống lại chúng. Nhưng dù sao tính chất vật lý của virut vẫn là điều chưa biết được. Việc phát minh ra máy lọc có lổ nhỏ đủ có thể giữ lại những phần tử virut đã đóng vai trò quyết định trong việc xác định kích thước của virut. Virut hơi nhỏ hơn những tế bào nhỏ nhất đã biết một chút, nhưng lại lớn hơn nhiều so với phân tử protit lớn nhất. Chỉ có kính hiển vi điện tử mới cho phép phân biệt được virut. Kích thước của chúng dao động trong một giới hạn rộng, kể từ virut-chấm nhỏ nhất-đến những cấu trúc tương đối lớn có dạng hình học chính xác với những cấu tạo ở bên trong khác nhau. Xếp vào loại những virut lớn nhất là thể thực khuẩn đi "săn" các vi khuẩn nhỏ bé; một số thực khuẩn có đuôi và giống như con nòng nọc bé xíu. Còn loại lớn hơn virut nhưng nhỏ hơn vi khuẩn, được gọi là Ricketsia để ghi nhớ nhà bác học Riketsia. Riketsia nói riêng, gây bệnh chàm ở vùng núi Skali, một bệnh được nhà vi sinh vật học nghiên cứu. Ðã nãy ra vấn đề virút có phải là các cơ thể sống hay không? Năm 1935 nhà hóa sinh học người Mỹ là Uenđen Meredit Stenli ( sinh năm 1904) khi nghiên cứu chiết xuất virut bệnh đốm cây thuốc lá đã thu được những tinh thể hình kim. Thì ra là những tinh thể này có tính gây nhiễm trùng cao. Nói cách khác, nhà bác học đã thu được virut ở dạng tinh thể, và các tinh thể sống là hiện tượng khó mà giải thích được. Mặt khác, tại sao lại không thể cho là học thuyết tế bào không chính xác, rằng tế bào không phải là đơn vị không chia cắt được của sự sống? Virut nhỏ hơn tế bào rất nhiều và trái với tế bào, virut không thể tồn tại độc lập trong bất cứ điều kiện nào. Nhưng khi virut xâm nhập được vào trong tế bào, TheGioiEbook.com
Lược sử sinh học 107 virut sinh sản ở đó và trong một số biểu hiện chủ yếu nó tỏ ra như một sinh vật. Phải chăng có những cấu tạo nội tế bào nào đấy hoặc những yếu tố tiền tế bào nào đấy là cấu trúc cơ sở thật sự của sự sống, cấu trúc này điều khiển phần còn lại của tế bào? Phải chăng virut là một hợp phần của tế bào mà xưa kia hay vào lúc nào đó đã tách khỏi tế bào, và sẳn sàng trở lại tế bào, trở thành vị khách lạ với << chủ nhân >> thật sự của nó? Nếu điều đó đúng là như vậy, thì những hợp phần tiền tế bào như thế đúng ra phải nằm cả trong những tế bào bình thường. Ðúng hơn cả phải công nhận thể nhiễm sắc là kẻ ứng cử để thực hiện nhiệm vụ này. Trong những năm đầu của thế kỷ 20í, người ta đã biết rõ ràng thể nhiễm sắc có mang trong mình những nhân tố điều khiển sự di truyền các tính chất vật lý. Ðiều đó quy định cương vị chỉ đạo của thể nhiễm sắc lại lớn hơn virut rất nhiều lần. Song số lượng thể nhiễm sắc ít hơn số lượng các dấu hiệu được di truyền rất nhiều. Từ đó có thể rút ra kết luận là một thể nhiễm sắc bao gồm có thể từ hàng nghìn phân tử, mỗi một phân tử điều khiển một dấu hiệu riêng biệt. Nhà thực vật học người Ðan mạch là Vinhem Lutvic Johanxen ( 1857-1927), đã gọi những phân tử đó là Gen (từ Hy lạp: đem cuộc sống đến cho một vật nào). Nhưng trong 10 năm đầu của thế kỷ XX người ta vẫn chưa thấy được Gen riêng biệt cũng như những virut riêng biệt, mặc dù biểu hiện đó đã quan sát thấy rõ ràng. Nhà di truyền học người Mỹ là Thomas Hant Morgan (1866- 1945) sau khi dùng ruồi dấm ( Drosophila) làm đối tượng mới trong nghiên cứu sinh học, đã tìm được chìa khóa nghiên cứu vấn đề này. Ruồi dấm là một côn trùng nhỏ, đơn giản và sinh sản khá dễ dàng; ngoài ra trong tế bào của ruồi chỉ có tất cả 4 cặp thể nhiễm sắc làm cho công tác nghiên cứu được dễ dàng. Khi nghiên cứu ruồi dấm từ thế hệ này sang thế hệ khác. Morgan đã phát hiện được một số lượng rất lớn các đột biến. Ông đã chứng minh rằng những dấu hiệu khác nhau có liên quan với nhau, có nghĩa là chúng được di truyền lại như một phức hệ. Nghĩa là các Gen điều khiển các dấu hiệu ấy phải nằm trong một thể nhiễm sắc và di truyền như là một thể thống nhất. Nhưng các dấu hiệu liên kết với nhau không mãi mãi gắn với nhau. Có trường hợp một dấu hiệu được di truyền không có liên quan đến dấu hiệu khác. Ðiều đó xãy ra vì các cặp thể nhiễm sắc ngẫu nhiên trao đổi với nhau những đoạn ngắn (sự trao đổi chéo), do đấy tính toàn vẹn của thể nhiễm sắc là không tuyệt đối. Những thí nghiệm tương tự cho phép xác định vị trí của từng Gen cụ thể trên thể nhiểm sắc. Khoảng cách giữa hai Gen càng lớn thì xác suất bắt chéo các Gen phân bố ngẫu nhiên càng lớn. Khi nghiên cứu tần số nhờ đó tách được hai dấu hiệu liên quan nhau bằng cách đặc biệt, người ta có thể TheGioiEbook.com
Lược sử sinh học 108 xác định vị trí tương đối của các Gen. Năm 1911 lần đầu tiên người ta đã vẽ một bản đồ về vị trí của Gen trong thể nhiễm sắc (đối vơí ruồi dấm). Một trong những người học trò của Morgan, nhà di truyền học người Mỹ là German Joseph Muller (1890-1967) đã ra phương pháp tăng tần số đột biến (1919). Ông thấy tăng nhiệt độ thì làm tăng tần số đột biến, đó không phải là kết quả của sự pha trộn chung của Gen. Hóa ra bao giờ cũng có một Gen lệch, trong khi đó gen tương ứng với gen lệch ở thể nhiễm sắc khác của cùng một cặp đó vẫn không bị động tới. Muller đi đến kết luận là những biến đổi ấy xãy ra ở mức độ phân tử. Aïp dụng tia Rơngen cónăng lượng cao hơn sự đun nóng nhẹ là bước nghiên cứu tiếp theo của ông. Tia Rơngen riêng lẻ sau khi rơi vào thể nhiễm sắc. Chỉ tác dụng vào một điểm xác định trên thể nhiễm sắc. Thật vậy, năm 1927, Muller đã chứng minh rằng tia Rơngen đã làm tăng một cách đáng kể nhịp điệu đột biến. Nhà thực vật học người Mỹ là Albe Frensis Blesli (sinh năm 1874) đã tiếp tục nghiên cứu vấn đề này. Năm 1937, ông đã chứng minh rằng có thể tăng nhịp độ đột biến, khi tác dụng bằng những chất đặc trưng (những tác nhân gây đột biến). Tác nhân gây đột biến tốt hơn cả là Chosixin-chất alcaloit tách từ cây thu thuỷ tiên Colchium autumnale thuộc họ Iridacae (hành tỏi). Như vậy là đến giữa những năm 30 người ta đã tước bỏ lớp vỏ huyền bí của virut và Gen. Chúng chính là những phân tử có khối lượng như nhau và gần nhau về bản chất hóa học. Nhưng như vậy có thể xem gen là những virut đã bị << thuần hóa>> khi thâm nhập vào trong tế bào được hay không? Và phải chăng virut có thể là Gen <<hoang dại>>? II. VAI TRÒ CỦA ADN Khi vừa mới thu được dạng tinh thể của virut, đã xuất hiện khả năng tiến hành những nghiên cứu theo phương pháp nhiễu xạ tia Rơngen. Dĩ nhiên, virut được xếp vào protit và là một biến dạng đặc biệt của protit mang tên là nucleoprotit. Những thành tựu của kỹ thuật nhuộm tiêu bản đã cho phép làm sáng tỏ bản chất hóa học của các cấu trúc riêng lẻ ở mức độ dưới tế bào. Ðã xác định được thể nhiễm sắc (và do đấy cả Gen) cũng thuộc loại nucleoprotit. Phân tử nucleoprotit được cấu tạo từ các phân tử protit-liên kết với chất phospho gọi là axit nucleic. Lần đầu tiên nhà sinh học người Thuỵ sĩ là Friedrich Miescher (1844-1895) đã phát hiện thầy các axit nucleic trong nhân của tế bào. Trong một thời gian dài người ta coi axit nucleic là một hợp phân đặc trưng của nhân. Nhưng khi vở lẻ axit nucleic có mặt cả ở ngoài nhân tế bào thì việc đổi tên cho axit này đã muộn rồi. Nhà hóa sinh học người Ðức là Albrecht Kochsen (1852-1927) đã nghiên cứu tỉ mỉ axit nucleic và vào năm 1882, ông đã tách được axit nucleic ra thành những hợp phần nhỏ có chứa axit phosphoric và đường, nhưng ông không thể xác định được thành phần chính xác của những chất này. Ngòai ra, ông đã thấy trong axit nucleic hai hợp chất của nhóm purin mà phân tử của chúng là hợp chất mạch vòng, có hai vòng chứa 4 nguyên tử nitơ. Kochsen gọi nhóm TheGioiEbook.com
Lược sử sinh học 109 chất này là Adenin và Guanin (đôi khi ký hiệu đơn giản là A và G). Ông cũng tìm ra bazo pirimidin (những chất có vòng đơn chứa hai nguyên tử nitơ), được gọi là Xitozin, Timin và Uranin (X, T và U). Nhà hóa học người Mỹ là Febut Aron Teodo Levin (1869-1940) khi nghiên cứu những chất này trong những năm 20 và 30 đã chứng minh là trong phân tử axit nucleic có phân tử axit phosphoric phân tử đường và phân tử của một purin hoặc pirimidin tạo nên hợp chất gồm ba hợp phầnmà ông gọi là nucleotit. Phân tử axit nucleic cấu tạo bằng một chuỗi nhỏ những nucleotit này, giống như phân tữ protit-cấu tạo bằng những chuỗi axit amin. Chuỗi nucleotit được cấu tạo sao cho phân tử axit phosphoric của nucleotic này nối với nhóm đường của một nucleotic khác cạnh nó. Ðó chính là cái khung đường-phosphat, từ đó nảy ra các nhánh purin và pirimin riêng biệt. Tiếp theo, Levin chứng minh rằng các axit nucleic có hai loại đường: đường riboza chỉ chứa năm nguyên tư ícarbon thay cho 6 nguyên tử carbon có trong đường đã được người ta nghiên cứu kỹ lưỡng, và đường Dezoxiriboza trong đó ít hơn Riboza 1 nguyên tử carbon. Mỗi một phân tử axit nucleic có chứa một trong hai loại đường này và không bao giờ cùng một lúc chứa hai loại đường. Như vậy ta đã phân biệt được hai loại axit nucleic, axit ribonucleic (ARN) và axit Dezoxiribonucleic (ADN). Mỗi loại axit nucleic có những purin và pirimidin thuộc bốn kiểu khác nhau. Trong ADN không có Uraxin, mà trong thành phần của nó chỉ có A, G, X và T, trong khi đó ARN lại không có Timin, mà chỉ có A, G, X, U. Nhà hóa học người Scotland là Alexander Totdơ (sinh năm 1907) sau khi tổng hợp được các nucleotit khác nhau vào những năm 40, đã xác nhận những dẫn liệu của Levin. Thoạt tiên các nhà hóa sinh học không thừa nhận ý nghĩa to lớn của axit nucleic. Tuy đã biết rằng phân tử protit có gắn với những chất phụ khác nhau không phải là protit như đường, lipit, kim loại và những hợp chất chứa vitamin v.v..., song các nhà hóa sinh học vẫn coi protit là phần chủ yếu của phân tử. Thậm chí sau khi phát hiện ra nucleoprotit trong thể nhiễm sắc và virut, các nhà hóa sinh học vẫn tin rằng axit nucleic là phần thứ yếu của phân tử. Vào những năm 90 của thế kỷ 19, Kochsen đã tiến hành quan sát, mà sau này người ta mới hiểu rỏ tất cả ý nghĩa của những quan sát đó. Tinh trùng hầu như chỉ cấu tạo từ các thể nhiễm sắc nằm sát nhau và chứa các chất hóa học mang đầy đủ thông tin nhờ đó các dấu hiệu di truyền của đời cha mới di truyền được cho đời con. Nhưng Kochsen phát hiện ra rằng protit của tinh trùng đơn giản hơn nhiều so với protit của các mô khác, trong khi đó axit nucleic của tinh trùng lại giống axit nucleic của các mô trong cơ thể. Từ đó suy ra chắc hẳn là thông tin di truyền đúng ra phải nằm trong những phân tử không đổi của các axit nucleic tinh trùng hơn là nằm trong protit hết sức đơn giản. TheGioiEbook.com
Lược sử sinh học 110 Nhưng niềm tin vào phân tử protit vẫn chưa bị lung lay bởi vì những kết quả nghiên cứu của các năm 30 chỉ nói lên một điều quá đơn giản rằng mang thông tin di truyền trong cấu tạo của các axit nucleic là những phân tử rất nhỏ, chỉ gồm có 4 nucleotit. Những nghiên cứu với nòi phế cầu khuẩn Pneumococcus (tác nhân gây bệnh viêm phổi), do một số nhà bác học thực hiện dưới sự lãnh đạo của nhà vi khuẩn học người Mỹ là Oxvandơ Teodo Everi (1877-1955) là bước ngoặc đáng kể. Nang bao chung quanh tế bào, ở một số nòi vi khuẩn gây bệnh là dạng trơn (nòi S), ở số khác là dạng xù xì không có nang tế bào (nòi R). Có lẻ nòi R không có khả năng tổng hợp nang bào. Thêm dịch chiết của nòi S vào nòi R, nòi này biến thành nòi S; bản thân dịch chiết không thể tạo thành nang, nhưng có lẻ đã gây ra những biến đổi ở nòi R, cho phép vi khuẩn đạt được nhiệm vụ đó. Dịch chiết mang thông tin di truyền cần thiết đối với sự biến đổi đặc tính vật lý học của vi khuẩn. Nhưng nhờ phân tích dịch chiết mà phần kỳ diệu nhất của thí nghiệm đã được sáng tỏ, đó là dung dịch chỉ bao gồm axit nucleic chứ không lẫn với bất cứ loại protit nào. Như vậy, ít nhất là trong trường hợp này, axit nucleic chứ không phải protit là chất liệu mang thông tin di truyền. Kể từ đó trở đi, vấn đề đã rõ là chính axit nucleic là cơ sở đầu tiên và là cơ sở mấu chốt của sự sống. Nhưng bởi vì chính vào năm 1944 là năm lần đầu tiên người ta thực hiện phương pháp sắc ký trên giấy, cho nên giống như năm 1859 xuất bản cuốn nguồn gốc các loàicó thể gọi năm 1944 một cách xác đáng rằng đó là năm của các sự kiện vĩ đại nhất trong sinh học. Kể từ năm 1944, quan niệm mới về các axit nucleic đã thu được nhiều lý lẽ có cơ sở nhất, do có những nghiên cứu của các nhà virut học. Người ta đã chứng minh rằng virut có vỏ protit bao bọc bên ngoài còn bên trong là phân tử axit nucleic. Năm 1955, nhà hóa sinh học người Mỹ là Franken Konrat (sinh năm 1910) đã tách virut ra làm hai phần và sau đó nối được hai phần đó lại. Phần protit, bản thân nó, không có bất cứ tính nhiễm trùng nào, nó là phần chết. Còn phần chứa axit nucleic là phần sống, có thể gây nhiễm trùng, mặc dù nó biểu hiện hoạt tính cao nhất khi có mặt của hợp phần protit. Việc áp dụng chất đồng vị phóng xạ đã chứng tỏ rằng thể thực khuẩn chỉ thâm nhập vào tế bào vi khuẩn phần cấu tạo bằng axit nucleic còn phần protit thì ở lại bên ngoài tế bào. Axit nucleic của thể thực khuẩn vào bên trong tế bào, chẳng những tạo thành những phân tử axit nucleic mới giống nó ( chứ không giống axit nucleic của tế bào) mà còn tạo thành cả những phân tử protit đặc trưng cho thể thực khuẩn chứ không đặc trưng cho tế bào. Không còn gì nghi ngờ là chính phân tử axit nucleic, chứ không phải protit, mang thông tin di truyền. TheGioiEbook.com
Lược sử sinh học 111 Những phân tử của virut mang ADN hoặc ARN hoặc đồng thời cả hai loại axit đó. Nhưng trong tế bào, chỉ thấy ADN ở trong gen. Bởi vì gen được coi là đơn vị di truyền, nên ta phải làm hoàn toàn sáng tỏ ý nghĩa của ADN. III. CẤU TRÚC CỦA AXIT NUCLEIC Tiếp theo công trình của Everi, việc nghiên cứu axit nucleic được tiến hành mạnh mẽ. Ấn tượng cho rằng axit nucleic là những phân tử nhỏ được hình thành do những phương pháp tách axit nucleic trước đây rất thô sơ, nên đã tách phân tử axit nucleic ra làm nhiều đoạn nhỏ. Những phương pháp tinh vi hơn đã chứng minh rằng những phân tử axit nucleic còn lớn hơn cả những phân tử protit lớn nhất. Nhà hóa sinh học ngươiì Mỹ là Ecuyn Chragaff (sinh năm 1905) đã tách phân tử axit nucleic thành nhiều đoạn rồi phân tích bằng phương pháp sắc ký trên giấy. Ðến cuối những năm 40, ông nêu rõ trong phân tử ADN có số nhóm purin bằng số nhóm pirimidin. Còn nói cụ thể thì số nhóm adenin (purin) thường bằng số nhóm timin (pirimidin), trong khi đó số nhóm guanin (purin) bằng số nhóm xitoxin (pirimidin). Ðiều này có thể biểu thị như sau: A=T, G=X. Nhà vật lý học người Anh là Maurix Hiu Frederic Uynkins (sinh năm 1916) đã áp dụng phương pháp nhiễu xạ tia Rơgen vào nghiên cứu ADN trong thời kỳ đầu của những năm 50. Những đồng nghiệp của ông ở trường đại học Tổng hợp Cambridge là nhà hóa sinh học Frensis Hari Captain Crick (sinh năm 1916) và nhà hóa sinh học người Mỹ là Jame Duc Watson (sinh năm 1928) đã cố gắng xây dựng cấu trúc phân tử sao cho cấu trúc phân tử ấy giải thích được những tài liệu của Uynkinxs Trước đó không lâu, Pauling đã đề ra giả thuyết cấu tạo hình xoắn ốc của phân tử protit. Crick và Watson cho rằng phân tử ADN có cấu tạo theo hình xoắn ốc phù hợp với tài liệu của Uynkins. Tuy nhiên họ phải công nhận sự tồn tại của mạch xoắn ốc kép để chứng minh những tài liệu của Chargaff. Họ hình dung gồm hai bộ khung đường- phosphat xoay quanh một trục chung và hình thành dạng phân tử hình trụ. Các purin và pirimidin chìa vào bên trong theo hướng tâm của hình trụ. để đảm bảo cho đường kính không đổi trong toàn bộ chiều daiì của hình trụ, những phân tử purin lớn phải ở sát với những phân tử pirimidin nhỏ, có nghĩa là A gần T và G gần X, như thế sẽ giải thích được những số liệu của Chargaff Hơn nữa còn xuất hiện cách giải thích có thể chấp nhận được về các giai đoạn chủ yếu của sự phân bào có tơ, sự tăng gấp đôi số thể nhiễm sắc, cơ chế gần gũi với vấn đề này là sự sinh sản của virut trong tế bào. Mỗi một phân tử ADN in ra bản sao giống với nó theo cách sau: cả hai bộ khung TheGioiEbook.com
Lược sử sinh học 112 đường, phosphat duỗi ra và mỗi một bộ khung là một hình mẫu dập ra bản sao mới. Bất cứ chỗ nào trên bộ khung có adenin thì chỉ có phân tử timin được chọn ra từ số chất dự trử có mặt trong tế bào và ngược lại. Bất cứ nơi nào trên bộ khung có phân tử guanin thì phân tử guanin chỉ chọn đúng phân tử xitizin có mặt trong tế bào và ngược lại. Như vậy bộ khung một hình thành bộ khung mới số 2; trong khi đó bộ khung cũ số 2 hình thành bộ khung mới số 1. Hai mạch xoắn ốc mới xuất hiện tương đối nhanh ở nơi mà trước đó chỉ có một mạch xoắn ốc. Nếu phân tử ADN ban đầu chạy dọc theo chiều dài của thể nhiễm sắc (hoặc virut), thì quá trình được kết thúc bằng sự hình thành hai thể nhiễm sắc giống in như nhau ở nơi mà trước đó chỉ có một thể nhiễm sắc. Nhưng không phải quá trình này lúc nào cũng diễn ra trơn tru toàn vẹn. Nếu có một tác động nào đó làm rối loạn quá trình tự sao chép này, thì phân tử ADN mới hình thành sẽ hơi khác với phân tư ADN <<tổ tiên>> của mình, trường hợp này sẽ coi như là sự đột biến. Năm 1953, mô hình phân tử ADN do Watson và Crick xây dựng đã ra đời. IV. MẬT MÃ DI TRUYỀN Những phân tữ axit nucleic truyền thông tin có liên quan đến các tính chất vật lý học như thế nào? Những kết quả nghiên cứu của các nhà di truyền học người Mỹ là JojeUensơ Beadle (sinh năm 1903) và Edua Lauri Teitum (sinh năm 1909) đã trả lời câu hỏi này. Năm 1941 họ đã bắt đầu một loại thực nghiệm với nấm mốc Neurospora crassa có khả năng sống trong môi trường dinh dưỡng không có axit amin nhờ sự tổng hợp axit amin từ những hợp chất khá đơn giản chứa nitơ. Nếu người ta tác động bằng tia Rơgen vào nấm men thì sẽ xuất hiện những thể đột biến. Một số nấm men mất khả năng tạo thành axit amin cần thiết. Ví dụ một thể đột biến mất khả năng tạo thành acid amin lizin thì để duy trì sự sống cho nòi vi khuẩn này, người ta phải cho thêm lizin vào môi trường dinh dưỡng. Như Bidon và Teitum đã chứng minh, sự mất hoạt tính tương tự vì thiếu men đặc trưng, mà men này chỉ có trong nòi bình thường chứ không có trong nòi đột biến. Từ đó hai ông rút ra kết luận là khả năng tạo thành lizin là chức năng chuyển hóa của một gen đặc biệt điều khiển sự tạo thành men đó. Những phân tử axit nucleic được di truyền thông qua tinh trùng và tế bào trứng, có khả năng sinh ra một bộ men đặc biệt. Nhiệm vụ của các men đó là điều khiển cơ chế hóa học của tế bào. Về phần mình cơ chế hóa học này lại chịu trách nhiệm về mọi tính chất mà đặc tính di truyền của các tính chất này đã được nghiên cứu. Vì thế có thể bỏ qua chiếc cầu nối giữa ADN với các tính trạng vật lý của sinh vật. Vì ADN của các gen chỉ có trong phạm TheGioiEbook.com
Lược sử sinh học 113 vi của hạt nhân, còn quá trình tổng hợp protit lại diễn ra ở ngoài nhân, nên sự tạo thành men bằng con đường gen, có thể tiến hành thông qua các sản phẩm trung gian. Nghiên cứu tế bào bằng kính hiển vi điện tử đã khám phá ra những chi tiết khá tinh vi trong cấu tạo của tế bào và xác định được vị trí chính xác của quá trình tổng hợp protit. Trong tế bào, người ta đã phát hiện được một số lớn những hạt có tổ chức bé nhỏ hơn ty thể rất nhiều, và vì thế chúng có tên là vi thể (từ tiếng Hy lạp: mikros: nhỏ bé, soma: thể). Năm 1956, Jocjo Emin Palat (sinh năm 1912) là một trong những người Mỹ nghiên cứu tích cực nhất về vi thể. Ông đã chứng minh rằng những vi thể giàu ARN (do đó người ta đổi tên vi thể thành ribo-ribosom). Khi ấy người ta đã phát hiện ra rằng thể ribo là nơi tổng hợp protit. Nhưng thông tin di truyền cần phải đi từ thể nhiễm sắc sang thể ribo. Một biến dạng đặc biệt của ARN đảm nhiệm việc này, được gọi là ARN thông tin. ARN-thông tin lập lại chính xác cấu trúc một đoạn xác định của ADN của thể nhiễm sắc là đơn vị thông tin di truyền gen; rồi tiếp đó được chuyển từ nhân ra tế bào chất, ở đây ARN-thông tin đính vào thể ribo. Nhưng để tổng hợp được các protit, các axit amin phải được tạo thành nhờ các men có trong bản thân tế bào hoặc nhập vào trong tế bào cùng với sản phẩm thức ăn. Nhà hóa sinh học người Mỹ là Melon Bus Hoglend (sinh năm 1921), lần đầu tiên đã nghiên cứu vấn đề đưa axit amin vào thể ribo. Ông xác nhận rằng mỗi một axit amin trước khi đến chổ tổng hợp protit đã được kết hợp vơí ARN-vận chuyển và ARN-vận chuyển đem chúng đến vị trí phù hợp trên ARN-thông tin. Còn một điểm chưa rõ: phân tử ARN-vận chuyển này gắn vào axit amin như thế nào? Ðơn giản hơn cả, nên hình dung là axit amin gắn với purin và pirimindin của axit nucleic: những axit amin khác nhau được gắn với từng purin hoặc pirimidin của axit nucleic. Nhưng trong số 20 axit amin khác nhau của phân tử protit chỉ có 4 purin và pirimidin trên phân tử axit nucleic. Vì nguyên do đó, hoàn toàn hiển nhiên là cầìn phải có sự tổ hợp của ít nhất là nucleotit đối với một axit amin ( từ 3 nucleotit có thể có 64 tổ hợp khác nhau). Sự điều chỉnh cách tổ hợpü trinucleotit cho khớp với axit amin (nghĩa là cách tổ hợp nucleotit như thế nào và theo trật tự kế tiếp nhau như thế nào trong thành phần của ARN-thông tin cho phù hợp với một axit amin nhất định) là một vấn đề sinh học có tầm quan trọng bậc nhất vào thời kỳ đầu những năm 60 có quan hệ tới việc dò đọc mật mã thông tin di truyền. Nhà hóa sinh học người Mỹ là Xevero Osoa (sinh năm 1905) họat động tích cực nhất theo phương hướng này. V. NGUỒN GỐC CỦA SỰ SỐNG TheGioiEbook.com
Lược sử sinh học 114 Như vậy những thành tựu của sinh học phân tử ở giữa thế kỷ XX đã củng những quan điểm duy vật một cách hết sức vững chắc. Có thể giải thích toàn bộ di truyền học xuất phát từ quan điểm của hóa học, phù hợp với những quy luật đúng đắn đối với giới hữu sinh lẫn giới vô sinh. Thậm chí ngay cả bộ óc cũng chịu sự tác động mãnh liệt đó. Quá trình học tập và ghi nhớ hoàn toàn chẳng những có thể là các quá trình xuất hiện và củng cố những đường liên hệ thần kinh mà còn là sự tổng hợp và bảo vệ những phân tử ARN chuyên hóa. Chỉ còn một vấn đề sinh học của thế kỷ XX chưa đề cập đến , trong đó quan điểm sinh lực luận vẫn thống trị-đó là sự kiện hiện tượng tự sinh chưa được chứng minh. Nếu những dạng sống quả thực không thể không phát triển được từ vật chất không sống thì lúc đó sự sống xuất hiện như thế nào? Dễ dàng nhất là giả thiết rằng sự sống được những lực siêu tự nhiên sáng tạo ra. Năm 1908, nhà hóa học người Thụy điển là Xvante Augustus (1859-1927) đưa ra giả thiết về nguồn gốc sự sống không có sự tham gia của các lực siêu tự nhiên. Ông nảy ra ý nghĩ cho rằng sự sống trên trái đất bắt đầu khi những cái phôi của sự sống từ Vũ trụ bay đến hành tinh chúng ta. Những <<hạt sống>> được đưa tới ở trong khoảng không Vũ trụ vô tận, được di chuyển bởi áp lực của ánh sáng từ các ngôi sao, đã rơi xuống chỗ này hoặc chỗ khác, khi sinh sôi nảy nở ở hành tinh này hoặc hành tinh khác. Giả thiết Arenius chỉ làm lệch hướng giải quyết vấn đề. Nếu sự sống từ bên ngoài được đưa đến hành tinh của chúng ta thì nó xuất hiện tại đó như thế nào và từ đâu nó rơi xuống hành tinh của chúng ta? Và cũng có thể sự sống vẫn xuất hiện từ vật chất không sống chăng? Những bình thí nghiệm của Pasteur đã khử trùng bảo quản được trong suốt một thời gian giới hạn nào đó; nhưng nếu để hằng tỉ năm thì sẽ như thế nào? Hoặc là thay cho cái bình, người ta dùng cả một đại dương dung dịch trong những điều kiện khác hẳn với những điều kiện này thì ra sao? Không có lý do nào để nghĩ rằng những chất hóa học chủ yếu hình thành ra vật sống, đã thay đổi về cơ bản trong suốt hằng thế kỷ. Rất có thể không có sự thay đổi các chất hóa học đó. Thật vậy các axit amin với khối lượng ít, được tách ra từ một số sinh vật hóa thạch tuổi có đến hàng chục triệu năm, vẫn giống như những axit amin thường gặp trong các mô sống của sinh vật ngày nay. Nhưng dù sao thì cơ chế hóa học của thế giới nói chung vẫn có thể bị biến đổi. Những tài liệu mới về hóa học Vũ trụ cho phép nhà hóa học người Mỹ là Garon Clayton Uri (sinh năm 1893) đề ra giả thiết là khí quyển nguyên thuỷ của trái đất chỉ có hydro và các khí chứa hydro như metan và amoniac, trong khí quyển này hoàn toàn không có oxy tự do và nghĩa là trong những lớp thượng tầng- khí quyển không có ozon (O3-một trong các dạng của oxy). Hiện nay lớp ozon tồn tại và hấp thu phần lớn các tia tử ngoại của ánh sáng mặt trời. Trong bầu khí quyển nguyên thuỷ hiếm khí ấy, có thể bức xạ đem năng lượng xuyên thấu tới đại dương và ở đây xãy ra những phản ứng mà ngày nay không thể tạo nên được. Dần dần những TheGioiEbook.com
Lược sử sinh học 115 phức hợp của các phân tử có thể được hình thành; khi sự sống chưa xuất hiện, những phức hợp này không bị tiêu huỷ mà được tích lũy lại. Kết quả là những phân tử tự sao chép tạo ra một phức hợp axit nucleic và đó là cơ sở của sự sống. Nhờ đột biến và tác động của chọn lọc tự nhiên, những dạng axit nucleic hoạt động nhất được hình thành ; các axit này có thể được chuyển hóa bên trong tế bào và tế bào, có thể bắt đầu tổng hợp chất lục diệp (chlorofin). Quang hợp (nhờ những quá trình khác và có lẻ những cơ thể sống khác không tham gia vào quá trình quang hợp) có thể làm giàu oxy tự do cho bầu khí quyển nguyên thuỷ của Trái đất. Trong khí quyển này và trong thế giới, nơi sự sống đang lan tràn, có lẽ không thể có kiểu tự sinh như người ta đã mô tả ở trên. Giả thiết này dù đã được suy nghĩ cẩn thận, nhưng về cơ bản vẫn là giả thiết. Ðến năm 1953, một trong những học trò của Uri là Stanley Loido Miller (sinh năm 1930) đã làm một thí nghiệm rất hay. Ông lấy nước tinh khiết, khử trùng cẩn thận, và thêm vào đó << khí quyển >> gồm hydro, metan và amoniac. Miller cho hỗn hợp ấy chảy tuần hoàn trong một máy kín cách ly, và bắt chước sự chiếu xạ tử ngoại của mặt trời. Thí nghiệm kéo dài trong vòng một tuần, sau đó Miller tách dung dịch trong máy bằng phương pháp sắc ký trên giấy. Trong dung dịch đã phát hiện những hợp chất hữu cơ đơn giản và thậm chí cả một vài axit amin đơn giản nhất. Năm 1962, những thí nghiệm tương tự đã được lặp lại ở trường Ðại học Tổng hợp California. Người ta cho thêm etan vào <<khí quyển>> kết quả là đã thu được nhiều hợp chất hữu cơ khác nhau hơn. Cuối cùng vào năm 1965, cũng bằng phương pháp đó người ta tổng hợp được adenozintrifosfat (ATP) là một trong những dạng hợp chất fosfat chủ yếu có năng lượng cao. Nếu hiện tượng đó được lặp lại trong vòng một tuần lễ ở trong một máy thí nghiệm cở nhỏ, thì cái gì trông đợi có thể xãy ra qua hàng tỷ năm trong đại dương rộng lớn, với lớp khí quyển bao bọc? Rất khó tưởng tượng ra quá trình tiến hóa trong thời kỳ đầu tồn tại của Trái đất, nhưng khi chúng ta đặt chân lên mặt trăng, có thể chúng ta sẽ được làm quen với quá trình hóa học cuả các dạng tiền sinh vật. Còn nếu đặt chân tơí sao hỏa, có lẻ, chúng ta sẽ nghiên cứu những dạng sống đơn giản đang phát triển trong các điều kiện hoàn toàn khác với điều kiện hiện nay của Trái đất. Thậm chí ngay cả trên hành tinh này mỗi năm chúng ta ngày một thêm những vấn đề ngày càng mới hơn. Năm 1960 người ta đã tâm nhập vào nơi sâu nhất của đại dương trong điều kiện hoàn toàn xa lạ với con người. Có lẻ chính trong đại dương chúng ta sẽ có sự tiếp xúc với trí khôn không phải TheGioiEbook.com
Lược sử sinh học 116 của loài người, mà hình như thế, loài cá heo (Delphinus) đã có trí khôn kiểu đó. Thế còn bộ óc của con người-phải chăng bộ óc sẽ bộc lộ bí mật của mình nếu chúng ta nghiên cứu bộ óc xuất phát từ quan điểm của sinh học phân tử? Nhờ những thành tựu của điều khiển học và điện tử học, người ta có thể sáng tạo ra hệ thống biết suy nghĩ vô tri vô giác. Nhưng người ta say mê những điều tiên đoán như vậy để làm gì khi còn cần phải trông đợi? Có lẻ khung cảnh huy hoàn của khoa học tựu trung ở chổ trong tương lai khoa học sẽ hứa hẹn những điều kỳ diệu và vĩ đại hơn nhiều so với tất cả những điều mà khoa học đã thực hiện được trước đây. Những người cùng thời với chúng ta sẽ còn phát hiện ra bao nhiêu điều mới mẻ nữa? TheGioiEbook.com
Lược sử sinh học 117 TÀI LIỆU THAM KHẢO 1. A. Asimov. 1978. Lược sử sinh học. NXB khoa học và kỹ thuật Hà Nội. 2. Gordon Rattray Taylor. The science of life - A picture history of Biology. McGraw Hill Book Company, Inc. Newyork Toronto. 3. Nguyễn Thị Thanh Huyền. 1998. Chuyện kể về các nhà bác học sinh học. NXB giáo dục. 4. Phạm Thành Hổ. 1997. Giáo trình tiến hóa. Trường Ðại học Khoa Học Tự Nhiên Thành phố Hồ Chí Minh. 5. Phan Thanh Quang. 1999. Sự sống nguồn gốc và quá trình tiến hóa. Nhà xuất bản giáo dục. 6. Vũ Bội Tuyền. 1998. Những nhà sinh học nỗi tiếng thế giới. NXB Thanh niên. TheGioiEbook.com

More Related Content

PPTX
Sinh lí tuần hoàn.pptx
byminhchaulenguyen1
 
PPTX
Quá trình phiên mã ở Prokaryote
byMai Hữu Phương
 
PDF
Thực hành sinh lý người và động vật
byThao Truong
 
PPTX
Bai 27 cham soc du phong
byThanh Liem Vo
 
PPTX
Buổi 2_Giới thiệu tài liệu tham khảo về dược lâm sàng
byHA VO THI
 
PDF
Cac yeu to moi truong anh huong chat luong thuoc hoa chat duoc lieu
byNguyen Thanh Tu Collection
 
PDF
NỐI LẠI CHI BỊ ĐỨT RỜI
bySoM
 
DOCX
Khao sat nhu cau cham soc suc khoe ngoai gio va tai nha cua nhung benh nhan v...
byLuanvanyhoc.com-Zalo 0927.007.596
 
Sinh lí tuần hoàn.pptx
byminhchaulenguyen1
 
Quá trình phiên mã ở Prokaryote
byMai Hữu Phương
 
Thực hành sinh lý người và động vật
byThao Truong
 
Bai 27 cham soc du phong
byThanh Liem Vo
 
Buổi 2_Giới thiệu tài liệu tham khảo về dược lâm sàng
byHA VO THI
 
Cac yeu to moi truong anh huong chat luong thuoc hoa chat duoc lieu
byNguyen Thanh Tu Collection
 
NỐI LẠI CHI BỊ ĐỨT RỜI
bySoM
 
Khao sat nhu cau cham soc suc khoe ngoai gio va tai nha cua nhung benh nhan v...
byLuanvanyhoc.com-Zalo 0927.007.596
 

What's hot

PDF
Nhập môn Công nghệ sinh học - Phạm Đình Hổ
byTài liệu sinh học
 
PDF
Tài liệu Y học cổ truyền Trung cấp
byĐiều Dưỡng
 
PDF
BV TỪ DŨ (2015), EBOOK PHÁC ĐỒ ĐIỀU TRỊ SẢN PHỤ KHOA - P2
bySoM
 
PDF
2. tế bào và mô thực vật
byHUYNHTHUY24
 
PPTX
CHĂM SÓC SỨC KHỎE BAN ĐẦU
bySoM
 
PDF
CHUYỂN HÓA PROTEIN
bySoM
 
PPT
Mau va bach huyet p1
byPham Ngoc Quang
 
PDF
Giải phẫu tập 2 đh y thái nguyên (275p)
byKiệm Phan
 
PDF
Thoát vị đĩa đệm.pdf
byCốt Thoái Vương
 
PDF
Rễ Cây
byDanh Lợi Huỳnh
 
PDF
Quy trinh quản lý và sử dụng thuốc an toàn_Điều dưỡng (BV Trường ĐH Y D HCM)
byHA VO THI
 
PDF
Dược Lâm Sàng Và Thông Tin Thuốc Tại Bệnh Viện Từ Dũ
bynataliej4
 
PPTX
ĐỘT QUỴ - BSCKII. NGÔ THỊ KIM TRINH.pptx
byhaidang250203
 
PDF
Gây mê toàn diện trong phẫu thuật lấy thai
bySoM
 
DOCX
Thuc hanh va yeu to lien quan den tiem an toan cua dieu duong vien
byLuanvanyhoc.com-Zalo 0927.007.596
 
PDF
Đề tài: Khảo sát tình hình bệnh nhân bệnh đái tháo đường, 9đ
byDịch vụ viết bài trọn gói ZALO 0917193864
 
PDF
BẢNG KIỂM ĐẶT SONDE DẠ DÀY
bySoM
 
PDF
Vaccin HPV đa hóa trị
bybanbientap
 
DOCX
Gp.than kinh
byDược sĩ Phạm Chiến
 
DOC
CÁC MÔ HÌNH PHÂN PHỐI THUỐC TỪ NHÀ SẢN XUẤT ĐẾN NGƯỜI TIÊU DÙNG TẠI VIỆT NAM...
byHA VO THI
 
Nhập môn Công nghệ sinh học - Phạm Đình Hổ
byTài liệu sinh học
 
Tài liệu Y học cổ truyền Trung cấp
byĐiều Dưỡng
 
BV TỪ DŨ (2015), EBOOK PHÁC ĐỒ ĐIỀU TRỊ SẢN PHỤ KHOA - P2
bySoM
 
2. tế bào và mô thực vật
byHUYNHTHUY24
 
CHĂM SÓC SỨC KHỎE BAN ĐẦU
bySoM
 
CHUYỂN HÓA PROTEIN
bySoM
 
Mau va bach huyet p1
byPham Ngoc Quang
 
Giải phẫu tập 2 đh y thái nguyên (275p)
byKiệm Phan
 
Thoát vị đĩa đệm.pdf
byCốt Thoái Vương
 
Rễ Cây
byDanh Lợi Huỳnh
 
Quy trinh quản lý và sử dụng thuốc an toàn_Điều dưỡng (BV Trường ĐH Y D HCM)
byHA VO THI
 
Dược Lâm Sàng Và Thông Tin Thuốc Tại Bệnh Viện Từ Dũ
bynataliej4
 
ĐỘT QUỴ - BSCKII. NGÔ THỊ KIM TRINH.pptx
byhaidang250203
 
Gây mê toàn diện trong phẫu thuật lấy thai
bySoM
 
Thuc hanh va yeu to lien quan den tiem an toan cua dieu duong vien
byLuanvanyhoc.com-Zalo 0927.007.596
 
Đề tài: Khảo sát tình hình bệnh nhân bệnh đái tháo đường, 9đ
byDịch vụ viết bài trọn gói ZALO 0917193864
 
BẢNG KIỂM ĐẶT SONDE DẠ DÀY
bySoM
 
Vaccin HPV đa hóa trị
bybanbientap
 
Gp.than kinh
byDược sĩ Phạm Chiến
 
CÁC MÔ HÌNH PHÂN PHỐI THUỐC TỪ NHÀ SẢN XUẤT ĐẾN NGƯỜI TIÊU DÙNG TẠI VIỆT NAM...
byHA VO THI
 

Similar to Luoc su sinh hoc

PPTX
FILE_20220222_151332_Tổ 2.pptx
byThoPhm316666
 
PPTX
BÀI 3 - LỊCH SỬ NGÀNH Y DƯỢC VÀ ĐẠO ĐỨC HÀNH.pptx
byCtLThnh
 
PDF
Học thuyết ngũ hành và ý nghĩa của nó đối với y học cổ truyền phương đông
byMan_Ebook
 
PDF
Trung Y Học Khái Luận - Tập 1
bykiengcan9999
 
PPT
Bai mo dau
byPham Ngoc Quang
 
PPT
Tư tưởng, triết học Trung Quốc .
byKhai Nguyễn
 
PDF
ĐẠO ĐỨC TRONG NGHIÊN CỨU Y SINH HỌC: NỀN TẢNG TRIẾT HỌC
bySoM
 
PPTX
BÀI 6 - LỊCH SỬ Y HỌC VÀ Y ĐỨC ve nganh y te
byDuyDuy717814
 
PPTX
5Phương pháp tư duy YHCT.pptx5Phương pháp tư duy YHCT.pptx
byhaiphuongly117
 
PDF
Khoa hoc hoc cach suy nghi lamviec hoctap
byViệt Long Plaza
 
PDF
CHƯƠNG 1 KHÁI LƯỢC VỀ TÂM LÝ HỌC SỨC KHỎE.pdf
byHoangVu584336
 
PDF
Bài giảng lý thuyết gpb
byMartin Dr
 
DOCX
Democritus vs Platon.docx
byTrnThanhVinh2
 
PDF
Bài giảng lý thuyết và thực tập
byMartin Dr
 
PPTX
BẢN SẮC VĂN HÓA.pptx
byThcAnhTrn3
 
PDF
Huyền thoại và sự thật về thế giới cổ đại
byNguyen Ha Linh
 
PDF
Khoa hoc hoa suy nghi lam viec va hoc tap
bykhosachdientu2015
 
PPTX
Báo cao copy
byRa Bi
 
PPTX
5677764_mini-world.pptx
byDeratVert
 
PDF
Ngoại cơ sở HVQY.pdf
byQuochung Phan
 
FILE_20220222_151332_Tổ 2.pptx
byThoPhm316666
 
BÀI 3 - LỊCH SỬ NGÀNH Y DƯỢC VÀ ĐẠO ĐỨC HÀNH.pptx
byCtLThnh
 
Học thuyết ngũ hành và ý nghĩa của nó đối với y học cổ truyền phương đông
byMan_Ebook
 
Trung Y Học Khái Luận - Tập 1
bykiengcan9999
 
Bai mo dau
byPham Ngoc Quang
 
Tư tưởng, triết học Trung Quốc .
byKhai Nguyễn
 
ĐẠO ĐỨC TRONG NGHIÊN CỨU Y SINH HỌC: NỀN TẢNG TRIẾT HỌC
bySoM
 
BÀI 6 - LỊCH SỬ Y HỌC VÀ Y ĐỨC ve nganh y te
byDuyDuy717814
 
5Phương pháp tư duy YHCT.pptx5Phương pháp tư duy YHCT.pptx
byhaiphuongly117
 
Khoa hoc hoc cach suy nghi lamviec hoctap
byViệt Long Plaza
 
CHƯƠNG 1 KHÁI LƯỢC VỀ TÂM LÝ HỌC SỨC KHỎE.pdf
byHoangVu584336
 
Bài giảng lý thuyết gpb
byMartin Dr
 
Democritus vs Platon.docx
byTrnThanhVinh2
 
Bài giảng lý thuyết và thực tập
byMartin Dr
 
BẢN SẮC VĂN HÓA.pptx
byThcAnhTrn3
 
Huyền thoại và sự thật về thế giới cổ đại
byNguyen Ha Linh
 
Khoa hoc hoa suy nghi lam viec va hoc tap
bykhosachdientu2015
 
Báo cao copy
byRa Bi
 
5677764_mini-world.pptx
byDeratVert
 
Ngoại cơ sở HVQY.pdf
byQuochung Phan
 

Recently uploaded

PPTX
Slide PP thuyết trình Độc Tiểu Thanh Ký.pptx
byDiep Ngoc Duong
 
PPTX
muppnguyndu-231210024917-16b1d4a4 (4).pptx
byGiaBoBi
 
PPTX
Trắc nghiệm đại cương về kí sinh trùng .pptx
byvtdungdl
 
PDF
CUOC CACH MANG THIT SACH - BAN DOC THU..
bysalesphanbook
 
PDF
CAM NANG TRI LIEU LAM SANG CHANH NIEM - DOC THU + MUC LUC.pdf
bysalesphanbook
 
PDF
ROBOT TROI DAY (RISE OF THE ROBOTS) - DOC THU.pdf
bysalesphanbook
 
PDF
BỘ ĐỀ LUYỆN THI THỬ ĐÁNH GIÁ NĂNG LỰC HSA NĂM 2026 - ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI ...
byNguyen Thanh Tu Collection
 
DOC
he-thong-cac-khai-niem-co-ban-va-dinh-ly-hinh-hoc-thcs-hinh-hoc-phang.doc
bytrannguyenngoc2005
 
PDF
BỘ 20 ĐỀ ÔN TẬP KHỞI ĐỘNG KỲ THI TỐT NGHIỆP TRUNG HỌC PHỔ THÔNG 2026 - MỤC TI...
byNguyen Thanh Tu Collection
 
PDF
BỘ ĐỀ LUYỆN THI THỬ ĐÁNH GIÁ NĂNG LỰC V-ACT NĂM 2026 - ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH...
byNguyen Thanh Tu Collection
 
PPT
C1.WORD NANG CAO.ppt, Bài giảng về sử dụng thành thạo các chức năng nâng cao ...
bythongthaiaily
 
DOCX
LỊCH CÔNG TÁC TUẦN 19 (Tuần 1-HKII) (Từ ngày 19/01/2026 đến 25/01/2026)
byQucHHunhnh
 
DOCX
LỊCH CÔNG TÁC TUẦN 19 (Tuần 1-HKII) (Từ ngày 19/01/2026 đến 25/01/2026)
byQucHHunhnh
 
DOCX
LỊCH CÔNG TÁC TUẦN 19 (Tuần 1-HKII) (Từ ngày 19/01/2026 đến 25/01/2026)
byQucHHunhnh
 
Slide PP thuyết trình Độc Tiểu Thanh Ký.pptx
byDiep Ngoc Duong
 
muppnguyndu-231210024917-16b1d4a4 (4).pptx
byGiaBoBi
 
Trắc nghiệm đại cương về kí sinh trùng .pptx
byvtdungdl
 
CUOC CACH MANG THIT SACH - BAN DOC THU..
bysalesphanbook
 
CAM NANG TRI LIEU LAM SANG CHANH NIEM - DOC THU + MUC LUC.pdf
bysalesphanbook
 
ROBOT TROI DAY (RISE OF THE ROBOTS) - DOC THU.pdf
bysalesphanbook
 
BỘ ĐỀ LUYỆN THI THỬ ĐÁNH GIÁ NĂNG LỰC HSA NĂM 2026 - ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI ...
byNguyen Thanh Tu Collection
 
he-thong-cac-khai-niem-co-ban-va-dinh-ly-hinh-hoc-thcs-hinh-hoc-phang.doc
bytrannguyenngoc2005
 
BỘ 20 ĐỀ ÔN TẬP KHỞI ĐỘNG KỲ THI TỐT NGHIỆP TRUNG HỌC PHỔ THÔNG 2026 - MỤC TI...
byNguyen Thanh Tu Collection
 
BỘ ĐỀ LUYỆN THI THỬ ĐÁNH GIÁ NĂNG LỰC V-ACT NĂM 2026 - ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH...
byNguyen Thanh Tu Collection
 
C1.WORD NANG CAO.ppt, Bài giảng về sử dụng thành thạo các chức năng nâng cao ...
bythongthaiaily
 
LỊCH CÔNG TÁC TUẦN 19 (Tuần 1-HKII) (Từ ngày 19/01/2026 đến 25/01/2026)
byQucHHunhnh
 
LỊCH CÔNG TÁC TUẦN 19 (Tuần 1-HKII) (Từ ngày 19/01/2026 đến 25/01/2026)
byQucHHunhnh
 
LỊCH CÔNG TÁC TUẦN 19 (Tuần 1-HKII) (Từ ngày 19/01/2026 đến 25/01/2026)
byQucHHunhnh
 

Luoc su sinh hoc

  • 1.
    Lược sử sinhhọc 1 Lược sử sinh học CHƯƠNG I: SINH HỌC THỜI THƯỢNG CỔ I. SỰ RA ĐỜI CỦA KHOA HỌC SINH HỌC II. TRƯỜNG PHÁI IÔNI III. TRƯỜNG PHÁI ATEN IV. NHỮNG NGƯỜI THỦ ĐÔ ALEXANDER V. THỜI KỲ LA MÃ CHIẾM ĐÓNG I. SỰ RA ÐỜI CỦA KHOA HỌC SINH HỌC - Sinh học là một học thuyết về các cơ thể sống đã xuất hiện từ khi con người đã nhận rõ sự khác biệt của mình với thế giới vô sinh bất động chung quanh. Nhưng đã từ lâu, trong suốt nhiều thế kỷ, sinh học vẫn không được gọi là khoa học theo nghĩa chặt chẽ của từ ấy. Loài người muốn tránh bệnh tật, giảm đau đớn, phục hồi sức khỏe, thoát khỏi cái chết, họ đã cầu tới lễ nghi tôn giáo hoặc phép thần thông, hy vọng động lòng thương của những thần linh thiện, ác và nhờ đó mà thay đổi được tình hình. Ví dụ: Họ cho rằng thần Apôlông (thần mặt trời) dùng mũi tên để gây ra bệnh tật và thần có thể nổi giận hoặc động lòng thương vì những vật tế lễ hoặc những lời cầu khấn của con người. - Khi mổ con vật làm vật tế lễ hoặc dùng để chế biến thức ăn, con người không thể không chú ý tới cấu tạo của các cơ quan bên trong của con vật, tuy rằng ở đây họ không có mục đích nghiên cứu về động vật, mà là để bói đoán về tương lai. Vì vậy, nên xem nhà giải phẩu đầu tiên là thầy tế, dựa vào hình dạng và vẽ bề ngoài của các cơ quan con vật để cố tiên đoán số phận cho những kẻ cầm quyền. - Chắc chắn rằng loài người đã tích lũy được rất nhiều dẫn liệu có ích, ngay khi họ còn hoàn toàn bị thần quyền thống trị. Ví dụ: Dân Ai cập đã biết ướp xác người chết một cách thành thạo, đã nắm vững những hiểu biết thực tế về giải phẩu nhân thể. Tuy nhiên vào khoảng 600 năm trước công nguyên, trên bờ biển Êđê xứ Iôni đã xuất hiện một trường phái triết học đem lại một hướng mới trong quan niệm thống trị trước đó. Theo Talet là một trong những nhà triết học đầu tiên của trường phái này (cuối thế kỷ thứ VII đầu thế kỷ thứ VI trước công nguyên). Những nhà bác học thuộc trường phái Iôni đã bác bỏ cái siêu TheGioiEbook.com
  • 2.
    Lược sử sinhhọc 2 nhiên, khi cho rằng sự sống của vũ trụ trôi theo chiều hướng xác định chặt chẽ và không đổi. Mỗi hiện tượng đều có nguyên nhân của mình và đến lượt mình mỗi nguyên nhân, tất yếu sẽ gây ra một kết quả xác định, không có sự can thiệp ý chí bên ngoài. Ngoài ra họ còn cho rằng quy luật tự nhiên điều khiển thế giới là dễ hiểu đối với trí tuệ của con người, quy luật đó có thể rút ra từ những tiền đề xác định hoặc bằng sự quan sát. Quan điểm tương tự như vậy đã định ra sự tiến bộ về sau này trong việc nghiên cứu thế giới bên ngoài. Chủ nghĩa duy lý như một hệ thống triết học (nghĩa là tin rằng có thể nhận thức được thế giới bằng lý trí chứ không nhờ vào sự tiết lộ) đã bắt nguồn từ quan điểm triết lý của trường cổ đại Iôni. II. TRƯỜNG PHÁI IÔNI Theo truyền thuyết, Anclêmêon (thế kỷ thứ VI trước công nguyên) là người đầu tiên giải phẩu động vật để mô tả cái đã thấy. Ông đã mô tả dây thần kinh mắt và quan sát sự phát triển của phôi gà. Anclêmêoncũng đã mô tả ống hẹp nối tai giữa với họng. Tiếc rằng khám phá đó đã trôi qua không tăm tiếng và chỉ hai ngàn năm sau người ta mới quay trở lại sự phát hiện này. Nhưng người nổi tiếng nhất liên quan tới việc mở đầu chủ nghĩa duy lý trong sinh học là Hippcrates (khoảng năm 460 - 377 TCN). a.) Sơ lược về tiểu sử của Hippocrates: Người ta chỉ biết ông sinh ra và sống trên đảo Cốt, đối diện với bờ biển xứ Iôni. b.) Công trình khoa học của Hippocrates: Cống hiến to lớn của Hippocrates đối với sinh học là đã giải thích đúng đắn về thần Axclepia. Theo ông thần thánh không ảnh hưởng gì hết tới y học. Ông cho rằng: Trong cơ thể khoẻ mạnh thì các cơ quan làm việc ăn khớp và nhịp nhàng, điều này không thể có ở cơ thể bị bệnh. Nhiệm vụ của thầy thuốc chính là ở chỗ chăm chú theo dõi những biến đổi trong cơ thể và kịp thời chữa hoặc trừ bỏ những hậu quả tai hại do những biến đổi đó gây nên. Loại bỏ việc cầu khấn, cúng lễ, trục xuất tinh thần hung bạo hoặc lòng lành của thần thánh, hoạt động chính của thầy thuốc là hướng dẫn cho người bệnh cách nghỉ ngơi, giữ gìn vệ sinh và làm thế nào để có thể sống lâu hơn ở chỗ không khí trong sạch, ăn những thức ăn lành và đơn giản. Tóm lại: Theo Hippocrates, vai trò của người thầy thuốc là phục hồi lại hoàn toàn sức khỏe của cơ thể sinh vật. Truyền thống Hippocrates còn được giữ gìn ngay sau khi ông mất. TheGioiEbook.com
  • 3.
    Lược sử sinhhọc 3 Ví dụ: Lời thề Hippocrates mà tất cả sinh viên tốt nghiệp y khoa cho đến nay vẫn nhắc tới. Mặc khác, có thể cho rằng có lẻ chính Hippocrates đã viết một trong những luận văn cổ nhất mô tả về chứng động kinh. Luận văn này được coi là một ví dụ về việc áp dụng duy lý vào sinh học. Ðộng kinh là hiện tượng rối loạn chức năng của đại não (mà cho đến nay còn chưa được giải thích đầy đủ) gây rối loạn hoạt động sống bình thường của cơ thể. Khi bị nhiễm bệnh nhẹ, ta khó giải thích chính xác cảm giác của bệnh, vì thế người bệnh càng thấy đau mơ màng; khi bị bệnh nặng - hoạt động của bắp thịt bị tê liệt đột ngột, khi người bệnh co giật, mê man, rên rĩ và ngã ngất; đôi khi lên cơn, người bệnh bị bại liệt nặng nề. Cơn động kinh kéo dài không bao lâu, nhưng gây cho người xung quanh cảm giác sợ hãi, căng thẳng. Những người không hiểu tất cả sự phức tạp của sự hoạt động chức năng của hệ thần kinh, đã ngây thơ tưởng là người bệnh bị Thượng đế trừng phạt vì làm trái ý trời; và người bệnh bị một sức mạnh siêu nhiên nào đó "ám ảnh" thân thể họ. Luận văn " Về những bệnh thiên liêng" viết vào khoảng năm 400 TCN có thể chính là của Hippocrates. Trong luận văn, tác giả đã chống lại một cách quyết liệt quan điểm phổ biến nói trên. Hippocrates bác bỏ mọi sự can thiệp của sức mạnh của thế giới bên kia và cho rằng chúng không có thể là nguồn gốc hoặc nguyên nhân của một loại bệnh tật nào trong số đó có cả chứng động kinh cũng như các bệnh khác là do những nguyên nhân ngẫu nhiên và tất nhiên phải được chữa một cách hợp lý. Toàn bộ quan niệm hiện đại đều dựa trên quan điểm đó. III. TRƯỜNG PHÁI ATEN Aten là một trường học rất nổi tiếng do Aritxtôt sáng lập ở miền Bắc Hylạp. a.) Sơ lược về tiểu sử của Aristotle: ( 384 - 322 trước công nguyên, nhà bác học Hylạp cổ đại.) Aristotle là Nhà triết học và tự nhiên học tiêu biểu lừng lẫy nhất của nền văn minh HyLạp cổ. Ông sinh năm 384 TCN, tại Staza, một vùng đất thơ mộng và xinh đẹp nằm trên bờ tây bắc biển Eze. Bố ông là Ngự y hoàng cung. Trong gần 20 năm, Aristotle luôn luôn là học trò xuất sắc của Nhà triết học lớn thời cổ Pla-ton (năm 427- 347) TCN. Aristotle cũng là người thầy và là người bạn lâu năm của Alecxander đại Ðế, nhà quân sự và chính trị lỗi lạc nhất thời ấy. Trong suốt cuộc đời nghiên cứu, để làm phong phú thêm vốn kiến thức cũng như thực tế, Aristotleđã đi chu du khắp nhiều nơi trong suốt mười hai năm và đã cùng nhà hiền triết Mitylen thành lập một trường học và thư viện nổi tiếng tại Aten, thủ đô Hylạp vào năm 335 TCN. TheGioiEbook.com
  • 4.
    Lược sử sinhhọc 4 Tác phẩm viết còn lại của ông là các bản ghi chép để chuẩn bị nói chuyện hay bài giảng. Ðó là một hệ thống kiến thức đặc biệt uyên thâm và phong phú, bao gồm rất nhiều ngành kiến thức tiêu biểu về sinh học, vật lý, tâm lý, lí luận, triết học siêu hình, thẩm mĩ học, chính trị thơ ca và văn biện luận. Mác đã đánh giá Aristotle là nhà tư tưởng vĩ đại nhất của phương Tây cổ đại. Hầu như toàn bộ tác phẩm của Aristotle đã được phương Tây thời đó chấp nhận và hâm mộ, xem như cơ sở đáng tin cậy hàng đầu trong mọi lãnh vực của nền học vấn kinh điển. Ðặc biệt, trong suốt 10 thế kỷ Trung cổ (từ thế kỷ thứ 5 đến thế kỷ 15), Aristotle là một trong những chuẩn mực về đạo đức và kiến thức. Bổn phận thiêng liêng của sinh viên đại học thời đó là Không cho phép bất cứ ai phê phán,chỉ trích, bác bỏ hoặc phản đối lời dạy của các bậc thầy...(đứng đầu là bộ ba Aristotle, Hippocrates, Gale...). Từ thế kỷ IX trở đi tư tưởng Aristotle đã ảnh hưởng rất mạnh lên triết học, thần học. Ông mất năm 322 TCN , thọ sáu mươi hai tuổi. b.) Những công trình khoa học của Aristotle: ( Những quan điểm khởi đầu về con người: Quan điểm khoa học của Aristotle về thiên nhiên là: Thiên nhiên không bao giờ làm gì thừa và luôn thực hiện theo một mục đích xác định. Aristotle tin rằng mọi việc đều do Thượng Ðế hay Ðấng tối cao an bài, điều khiển ( tham khảo thêm chương VI). Cũng là người đã sớm đưa ra những quan điểm về nguồn gốc ý thức của con người. Theo ông, Linh hồn của con người hay mọi hiểu biết đều bắt nguồn từ cảm giác. Ông giải thích: Hơi nóng của máu, máu cư trú trong tim vốn là trụ sở của trí tuệ thỉnh thoảng có thể tràn lên não để được làm mất và tỏa bớt nhiệt thừa, chính là nhân tố bí mật điều khiển cơ thể. Chính vì bắt nguồn từ những suy nghĩ như vậy mà người xưa quan niệm rằng mọi bệnh tật liên quan đến tư duy của con người, chẳng hạn như bệnh tâm thần là do sự không lưu thông của cái được gọi là hơi nóng của máu. Hơi nóng này tích tụ ở trong đầu do sự tắc nghẽn làm người ta mắc bệnh. Muốn khỏi bệnh thì hơi nóng đó phải được giải thoát ra ngoài. Những nhà khảo cổ học đã tìm được rất nhiều bộ xương người trong đó xương sọ được đục thủng thành những lỗ vuông vức hay tròn rất đều đặn. Những lỗ thủng đó là do bàn tay con người tạo ra nhằm giải thoát hơi nóng trong đầu để chữa khỏi bệnh cho bệnh nhân. Linh hồn được Aristotle chia làm ba phần: - Linh hồn thực vật tính: phụ trách các chức năng không gây cảm giác và điều khiển được bằng ý chí( như hệ vận động). - Linh hồn duy lí hay trí tuệ: chỉ có ở người không có ở động vật, cây cỏ TheGioiEbook.com
  • 5.
    Lược sử sinhhọc 5 - Linh hồn động vật tính: phụ trách các chức năng có cảm giác và không điều khiển được. Phân loại sinh vật: Aristotle nghiên cứu tỉ mỉ hình dạng bên ngoài và tập tính của sinh vật ( tức là lịch sử tự nhiên). Ông đã dẫn ra gần 500 loài động vật khác nhau và đã chỉ ra những nét sai khác giữa các loài này. Bản thân danh sách đó, có thể, không đáng được đặc biệt lưu ý, nhưng Aristotle không dừng lại ở đấy. Ví dụ: Ông đã chứng minh được những động vật khác nhau có thể phân thành từng nhóm, và rất thận trọng khi đưa ra các lớp phân loại khác nhau. Chẳng hạn những động vật ở cạn có thể dễ dàng xếp thành nhóm động vật 4 chân (thú), nhóm động vật biết bay (chim) và gộp tất cả động vật còn lại vào một nhóm gọi chung là giun. Những động vật ở biển được xếp vào một nhóm gọi là nhóm cá. Song nhờ có sự phân loại thô sơ đó mà ngày xưa nhà bác học Hy lạp cổ cũng có thể xếp được dễ dàng một con vật nào đó vào đúng một nhóm nhất định. Sự đóng góp của Aristotle có thể kể tới một việc khác: Ông đã phân chia cá có vẩy thành hai nhóm: Nhóm cá có xương và nhóm cá sụn như cá nhám. Khi phân loại động vật, Aristotle đã sắp xếp các đối tượng từ thấp đến cao, theo tính phức tạp dần của sinh vật. Theo ông, sinh vật thấp nhất là thực vật, sinh vật cao nhất là thú và đặc biệt là con người. Ông cũng mô tả ba kiểu sinh sản, trong đó hai kiểu ông mô tả đúng, đó là sự sinh sản vô tính và hữu tính. Riêng sự sinh sản tự phát, cho rằng chấy rận sinh ra từ giẻ rách hay bụi bẩn là quan niệm sai lầm. Từ cái nhìn sắc xảo đó điều không thể thoát được là thiên nhiên trên con đường phát triển tới đỉnh của vũ trụ. Ðó là loài người, đã phải trải qua nhiều giai đoạn tiến hóa khác nhau. Phù hợp với cái nhìn của mình, Aristotle chia thế giới ra làm 4 giới: Phía dưới là giới vô tri vô giác bao gồm đất, nước, không khí; cao hơn một chút là giới thực vật; cao hơn chút nữa là giới động vật và cuối cùng cao hơn cả là loài người. Giới vô tri vô giác tồn tại; giới thực vật chẳng những tồn tại mà còn sinh sản; giới động vật tồn tại, sinh sản và còn vận động; còn loài người chẳng những tồn tại, sinh sản, vận động mà còn biết suy nghĩ. Giới thực vật được chia ra những loài cây đơn giản và những loài phức tạp hơn; giới động vật chia ra động vật có máu đỏ và động vật không có máu. Aristotle xếp bọt biển thân mềm, sâu bọ, tôm, cua, bạch tuột vào nhóm động vật không máu. Theo ông động vật có máu đỏ có tổ chức cao hơn bao gồm cá, chim, bò sát, thú. Aristotle đã phát hiện rằng trên chiếc thang sinh học đó có những nấc thang nhảy vọt, và không có thể bảo đảm việc xếp loài này loài khác vào một nhóm xác định. Chẳng hạn thực vật đơn giản nhất, hình như TheGioiEbook.com
  • 6.
    Lược sử sinhhọc 6 ít nhiều thể hiện dấu hiệu của sự sống, còn động vật đơn giản nhất (ví dụ: bọt biển) hầu như không khác gì thực vật. Những tác phẩm Aristotle để lại là: Ðộng vật học; Cấu tạo động vật; Tái tạo mô tả sự phát triển phôi động vật. Những nghiên cứu về thực vật của ông khá nhiều nhưng chỉ còn lưu giữ được có hai tập nhan đề Về cây cỏ. Do đó chúng ta có thể coi Aristotle là người đặt nền móng cho động vật học (khoa học về động vật). Học trò của ông là Theophrastus; (372 - 287 TCN) kế tục sự nghiệp của Aristotle đã để lại hai tác phẩm Thực vật chí và Bàn về nguồn gốc thực vật, trong đó ông miêu tả năm trăm loài cây trồng và cây hoang dại, cũng như xác định đầy đủ các đặc điểm khác biệt chủ yếu giữa động vật và thực vật. IV. NHỮNG NGƯỜI THỦ ÐÔ ALEXANDER Geophin (300 TCN) là một trong những nhà bác học đầu tiên của thời ấy đã chú ý tới đại não như là cơ quan suy nghĩ. Geophin đã khẳng định sự khácnhau giữa các sợi dây thần kinh cảm giác ( nhận cảm giác ), và thần kinh vận động ( làm co cơ ), giữa động mạch và tĩnh mạch, ông có nhận xét: động mạch thì đập còn tĩnh mạch thì không đập. Ông đã mô tả gan, lách, võng mạc mắt và khúc đầu của ruột non (ruột tá ) cũng như cơ quan sinh dục của phụ nữ, tuyến tiền liệt của nam giới. Erazixtrat(250 TCN), căn cứ vào kích thước của đại não, đã chia ra não lớn và não nhỏ (tiểu não). Ông đã mô tả các nếp nhăn của não và chú ý tới các nếpnhăn đó ở người rõ hơn ở động vật. Sự quan sát ấy cho phép ông liên hệ giữa số lượng các nếp nhăn với khả năng thông minh. Chỉ lấy làm tiếc rằng, sau những bước khởi đầu đầy hứa hẹn đó, trường phái Alexander trong sinh học đã bị lu mờ. Ngoài ra, còn phải kể đến một sự kiện không kém phần quan trọng có ảnh hưởng đến sự phát triển sinh học, đó là sự sống - giới hữu sinh - khác với giới vô sinh, đã được coi là thiêng liêng, bất khả xâm phạm và vì thế không phù hợp với sự nghiên cứu duy lý của thời đó. Nhiều người cho rằng giải phẩu thân thể con người là điều tuyệt đối không được phép thực hiện. Vì thế chả bao lâu người ta cấm mổ xẻ, nói chung là cấm hẳn việc nghiên cứu, thoạt tiên vì lý do chỉ trích là mất đạo đức, sau đó vì sợ vi phạm pháp luật V. THỜI KỲ LA MÃ CHIẾM ÐÓNG Gai Pliny được coi là một trong những người La Mã nghiên cứu tự nhiên nổi tiếng nhất (năm 23 - 79). Trong bộ bách khoa toàn thư gồm 37 tập, ông đã tổng kết tất cả các công trình nghiên cứu lịch sử tự nhiên của các nhà bác học cổ đại. Nhưng cần thấy rằng Pliny không phải lúc nào cũng có thái độ phê phán đối với các nguồn tài liệu được sử dụng. Theo ông, tất cả mọi thứ tồn tại trong thiên nhiên đều vì con người: Hoặc dùng TheGioiEbook.com
  • 7.
    Lược sử sinhhọc 7 làm thức ăn, hoặc là nguồn dược liệu hoặc kích thích sự phát triển thể lực và ý chí con người và cuối cùng phục vụ các mục đích đạo đức. Quan điểm đó của Pliny phù hợp với học thuyết của đạo thiên chúa cổ, ngoài ra người ta đã thể hiện mối quan tâm hiển nhiên đối với những phỏng đoán của Pliny. Vì vậy phần nào có thể giải thích lý do tại sao những tác phẩm của Pliny còn tồn tại đến tận thời đại của chúng ta. Cũng Pliny, ông giả thiết rằng tất cả các sinh vật được sáng tạo ra với những mục đích đã định sẵn từ trước. Ông đã thấy việc làm của Thượng Ðế ở khắp mọi chỗ trong cơ thể con người. Quan điểm đó được hoàn toàn chấp nhận trong thời kỳ hưng thịnh của đạo thiên chúa và giải thích vì sao sau này Galen còn được người ta biết đến một cách rộng rãi. Galen ( năm 131 - 200 ) Thầy thuốc La Mã, gốc người tiểu Á, là người Sinh học thời Cổ cuối cùng. Galen đã thực hành chữa bệnh trong nhiều năm đầu ở các trường đấu. Việc chữa bệnh những người bị thương cho phép ông đã thu thập nhiều tài liệu giải phẫu phong phú. Galen đã để lại một di sản khoa học rất lớn. Những lý thuyết mà Galen đã nghiên cứu tỷ mỷ về chức năng của các cơ quan khác nhau của cơ thể người đã đóng vai trò quan trọng trong sự phát triển của y học. Kỳ thực lý luận của Galen có nhiều sai lầm, bởi ông ta căn cứ vào tri thức giải phẩu bò, dê, cừu...mà suy luận ra cấu tạo cơ thể người. Ví dụ, ông ta cho rằng xương chân của chó là cong mà ra vậy! Không nghi ngờ gì nữa, nguyên nhân sai lầm của phần lớn học thuyết của ông là do thời đó không có dụng cụ nghiên cứu cần thiết dù không thể nghiên cứu một cách thật sự cơ thể của con người. Tuy không thể là tín đồ của đạo Thiên chúa nhưng ông vẫn tin vững chắc vào sự có mặt của một Ðấng tối cao duy nhất. TheGioiEbook.com
  • 8.
    Lược sử sinhhọc 8 CHƯƠNG II: SINH HỌC THỜI TRUNG CỔ I. THỜI KỲ ĐEN TỐI II. THỜI KỲ PHỤC HƯNG III. THỜI KỲ QUÁ ĐỘ I. THỜI KỲ ÐEN TỐI ( THE FOUNDERS) Ðạo thiên chúa là tôn giáo thống trị trong những năm tồn tại cuối cùng của đế quốc La Mã. Trong chuỗi dài của nhiều thế kỷ, dù sao cũng là trợ lực kìm hãm sự phục hưng của khoa học. Tuy nhiên dưới con mắt của các nhà triết học Iôni thì đạo này đã bị chia xẻ tận gốc. Theo quan niệm của các tín đồ đạo thiên chúa thì thế giới do các giác quan cảm thấy không quan trọng đối với con người, mà là thiên đường, muốn lên trên đó chỉ có con đường là thức tỉnh theo đạo, lấy kinh thánh bài giảng của cha cố và những lời sấm truyền của nhà thờ làm người dẫn đường duy nhất đáng tin cậy. Khi đã tuyệt đối tin vào tính bền vững không gì lay chuyển được của các quy luật tự nhiên, dĩ nhiên người ta cho rằng mọi vật trên đời này đều không thay đổi và tuân theo ý Chúa, mọi hoạt động của chúa đều do các vị thánh thực hiện. Theo Kinh Thánh, Mặt Trời, Mặt trăng và các vì Sao cùng toàn bộ sinh vật trên Trái Ðất đều do Thượng Ðế sáng tạo ra trong vòng sáu ngày. Thoạt đầu, Thượng Ðế tạo nên Trời và Ðất, Ðất không có hình dạng và trống rỗng. Chỉ có bóng tối bao trùm lên mặt của vực thẳm và tinh thần của Thượng Ðế bay lượn trên các dòng nước. Thượng đế phán: Aïnh sáng hãy hiện ra! Và ánh sáng xuất hiện. Người đã thấy ánh sáng là tốt đẹp và đã tách ánh sáng ra khỏi bóng tối. Người đã gọi ánh sáng là ngày và bóng tối là đêm. Như vậy đã có một buổi tối và một buổi sáng: Ðó là ngày đầu tiên. Ngày thứ hai, Thượng Ðế tách bầu trời ra khỏi mặt nước. Ngày thứ ba, Thượng Ðế làm ra đất và biển, Người tạo ra các thảm cỏ và cây cối mọc trên Ðất. Ngày thứ tư, Thượng Ðế tạo ra Mặt Trời, Mặt Trăng và các vì sao để chiếu sáng cho đất và để làm ra năm, tháng. Ngày thứ năm, Thượng Ðế tạo ra cá, chim , muông thú và ra lệnh cho chúng sinh sôi nẩy nở trên mặt Ðất. TheGioiEbook.com
  • 9.
    Lược sử sinhhọc 9 Ngày thứ sáu, Thượng Ðế tạo ra người đàn ông và người đàn bà đầu tiên theo hình dạng của Người và phán rằng con người sẽ sinh sôi nẩy nở trên mặt đất và thống trị muôn loài. Việc tạo ra thế giới hoàn thành. Thượng Ðế nghỉ ngơi và ngắm tác phẩm của mình. Ðó là ngày thứ bảy.... Chính vì vậy nên ngày nay một tuần lễ có bảy ngày và chúng ta cũng nghỉ ngơi vào ngày cuối tuần như Chúa sáng tạo: Ngày chủ nhật thật ra là Chúa nhật ( ngày của Chúa ). Cũng may, không phải tất cả mọi người đều tán đồng quan niệm như vậy. Trong số các nhà bác học thời Trung cổ có nhiều người cố gắng bảo vệ những di sản khoa học thời cổ. Ðó là nhà bác học Anh là Bit ( 573- 735 ) ông đã gìn giữ được các luận văn của các nhà bác học thời cổ. Tiếc rằng, những luận văn đó không có giá trị lớn vì chủ yếu là những đoạn ngắn trích từ tác phẩm của Pliny. Nếu không có những người Ả rập theo đạo hồi giáo, một đạo do nhà tiên tri Môhamet dựng nên vào thế kỷ thứ VII, thì có lẽ ánh sáng khoa học đã hoàn toàn tắt ngắm rồi. Bản thân họ không phải là những người nghiên cứu khoa học có gốc gác, tuy nhiên họ chẳng những chỉ dịch ra tiếng Ả Rập những tác phẩm của Aristotle và Galen, mà còn nghiên cứu và bình luận những tác phẩm đó. Trong số những nhà sinh học lớn ở phương Ðông, ta phải kể tới nhà bác học Tatgic mà mọi người chúng ta đều biết tới tên Avixen ( 980 - 1037 ). Ông đã viết những luận văn dựa trên cơ sở những lý thuyết y học của Hippocrates và tài liệu sách vở của Xenxơ. II. THỜI KỲ PHỤC HƯNG Vào cuối thời kỳ Trung cổ người ta đã quay trở lại việc thực hành mổ xác người ở Ý.Việc phục hồi quyền mổ xác hoàn toàn chưa phải đưa ngay tới bước nhảy vọt mới trong sự nghiệp phát triển sinh học. Trước tiên người ta cần minh họa rõ các công trình của Galen và Avixen, như thường lệ, chính những giảng viên chỉ quen với tài liệu sách vở, coi việc mổ xác là một điều nhục nhã và trao việc đó cho những người phụ giảng. Ông thầy giảng bài không chú ý tới nội dung bài giảng có phù hợp với những điều mà người học trò tận mắt thấy được trong thực tế hay không. Kết quả là bài giảng đó chứa những điều sai lầm nghiêm trọng. Ví dụ: những đặc điểm về cấu tạo của động vật mà xưa kia Galen đã quan sát và gán ghép (nhầm) là của người, mặc dù trên thực tế chúng hoàn toàn không có ở người, thì theo lời của các giảng viên, những bộ phận đó đã được quan sát thấy nhiều lần ở người. Nét đặc trưng của thời đại phục hưng là những thích thú rộng lớn đối với các di sản hiện thực của nền văn hóa cổ đại Phải kể đến nhà họa sĩ vĩ đại người ý vẽ chân dung giải phẩu là Leonardo da Vinci (1452 - 1591). Ông biết TheGioiEbook.com
  • 10.
    Lược sử sinhhọc 10 lồng những quan sát của mình vào trong những bức tranh kiệt tác. Ông chẳng những nghiên cứu mà còn thể hiện trên giấy vị trí, và khả năng nối xương với các khớp xương. Lần đầu tiên, ông đã xác định không sai sự giống nhau trong cấu tạo của xương chân người và ngựa, mặc dù bề ngoài của chúng có vẻ khác nhau. Như vậy ông đã phát hiện ra hiện tượng cùng nguồn, hiện tượng này thống nhất nhiều động vật khác nhau về hình dạng ngoài và do đó đã đặt nền móng vững chắc cho học thuyết tiến hóa sau này. Leonardo da Vinci đã nghiên cứu và đưa ra hình ảnh sơ đồ hoạt động của mắt và tim; ông cũng đã mô tả thế giới thực vật.Lần này các nhà bác học đã có những khả năng làm quen với nhiều động vật, thực vật mới lạ lùng chưa từng thấy. III THỜI KỲ QUÁ ÐỘ Người Châu Âu thoát khỏi bóng đen u ám của thời Trung cổ trong 10 năm đầu của thế kỷ thứ XVI, và đạt đến trình độ khoa học thời Thượng cổ, tuy nhiên để tiếp tục tiến bộ thì cái đó không vẫn chưa đủ. Người đi tiên phong phải kể tới là Philip Aurêon Theophrastus Bombaxt fôn Côhenhiem (1439 - 1541) nổi tiếng với biệt danh là Paraxenxo, thầy thuốc người Ðức và là nhà nghiên cứu thiên nhiên, tự đặt cho mình nhiệm vụ cao cả là phê phán di sản của thời xưa. Là thầy thuốc của thành phố Bazen, muôn công khai phát triển quan điểm của mình, Parasenso đã đốt trước mặt công chúng những tác phẩm của Galen và Avisen trên quảng trường thành phố.Người ta kết thúc việc đó bằng cách đuổi người thầy thuốc bảo thủ và kích động ra khỏi thành phố (1528), nhưng biện pháp cực đoan này chẳng có ảnh hưởng gì đến quan điểm của Gohenheim. Dĩ nhiên Paracelsus không đánh đổ được nền khoa học Hy lạp cũng như sinh học Hy lạp, nhưng việc công kích nền văn hóa cổ xưa đó đã lôi kéo được sự chú ý của nhiều nhà bác học khác. Những lý thuyết cá nhân của thầy thuốc người Ðức này ít nhiều cũng có chỗ đúng hơn lý thuyết của người Hy lạp đã bị ông chống đối kịch liệt, song những cuộc đấu tranh chống lại những định kiến thời kỳ này là cần thiết. Thái độ bất kính hiển nhiên của Paracelsus đối với khoa học thời cổ không đem lại kết quả mong muốn và nền khoa học Hy lạp vẫn tiếp tục làm tê liệt tinh thần của người Châu Âu. Nhưng ảnh hưởng của khoa học Hy lạp đã suy giảm rõ rệt và những cơ sở của sự tư duy trung thực đã bị rung chuyển. TheGioiEbook.com
  • 11.
    Lược sử sinhhọc 11 CHƯƠNG III: SỰ RA ÐỜI CỦA SINH HỌC NGÀY NAY I. KHOA HỌC GIẢI PHẨU MỚI II. TUẦN HOÀN MÁU III. MỞ ĐẦU CỦA HÓA SINH HỌC IV. SỰ XUẤT HIỆN CỦA KÍNH HIỂN VI I. KHOA HỌC GIẢI PHẪU MỚI Năm 1543 còn xuất hiện một cuốn sách nữa rất cách mạng đối với sinh học, được coi như là cuốn sách của Côpecnic đối với vật lý học. Cuốn sách với nhan đề Về cấu tạo nhân thể, tác giả của cuốn sách đó là Andre Vesalius (1514 - 1564) nhà giải phẩu học lớn nhất của thời phục hưng ( ông tổ của giải phẩu học hiệnđại ). a. Sơ lược về tiểu sử của Vesalius: Ông sinh vào ngày 1 tháng 1 năm 1514 ở Bruselles (Bỉ). Cha của ông là dược sư của Hoàng Ðế Charles thứ V. Thuở nhỏ chịu ảnh hưởng của cha Vesalius rất thích nghiên cứu tự nhiên, nhất là nghiên cứu động vật nhỏ. Ông thường theo cha học cách phẩu thuật chó, thỏ, chim, chuột...nên đã học được nhiều tri thức và kỹ năng thuộc lãnh vực giải phẫu. Ông học ở Hàlan theo truyền thống nghiêm khắc của trường phái Galen. Ông luôn luôn giữ cho mình một tình cảm tôn kính sâu sắc với Galen. Sau khi tốt nghiệp 1533 ông tới Paris học Y. Khi đó Paris là trung tâm tư tưởng văn nghệ phục hưng của Châu Âu, không khí học thuật rất sôi động, tư tưởng của mọi người cũng rất tự do phóng khoáng, mới mẻ, thoải mái. Ðiều đó ảnh hưởng rất lớn đối với cuộc đời Vesalius. b. Công trình khoa học của Vesalius:: Vào thời đó tôn giáo thần học còn chiếm địa vị tuyệt đối. Giáo hội thời kỳ này cấm chỉ giải phẩu thi thể người, cho rằng giải phẩu thi thể người là mạo phạm thần linh, là đại nghịch, vô đạo, gây trở ngại nghiêm trọng tới sự phát triển của khoa học . Do đó, Vesalius chỉ có thể giấu giếm giải phẩu thi thể, tìm ngàn phương, trăm kế trốn tránh sự chú ý của giáo hội. Lòng mong mỏi cầu học mãnh liệt, cộng thêm nỗi hiếu kỳ, đã khiến ông quên nỗi nguy hiểm tới tính mạng nhiều lần nấp trốn cảnh vệ, trong những đêm trời tối đen như mực, mò tới các bãi hành hình, bãi tha ma, vượt qua hàng đàn chó đói, lấy trộm thi thể, mang về nhà mình tiến hành giải phẩu suốt đêm. Cứï như thế Vesalius đã lấy trộm không biết bao nhiêu thi thể và thức trắng bao nhiêu đêm để bí mật giải phẩu. Cuối cùng nắm vững đích xác rất nhiều tri thức giải phẩu cơ thể người không hề ghi trong sách vở. Ðến TheGioiEbook.com
  • 12.
    Lược sử sinhhọc 12 mức ông có thể nhắm mắt cũng có thể rất nhanh nhận ra là loại xương nào mà người ta đặt vào bàn tay ông. Cấu tạo của các bộ phận nội tạng, bắp thịt, thần kinh, huyết quản, ông cũng rất quen thuộc. Vesalius không nghĩ như các thầy giáo của ông là hoàn toàn tuân theo lý luận của Galen Thời đó, ở các viện y học, người ta dạy là dạy giải phẩu học về chó, về lợn, mà không phải là dạy giải phẩu học về người. Cần biết rằng đối tượng nghiên cứu y học là người; chỉ có thú y mới nghiên cứu chó, lợn... Nhưng, có một số người vẫn ngang nhiên cho rằng cấu tạo của con người và chó, lợn là không sai khác bao nhiêu, và ở viện y học rất hiếm khi được giải phẩu thi thể; khi giải phẩu các giáo sư thường không cho học sinh nhìn rõ. Hễ khi phát hiện chỗ nào không giống với lý luận mà Galen đã viết thì họ cố ý lập lờ, không dám nói rõ, sợ nói ngược với quan điểm của Thánh thư!. Ông không mê tín nhân vật uy quyền và sách vở, chỉ xem trọng thực tiễn. Năm 1543, giáo sư Vesalius 28 tuổi, đã cho xuất bản cuốn sách Bàn về cấu tạo cơ thể người. Trong sách ông chỉ ra những sai lầm trong sách của Galen. Khi đó, trên giảng đường đại học, ông thường vừa giảng, vừa giải phẩu thi thể người khi giảng về cấu tạo cơ thể người, làm sinh viên nhận ra đâu là thật đâu là giả trong trước tác của Galen. Các buổi lên lớp của ông thường có tới hơn 400 - 500 người tham dự, ngồi chật cả hội trường. Ðương nhiên, Vesalius đã bị công kích kịch liệt của thế lực giáo hội, và giáo hội không dung tha ông. Họ chưởi ông là kẻ bổ báng thần linh. Ngay thầy giáo xưa của Vesalius cũng phản đối ông. Ví dụ: Galen cho rằng xương chân lớn của người nói rằng nó là thẳng thì thầy giáo của ông tuy không thể phủ nhận sự thật đó, nhưng lại nói để phủ định: - Việc xương chân lớn của người hiện nay là thẳng quả rõ là không phù hợp với sách vở của Galen, nhưng đó là kết quả của con người hiện đại mặc quần ống hẹp mà thôi! Công việc của Vesalius luôn bị công kích rất mạnh bởi những người theo thuyết giáo của tôn giáo. Ví dụ, Thánh kinh nói Thượng Ðế sáng tạo ra trời, Ðất, Ngày và Ðêm. Mặt Trăng, Mặt Trời và các vì sao, lại sáng tạo ra động vật, thực vật. Cuối cùng Thượng Ðế dùng đất bùn tạo ra con người, đầu tiên tạo ra một người nam là Adam, và sau đó là từ chiếc xương sườn của người đàn ông tạo ra một người nữ là Eva để làm vợ Adam, từ đó con cháu họ... ra đời, thành loài người. Theo cách thuyết giáo như vậy thì suy ra bộ xương của nam giới phải kém nữ giới một xương. Còn theo thực tiễn giải phẩu của Vesalius, với số lượng rất lớn sự thực chứng minh, số xương của người nam và người nữ là như nhau đều là 26 chiếc. Sự thực hùng hồn đó đã giáng một đòn chí mạng vào Thánh kinh của tôn giáo. Sau này Lenin cũng đã rút ra cho chúng ta một bài học kinh nghiệm trở thành chân lý không thay thế được Từ trực TheGioiEbook.com
  • 13.
    Lược sử sinhhọc 13 quan sinh động đến tư duy trừu tượng, từ tư duy trừu tượng đến thực tiễn. Sau khi xuất bản cuốn sách đó, cuộc đời của Vesalius lâm vào tình cảnh bất hạnh. Vesalius vốn trông đợi sự đồng tình ủng hộ của giới y học đương thời, nhưng sự thật đã ngược lại với mong muốn đó. Nhiều bác sĩ cũng đã phản đối kịch liệt, ủng hộ uy quyền của Galen đã dựng lên từ thời cổ đại. Thầy giáo của ông gọi ông là kẻ dị giáo, loạn thần kinh(!) và biểu thị thái độ đấu tranh với ông đến cùng. Sự công kích từ mọi phía gây khó khăn cho ông càng lúc càng nghiêm trọng, khiến ông tuyệt vọng, phẫn chí tới mức hủy hết những tư liệu nghiên cứu đã bỏ ra bao tâm huyết tích lũy nhiều năm, và rời bỏ chức vị giáo sư đại học. Từ đấy, ông trở nên trầm tư, khổ não, không quan tâm gì đến sự nghiệp nữa... Cho dù đã như thế, nhưng kẻ phản đối ông trong giới khoa học và giới tôn giáo quyền uy căm thù sự phát triển khoa học, vẫn không chịu buông tha ông. Chúng thu thập tài liệu, luận tội trạng, cuối cùng vào năm 1563 lôi ông ra tòa án tôn giáo kết án ông phải chịu tử hình! Về sau vị hoàng Ðế Bỉ nghĩ ngợi thế nào mà đã miễn tội chết cho ông, đổi thành án phải đi lưu đày đến Palextin. Ông mất năm 1564 ở đảo Zante, lúc mới 50 tuổi! Suốt đời Vesalius đi tìm chân lý, hiến thân tất cả cho giải phẩu học, y học. Ông đấu tranh bất khuất với mê tín, tôn giáo, thần học. Thành tựu khoa học của ông đã làm ông trở thành người đặt nền móng cho giải phẩu học hiện đại, dược nhiều người tôn vinh là ông tổ của giải phẩu học hiện đại. Giáo hội có thể bức hại Vesalius nhưng ngăn trở không nổi trào lưu thời đại về nhận thức cơ thể của con người. Chân lý khoa học vẫn phát triển về phía trước cho dù gặp gian nan, gập ghềnh, khúc khuỷu. Sau khi ông chết nhà khoa học người Anh William Harvey (1578 - 1675) đã tiếp tục thăm dò, khám phá và cuối cùng triệt để lật đổ thuyết của Galen. Chân lýì khoa học đã giành được thắng lợi cuối cùng. Trong số những người học trò xuất sắc của ông Gabrien Falop (1523 - 1562) đã nghiên cứu cơ quan sinh dục. Ông đã mô tả ống đi từ buồng trứng đến dạ con, và cho đến nay y học vẫn gọi ống đó là vòi Falop. Một nhà giải phẩu khác người Ý tên là Bactolome Ostachser (1510 -- 1574), về danh nghĩa là người đối lập với Vesalius và là người ủng hộ Galen, nhưng trên thực tế đã nghiên cứu thân thể người và rất thích chí mô tả cái mà bản thân mắt ông nom thấy. Một lần nữa ông đã phát hiện ra ống nối tay giữa với họng, mà ngày nay được mang tên là ống Ostachser. Chẳng bao lâu sau, noi theo việc làm của các nhà bác học giải phẩu, không xem thường việc tự tay mổ xác chết, những thầy thuốc đã quên đi tầm TheGioiEbook.com
  • 14.
    Lược sử sinhhọc 14 quan trọng của lý luận kinh viện, và hạ mình, tự họ thực hiện những cuộc giải phẩu. II. TUẦN HOÀN MÁU Nhiệm vụ cơ bản của giải học làm sáng tỏ sự cấu tạo và cách sắp xếp các cơ quan của thân thể người ta. Nghiên cứu những đối tượng của của sinh lý học - sự hoạt động chức năng bình thường của các cơ quan -- còn khó hơn nhiều. Người Hy Lạp là những nhà sinh lý học xoàng. Phần lớn những quan niệm của họ về chức năng của tim là sai lầm. Tim là một cái bơm đổ đầy máu, không ai hoài nghi về điểm này. Nhưng máu từ đâu đến và từ đâu đi? Ðiều sai lầm cơ bản của thầy thuốc cổ Hylạp là cho rằng tĩnh mạch là những ống dẫn máu duy nhất. Thông thường động mạch ở xác chết rỗng nên họ cho rằng chúng là những ống dẫn khí ( từ Hylạp arteria có nghĩa là Ống khí). (Tham khảo tuần hoàn máu theo Galen và Geophin). Các nhà giải phẩu học người Ý ở thế kỷ XVI, Jerom Fabri (1537- 1619) đã phát hiện ra van tĩnh mạch và giải thích sự hoạt động của các van này không ngăn trở máu chảy về tim và chảy ngược trở lại. Tuy nhiên, kết luận đó trái với ý kiến của của Galen về máu chuyển động theo hai chiều, vì vậy Fabri chỉ dám giả thiết là các van làm máu chảy chậm lại, chứ hoàn toàn không làm ngừng dòng máu chảy ngược. Kết luận đơn giản hơn, máu chảy trong tĩnh mạch chỉ theo một hướng về tim. Học trò của Fabri là William Harvey (1578 - 1657) một người Anh rất kiên quyết, sau khi về nước Anh, Harvey cũng như một số nhà giải phẩu học trước ông lao vào nghiên cứu về tim và chú ý đến sự có mặt của những van hoạt động một chiều ở trong tim a.) Sơ lược về tiểu sử của Harvey: Ngày 1 tháng 4 năm 1578, W. Harvey sinh ra trong một gia đình nông dân ở Folkestone, miền Nam nước Anh. Về sau, Harvey còn có 6 em ruột nữa. Lúc nhỏ, Harvey đã yêu thích các loài động vật, thường cả ngày đùa nghịch với chó, mèo, gà, thỏ mà không biết chán. Ở gần nhà có một xưởng mổ gia súc. Có dịp là Harvey tới xem các chú bác giết thịt rồi chặt thành từng tảng thịt bò, thịt dê, thịt heo... chuyển đi các cửa hàng bán lẻ. Nhìn thấy cảnh máu me chảy ròng ròng, bạn bè sợ hết hồn, chạy té đi, song Harvey lại chẳng sợ chút nào, lại còn hỏi xem bộ phận này, bộ phận khác trong nội tạng gia súc gọi tên là gì... Năm 1593, chưa đầy 16 tuổi Harvey đã thi đổ trường đại học( Cambridge), học văn học. Năm 19 tuổi, Harvey đã tốt nghiệp, đoạt được học TheGioiEbook.com
  • 15.
    Lược sử sinhhọc 15 vị cử nhân văn học, rồi sau đó lại chuyển tới học y học ở trường đại học Padua, Italia, là một trung tâm nghiên cứu y học đương thời. Năm 1600, vào lúc Harvey 22 tuổi, đang học đại học Padua, thì có xảy ra một việc động trời: Ngày 17 tháng 2, nhà khoa học ngoan cường Brunô, người chủ trương và truyền bá Thuyết nhật tâm, bị giáo hội qui tội chết, đem thiêu trên giàn lửa! Harvey rất căm phẫn trước việc đó, trong lòng như muốn thét lên câu hỏi: thế này thì còn gì là chân lý nữa?! Năm 1602 Harvey tốt nghiệp đại học, đoạt danh vị bác sĩ y khoa, không lâu sau, Harvey trở về nước Anh, lại đoạt học vị bác sĩ giải phẩu học ở trường đại học Cambridge, trở thành một thầy thuốc có danh tiếng. Từ năm 29 tuổi, ông dạy học ở trường Y Hoàng Gia, kiêm bác sĩ phẩu thuật ở bệnh viện Saint Bactholomew. Năm 35 tuổi, ông là giáo sư trường đại học Y ở London. Năm 40 tuổi ông được mời làm ngự y của vua nước Anh là James I, rồi Charler. b.) Công trình khoa học của Harvey: Ở London, mỗi năm Harvey đều tham gia mấy lần giải phẩu xác phạm nhân tử hình. Trong quá trình giải phẩu, ông chú ý thấy sự co bóp của động mạch, hiện tượng phập phồng ở thái dương, cổ tay, đỉnh đầu... những hiện tượng đó làm cho ông nghĩ đến giả thuyết cho là trong cơ thể có sự hoạt động của một thứ gì tựa như cái bơm trung tâm, từ đó mà khống chế sự lưu động của máu trong toàn thân thể. Harvey lúc đó còn là giảng viên giải phẩu. Khi giảng bài, ông thường giải phẩu ộng vật rồi cùng sinh viên quan sát, nghiên cứu. Mỗi cuộc giải phẩu, ông đều ghi chép tỉ mỉ các quan sát, rồi lại suy ngẫm tìm cách giải thích các vấn đề thu lượm được. Khi giải phẩu động vật và xác người, ông đặc biệt chú ý quan sát kỹ lưỡng về kết quả cấu quả tim, biết rằng tim là do các cơ thịt tổ chức thành và công năng chủ yếu của nó là vận động co bóp. Ông nhận ra giữa mỗi nữa quả tim đều có van tim ngăn cách, làm phân chia ra tâm nhĩ và tâm thất, chỉ cho máu chảy từ tâm nhĩ sang tâm thất, mà không thể chảy ngược lại. Harvey tính toán rằng chỉ trong một giờ, tim bơm đầy được một khối lượng máu gấp ba lần trọng lượng của cơ thể. Không thể tưởng tượng được rằng với tốc độ đó máu có thể tự tạo ra hoặc tự phân giải. Rõ ràng máu phải từ động mạch sang tĩnh mạch ở chỗ nào đó bên ngoài tim mà mắt thường ta không nhìn thấy được những mạch nhỏ nối tiếp. Sau khi giả thiết có những mạch nối tồn tại thì rất dễ hiểu là tim phải nhiều lần bơm một khối lượng máu qua các nấc: Tĩnh mạch - tim - động mạch - tĩnh mạch - tim - động mạch - Tĩnh mạch - tim.... Năm 1628, một nhà xuất bản ở nước Ý chủ động viết thư cho Harvey trình bày nguyện vọng là chịu mọi phí tổn, xin xuất bản cuốn sách: Về sự TheGioiEbook.com
  • 16.
    Lược sử sinhhọc 16 hoạt động của máu và tim ở động vật mà Harvey đã phải bỏ ra tâm huyết hơn 20 năm để hoàn thành. Mặc dù cuốn sách không dày ( vẻn vẹn chỉ có 72 trang ) và vẻ bề ngoài khiêm tốn, nhưng cuốn sách đã mở ra một thời kỳ mưa bão - làm nên cuộc cách mạng hoàn toàn trong lịch sử sinh học. Nghiên cứu của Harvey là sự thể hiện ý đồ nghiêm chỉnh đầu tiên về quan điểm mới đối với sinh học. Harvey đã đánh đổ học thuyết của Galen, và đặt nền tảng cho sinh lý học hiện đại ( chúng ta lưu ý sự tính toán của Harvey về khối lượng máu đi qua tim là ý định nghiêm chỉnh đầu tiên nhằm ứng dụng toán học vào sinh học). Lẽ tất nhiên, các thầy thuốc là những người gắn bó với trường phái cũ đã công khai chống lại Harvey nhưng họ không thể chống lại những sự thật khách quan . Ðến thời gian khi Harvey trở về già thì tuần hoàn máu của ông mới được giới các nhà sinh học thừa nhận chúng mặc dù người ta chưa phát hiện được mao quản nối liền động mạch với tĩnh mạch. Như vậy, các nhà bác học châu Âu đã dứt khoát vượt qua giới hạn sinh học cổ điển và không bao giờ quay trở lại nữa. Không còn nghi ngờ gì nữa, phát minh của Harvey là dẫn chứng có ích cho chủ nghĩa duy vật máy móc. Thật ra có thể cho rằng tim là một loại máy bơm, còn sự vận chuyển của máu tuân theo những định lý học về chuyển động của chất lỏng. Nếu như vậy thì giới hạn của vấn đề là ở đâu? Phải chăng người ta có thể giả thiết là tất cả những phần còn lại trong cơ thể sống chỉ là một bộ tập hợp của các hệ thống cơ học phức tạp và có liên quan lẫn nhau hay không? Ðiểm yếu nhất trong lý thuyết tuần hoàn máu cuả Harvey là không thấy được mối liên quan giữa động mạch và tĩnh mạch. Ông chỉ giả thiết có sự nối tiếp tương tự, nhưng do kích thước của các mao quản nối với nhau rất nhỏ nên không thể nhìn thấy được. Vào cuối đời của Harvey vấn đề này vẫn chưa được giải qưyết, và có lẽ nó vẫn tiếp tục tồn tại nếu như loài người chỉ dùng mắt thường để quan sát sự vật. III. MỞ ÐẦU CỦA HÓA SINH HỌC Nhà nghiên cứu tự nhiên HàLan, Jan Baptis Van Helmont (1577- 1644) là người cùng thời với Harvey đã tiến hành những nghiên cứu thực nghiệm hóa học trên cơ thể sống. Van Hem mon đã trồng một cây liễu trong một chiếc chậu với một lượng đất nhất định. Ông chỉ dùng nước tưới liễu đều đặn trong năm năm liền, trọng lượng của cây tăng lên 73 kg, còn đất chỉ mất đi 57 g. Từ việc đó Van Helmont đã đi đến kết luận là cây dùng những chất cần thiết cho nó không phải từ trong đất (hoàn toàn đúng ) mà từ nước ( không đúng, ít ra chỉ một phần mà thôi ). Sai lầm của ông ở chỗ không tính đến không khí -- mỉa mai thay, chính Van Helmont là người đầu tiên nghiên cứu về chất khí. Danh từ khí thuộc về ông ,ông đã phát minh ra cái gọi là hồn rừng mà về sau này không phải là cái gì khác chính là khí carbonic-- nguồn gốc chủ yếu của sự sống. TheGioiEbook.com
  • 17.
    Lược sử sinhhọc 17 Một trong những nhà sinh hóa học đầu tiên nhiệt tình phải kể đến France dela Boe (1613 -- 1672). Mang biệt danh La tinh hóa là Xinvia; ông đã đưa khái niệm cơ thể như là một bộ máy hóa học. Theo ông sự tiêu hóa thuần túy là quá trình hóa học, hoạt động của nó tương tự với sự biến đổi hóa học xảy ra trong thời gian lên men. Tiếp đó ông giả thiết rằng hoạt động đúng đắn của sinh vật phụ thuộc vào sự cân bằng của các cấu tử hóa học của cơ thể; bệnh tật chẳng qua là kết quả hoặc là hàm lượng axit có thừa hoặc là thiếu trong cơ thể. Trong chừng mực nào đó, sự xác nhận của Xinvia là đúng. Nhưng khoa học thời đó vẫn còn ở mức độ thấp, những khái niệm của ông không thể tiếp tục đi xa hơn nữa. IV. SỰ XUẤT HIỆN CỦA KÍNH HIỂN VI Vào năm 1960, Galileo -- người đầu tiên dùng viễn kính và những dụng cụ quang học để quan sát thiên văn; việc đó đã cổ vũ mọi người lao vào nghiên cứu. - Nhà tự nhiên học Hàlan, Jean Swammerdam (1637- 1680) được coi là nhà giải phẩu vi thể lỗi lạc. Ông rất nổi tiếng nhờ những nghiên cứu giải phẩu về côn trùng và những bức vẻ chi tiết xuất sắc của mình. Sự phát hiện ra các tế bào cực nhỏ lơ lửng trong máu, làm cho máu có màu đỏ thuộc về Swammerdam (ngày nay ta gọi là hồng cầu hay eritroxit). - Nhà thực vật học Anh Griu (1641-1712) nghiên cứu cấu tạo của thực vật dưới kính hiển vi và đặc biệt chú ý tới các cơ quan sinh sản . Ông đã mô tả cấu tạo của từng hạt phấn. - Nhà giải phẩu học Hàlan, Regnier de Graaf (1641-1673) đã tiến hành nghiên cứu trên động vật. Ong đã nghiên cứu cấu tạo tinh vi của tinh hoàn và buồng trứng, nhất là mô tả dạng túi ở trong buồng trứng mà đến nay được gọi là nang Graf ( bao trứng ). - Song những phát hiện của nhà sinh lý học Ý, Maxrcello Malpighi (1628 - 1694) là có giá trị xuất sắc nhất. Khi nghiên cứu phổi ếch, ông đã phát hiện ra mạng lưới phức tạp của những mạch máu nhỏ bé nhất (vi huyết quản). Sau khi theo dõi những mạch máu nhỏ ghép thành những mạch máu lớn, Malpighi đã khẳng định rằng những mạch máu lớn trong trường hợp này là tĩnh mạch, còn trường hợp khác là động mạch. Giả thiết của Harvey là đúng: Ðộng mạch và tĩnh mạch thật sự nối với nhau thành mạng lưới mạch máu cực kỳ nhỏ đến nỗi mắt thường không nom thấy được. Những mạch máu nhỏ bé đó gọi là mao mạch. Sự phát hiện vĩ đại đó khẳng định hoàn toàn học thuyết tuần hoàn máu của Harvey vào năm 1661 (bốn năm sau khi nhà bác học Anh vĩ đại đó từ trần). TheGioiEbook.com
  • 18.
    Lược sử sinhhọc 18 Nhưng đem lại tiếng tăm cho kính hiển vi lại không phải là Malpighi mà là một nhà buôn Hà lan, Anthony van Leeuwenhuck (1632 - 1723) vì kính hiển vi là vật giải trí của ông. Leeuwenhuck dùng những thấu kính bình thường có kích thước rất nhỏ được chế tạo bằng thứ thủy tinh tốt nhất. Ông hết sức thận trọng mài nhẵn thấu kính cho đến khi đạt đến độ phóng đại chính xác 200 lần. Nhờ thấu kính Leeuwenhuck đã quan sát được tất cả những gì mà ông có trong tay. Ông theo dõi dễ dàng sự chuyển động của máu trong mao mạch của nòng nọc và có thể mô tả những hạt máu đỏ và mao mạch một cách tỉ mỉ và chính xác hơn người đầu tiên phát hiện ra máu và mao mạch là Swammerdam và Malpighi. Lần đầu tiên một người giúp việc của Leeuwenhuck đã thấy trong tinh dịch có tinh trùng - vật thể nhỏ bé, giống nhu con nòng nọc. Nhưng khi quan sát một giọt nước cống, Leeuwenhuck đã khám phá ra một điều kỳ lạ nhất trong đó có chứa những vật cực kỳ nhỏ nhưng tuy thế vẫn có đầy đủ dấu hiệu của sự sống. Ðó là những tiểu động vật (theo Leeuwenhuck) mà ngày nay chúng ta biết đó là nguyên sinh vật. Một thế giới bí ẩn vô cùng phong phú đã hiện ra trước mắt ngạc nhiên của các nhà nghiên cứu. Như thế là đã đặt cơ sở cho môn vi sinh vật học ( nghiên cứu những cơ thể sống không nom thấy được bằng mắt thường). Năm 1683, Leeuwenhuck đã phát hiện ra những vật còn nhỏ hơn cả nguyên sinh động vật. Song sự mô tả những vật còn mơ hồ, vì thế không đủ bằng chứng để hoàn toàn tin tưởng rằng lần đầu tiên trong lịch sử loài người, Leeuwenhuck là người đã thấy những sinh vật mà sau này người ta gọi là vi khuẩn. Việc cải tiến kính hiển vi của R. Huc - nhà bác học Anh, Robok Huc (1635 - 1703) đã cho phép hoàn thành nhiều thí nghiệm khoa học tinh vi. Năm 1665, ông đã xuất bản cuốn sách " Hiển vi học ", trong đó có thể tìm thấy những bức vẽ phác họa những vật có kích thước hiển vi. Lý thú nhất là việc nghiên cứu cấu tạo của bấc bần vì đã nêu rõ bấc bần kết cấu bằng một khối những ô hình chữ nhật nhỏ bé, mà Huc gọi là các tế bào. Phát hiện này có những tiếng vang lớn. Trong thế kỷ XVII, kỹ thuật soi kính hiển vi nằm trong thời kỳ suy thoái: hiệu quả của kính hiển vi đạt tới giới hạn thấp. Chỉ vào năm 1773, gần 100 năm sau những quan sát đầu tiên của Leeuwenhuck, nhà động vật học Ðanmạch, Ottle Frederic Mule ( 1730 - 1784 ) mới thấy vi khuẩn rõ đến nỗi ông có thể mô tả đường nét và hình dạng của một số vi khuẩn. TheGioiEbook.com
  • 19.
    Lược sử sinhhọc 19 CHƯƠNG IV: PHÂN LOẠI CÁC DẠNG SINH VẬT I. HIỆN TƯỢNG TỰ SINH II. SẮP XẾP CÁC LOÀI TRONG HỆ THỐNG PHÂN LOẠI TRÊN NHỮNG CHẶNG ĐƯỜNG DẪN TỚI HỌC THUYẾT TIẾN HÓA III. NHỮNG TIỀN ĐỀ ĐỊA CHẤT I. HIỆN TƯỢNG TỰ SINH Cách đó không lâu, người ta thấy những sinh vật giống như giun hoặc sâu sinh ra từ thịt thối hoặc trong chất cặn bã. Ở những chỗ dơ bẩn, hôi thối thường có nhiều ruồi muỗi. Ở chỗ tối tăm, ngóc ngách thường có nhiều chuột. Ở chỗ lá xanh non thường có nhiều sâu bọ. Sự "xuất hiện" vật sống từ vật chất không sống như vậy được gọi là hiện tượng tự sinh . Từ nhận xét đó, do trình độ có hạn, cho đến thế kỷ 16, người ta vẫn nghĩ rằng có hai cách sinh sản: Sinh sản từ bố mẹvà sinh sản từ môi trường, tức là tự nhiên sinh ra- hiện tượng tự sinh. Mà dòi của ruồi xuất hiện trong thịt thối là một ví dụ kinh điển. Francesco Redi (1626 - 1698) thầy thuốc người Ý, thấm nhuần quan điểm của Harvey bác bỏ cái thuyết " Thịt ôi sinh ra dòi" đã tiến hành thí nghiệm sau đây vào năm 1668 : Lấy một tấm vải màn mỏng bọc kín thịt lại, không cho ruồi đến đậu vào thịt =>Thịt có ôi nhưng không thấy dòi xuất hiện trên thịt. Nếu lấy trứng ruồi để lên vải màn đó rồi bỏ vào thịt => trứng đó lại sinh ra dòi. Như vậy theo Redi, mọi việc đã rõ ràng: Dòi chính là ấu trùng của ruồi. Thịt chẳng qua là cái tổ để dòi sống và phát triển mà thôi. Cũng như vậy, vách đá là cái tổ ẩm ướt để cóc dễ dàng sinh sống vì ở đó có nhiều sâu bọ, môi trường ẩm ướt mát mẻ và kín đáo. Con bọ que sống được dể dàng trên cây xanh vì ở đó có nhiều lá non và thức ăn tốt cho nó.Thế thôi! Làm gì có chuyện tự nhiên sinh ra! Muốn có chuột con phải có chuột cha mẹ. Chuột cha mẹ do chuột ông bà sinh ra. Cứ như thế chuột sinh sôi nẩy nở từ thế hệ này đến thế hệ khác. Thuyết tự nhiên sinh ra rõ ràng là hoang đường và phản khoa học, phản thực tế. Vấn đề tự sinh trở thành một bộ phận tranh luận tương đối rộng rãi, đặc biệt gay go trong cuối thế kỷ XVIII: Ðối với người duy vật cho rằng giới vô sinh và giới hữu sinh chỉ tuân theo một số quy luật nhất định thì vi sinh vật đặc biệt là lý thú vì chúng là cầu nối độc đáo giữa vật chất sống và vật chất không sống. Người sinh lực luận kế sau đó đã phủ nhận hoàn toàn khả năng tự sinh theo họ giữa những dạng TheGioiEbook.com
  • 20.
    Lược sử sinhhọc 20 sống đơn giản nhất và giới vô tri có một khoảng cách không thể vượt xa được. Nếu chứng minh được vi sinh vật được tạo thành từ vật chất không sống thì người ta đã xây xong nhịp cầu đó. Nhưng trong suốt thế kỷ XVII chỗ đứng về vấn đề tự sinh của những người sinh lực luận và những người duy vật vẫn chưa được phân biệt rõ ràng, bởi vì đóng vai trò nhất định ở đây có cả những nguyên nhân tôn giáo. Ðôi khi những người sinh lực luận , thường khá bảo thủ trong các vấn đề tôn giáo, đã buộc phải ủng hộ quan niệm vật chất sống phát triển từ vật chất không sống mà trong thánh kinh đã ghi chép. Linh mục John Abbe Needham (1713 - 1781) Nhà tự nhiên học Anh, đã đi đến kết luận tương tự vào năm 1748. Ông đã làm thực nghiệm rất đơn giản bằng cách nấu sôi canh thịt cừu => rót canh vào ống nghiệm và đậy nắp lại => qua vài ngày vi sinh vật xuất hiện đầy trong canh thịt. Bởi vì theo Needhem , khi đun sôi sơ bộ ta khử trùng nước canh thịt, lúc đó vi sinh vật được tạo thành từ vật chất không sống và người ta có thể chứng minh được hiện tượng tự sinh, ít ra là đối vơí vi sinh vật. Nhà sinh học người Ý- Lazzaro Spanllanzani (1729 - 1799) tỏ ra hoài nghi đối với thí nghiệm đó; ông giả thiết rằng trong thí nghiệm của Needham, thời gian đun sôi chưa đủ để khử trùng. Spanllanzani đun sôi canh thịt trong bình hẹp cổ trong thời gian 30 - 40 phút, và không thấy vi sinh vật xuất hiện. Có lẽ kết quả đã giải thích được cuộc tranh luận trên nhưng những người theo thuyết tự sinh dẫu sao cũng vẫn tìm lối thoát. Họ tuyên bố rằng nguồn sống là cái gì đấy bí hiểm và không thể nhận thức được, nó ở trong không khí và truyền khả năng sống cho những vật vô tri vô giác. Họ nói rằng thí nghiệm của Spanllanzani đã phá hủy nguồn sống đó. Và thật vậy hầu như trong suốt cả thế kỷ sau đó vấn đề này đã gây ra sự hoài nghi và nhiều cuộc tranh luận. II. SẮP XẾP CÁC LOÀI TRONG HỆ THỐNG PHÂN LOẠI Trong thế kỷ XVII và thế kỷ XVIII đã bắt đầu có ý định phân loại các dạng sống khác nhau nhưng ý đồ đó đã vấp phải những mâu thuẩn khá nghiêm trọng và đạt đến đỉnh cao trong thế kỷ XIX. Trước hết loài là đơn vị phân loại đối vớithực vật cũng như đối với động vật, nói một cách nôm na, loài là bất kỳ một nhóm cơ thể sống nào đó mà có thể tự giao phối với nhau trong thiên nhiên, sinh ra con cháu của chúng giống nhau như đúc; thế hệ con cháu này đến lượt mình lại sinh ra thế hệ con cháu kế tiếp cứ thế tiếp tục mãi. Ví dụ: Con người với tất cả những sai khác bên ngoài vẫn được coi là đại diện của một loài. Trong khi đó voi Châu Phi và voi Ấn Ðộ rất giống nhau về TheGioiEbook.com
  • 21.
    Lược sử sinhhọc 21 hình dạng to lớn bên ngoài nhưng lại thuộc hai loài khác nhau, vì khi chúng giao phối với nhau không sinh ra thế hệ con cháu. Trong danh mục của Aristotle có khoảng 500 loài động vật, còn Theophrastus mô tả cũng chừng ấy loài thực vật. Vào năm 1700, người ta đã mô tả được hàng chục nghìn loài thực vật và động vật. Nhưng để hoàn chỉnh một hệ thống phân loại thống nhất cho hàng chục nghìn loài không phải dể dàng. Jon Ray (1628 - 1705) nhà tự nhiên học người Anh. Trong tác phẩm gồm ba tập: " Lịch sử thực vật" (1686 - 1704) Ray đã mô tả tất cả các loài thực vật được biết đến thời đó. Trong cuốn sách khác: " Tổng quan phân loại độngvật..." (1693) Ray đã đề cập đến việc phân loại động vật của ông sau khi áp dụng qui tắc liên kết các loài theo nhóm những dấu hiệu bên ngoài, chủ yếu là theo xương và răng. Chẳng hạn ông chia các loài thú thành hai nhóm lớn : - Thú có ngón - Thú có guốt Ðến lượt mình nhóm có guốc lại chia ra: - Nhóm một guốc ( ngựa ) - Nhóm hai guốc ( bò rừng lớn ) - Nhóm ba guốc ( tê giác ) Ông lại chia nhóm có hai guốc thành 3 nhóm nhỏ: - Thứ nhất: Các loài nhai lại, sừng không rụng như là (dê ) - Thứ hai: Các loài nhai lại sừng rụng hàng năm ( hươu ) - Thứ ba: Các loài không nhai lại Phân loại của Ray còn rất chưa hoàn chỉnh nhưng nguyên lý cơ bản của nó đã được tiếp tục phát triển trong các công trình của các nhà tự nhiên học Thụy điển Carl Linnaeus a. Sơ lược tiểu sử của Linnaeus( 1707 - 1778 ) Linnaeus sinh ngày 23- 5- 1707 ở Thụy Ðiển. Ngay từ khi còn học tiểu học và trung học, Linnaeus đã không chăm chỉ học bài ở lớp, ở trường bằng mải mê quan sát thu thập các mẫu vật về cây cỏ, hoa, lá, quả...ở ngoài trời, trong thiên nhiên. Lúc 8 tuổi người ta đã gọi đùa Linnaeus là " Nhà thực vật trẻ ". TheGioiEbook.com
  • 22.
    Lược sử sinhhọc 22 Năm 20 tuổi, Linnaeus vào học ở trường Y và ba năm sau, năm 1730, được giữ lại trường làm phụ giảng. Năm năm sau, năm 1735, ông bảo vệ thành công luận án tiến sĩ Y khoa tại Hàlan. Sau đó, trong ba năm liền, ông lần lượt học thêm ở Ðức, Ðanmạch, Anh và Pháp, là những trung tâm văn hóa lớn thời đó. Năm 1738 ông trở về quê để theo đuổi nghề thầy thuốc. Năm 1741, lúc 34 tuổi ông được cử làm giáo sư đại học. Từ đó tới lúc mất, ông kết hợp giảng dạy, nghiên cứu và biên soạn tài liệu khoa học. Linnaeus mất năm 1778, thọ 71 tuổi b. Công trình khoa họ của Linnaeus: Năm 1732, khoảng thời gian này, người ta đã biết ít nhất là 70.000 loài, sau khi đi ngang qua vùng phía Bắc bán đảo Scanđinever, vùng được coi là không có điều kiện thuận lợi đối với sự phồn thịnh của khu hệ động và thực vật, trong một thời gian ngắn Linne đã phát hiện gần 100 loài cây mới. Linnaeus đã nghiên cứu các cơ quan sinh sản của thực vật, và có chú ý đến những sai khác về loài. Sau này trên cơ sở đó ông đã xây dựng hệ thống phân loại của mình. Năm 1735 Linnaeus đã xuất bản cuốn sách "Hệ thồng của tự nhiên " trong đó trình bày hệ thống phân loại của giới động vật và thực vật do ông lập ra, gồm 4 nhóm từ nhỏ đến lớn là: Loài ( chi ( bộ ( lớp. Hệ thống này được coi là ông tổ của hệ thống phân loại hiện đại. Chính Linnaeus là người sáng lập ra Khoa học phân loại ( Taxanomy hay là Systematics) nghiên cứu sắp xếp các loài sinh vật. Ví dụ: Linnaeus chia giới thực vật thành 24 lớp, giới động vật thành 6 lớp. Ðóng góp lớn nhất của Linnaeus đối với công tác phân loại là đã nghĩ ra được một cách đặt tên sinh vật rất chặt chẽ và thuận tiện. Mỗi sinh vật được gọi bằng hai tên của tiếng Latinh, tên đầu viết hoa, chỉ Chi (Genus), tên sau viết thường, chỉ Loài (Species). Chẳng hạn trong chi mèo Felis có mèo nhà: Felis domesticus, sư tử: Felis Leo, cọp: Felis Tigris. Từ năm 1746 đến năm 1753, trong bảy năm. Linnaeus đã soạn và in thêm quyển " Thực vật chí ", trình bày các chìa khóa và kết quả phân loại thực vật. Việc phân loại chủ yếu dựa trên các ngoại hình, dễ thấy và dễ nhận dạng nhất giữa các sinh vật. Chìa khóa phân loại đó có nhược điểm lớn nhất là chưa tính được các khác biệt về kích thước, hình dáng ngoài xuất hiện do các giai đoạn phát triển khác nhau ( trứng, sâu, nhộng, ngài...), hoặc chế độ dinh dưỡng khác nhau ( nhất là đối với thực vật ). Chẳng hạn Ốc sên thuộc Chi Cerion ở quần đảo Caribe đã được phân loại thành 600 trăm loài, nhưng xét kỹ lưỡng thì chỉ gồm có ... hai Loài! Một hạn chế nữa của Linnaeus là đã phân loại sinh vật theo quan điểm Thượng đế sáng tạo muôn loài bất biên qua thời gian. Tuy nhiên, Linnaeus đã nhận ra sai lầm của mình và tự ý bác bỏ các phần liên quan đến quan điểm bất biến. TheGioiEbook.com
  • 23.
    Lược sử sinhhọc 23 Hiện nay, thế giới vẫn chấp nhận rộng rãi và trong những nét cơ bản phương pháp phân loại của Linnaeus, như trình bày trong bản tái bản lần thứ 10 quyển hệ thống tự nhiên ( 1758 ), gồm 1384 trang. Sinh vật được chia thành các nhóm từ lớn đến nhỏ: Giới ( Lớp ( Bộ ( Chi ( Loài. Các nhóm trung gian được gọi là phụ. Nay ta thêm Ngành giữa Giới và Lớp. Chẳng hạn, trong giới động vật có Ngành động vật không xương sống và Ngành động vật có xương sống. Mỗi Ngành lại bao gồm nhiều Lớp. Chẳng hạn, Ngành động vật có xương sống gồm năm Lớp: cá, ếch nhái, bò sát, chim và thú. Ngoài ra, người ta còn thêm Họ vào giữa Bộ và Chi. Ví dụ: cây cải bắp, su hào, su lơ, cải xanh... đều thuộc Họ cải. Sau đó hệ thống phân loại của Linnaeus đã được R.H Whitaker cải tiến thêm một lần nữa vào năm 1969 và gồm 5 giới sinh vật: Sinh vật có nhân nguyên thủy, nguyên sinh vật, thực vật, nấm và động vật. Ðó là hệ thống phân loại được thừa nhận rộng rãi nhất ngày nay. III TRÊN NHỮNG CHẶNG ÐƯỜNG DẪN TỚI HỌC THUYẾT TIẾN HÓA Trong khóa phân loại của Linnaeus, những nhóm rất lớn dần dần được phân chia thành những nhóm ngày một nhỏ hơn, tạo nên hình tượng tương tự một cây phân thành nhiều cành nhánh, sau này mang tên là cây sống. Khi nghiên cứu kỹ sơ đồ ấy, người ta không khỏi có suy nghĩ: Tổ chức này có phải là điều ngẫunhiên không? Phải chăng trên thực tế hai loài gần nhau lại có thể bắt nguồn từ một tổ tiên chung, còn hai tổ tiên n nhau lại có thể bắt nguồn từ một tổ tiên còn cổ hơn và nguyên thủy hơn hay không? Nói tóm lại bức tranh do Linnaeus dựng nên qua nhiều thế kỷ xuất hiện và phát triển có giống cái cây đang mọc hay không? Giả định này đã là cái ngòi để nổ ra cuộc tranh cãi nổi tiếng nhất trong lịch sử sinh học. Sau khi nêu quan điểm về khả năng biến dị loài dưới ảnh hưởng của ngoại cảnh, nhà tự nhiên học Pháp Lui Lecie Buffon (1707- 1788) đã viết 44 tập bách khoa toàn thư: Lịch sử tự nhiên", đề cập đến nhiều lãnh vực phổ cập đối với thời bấy giờ, như tác phẩm của Pliny xưa kia, nhưng chính xác hơn nhiều. Trong đó ông đã dẫn ra một số sinh vật có những bộ phận vô dụng (cơ quan tiêu giảm). Ví dụ: Hai ngón chân tiêu giảm của lợn nằm cạnh những móng hoạt động bình thường. Phải chăng ngày xưa, những ngón chân đó có kích thước bình thường? Có khả năng ngày xưa những ngón ấy có tác dụng đối với con vật, nhưng theo thời gian con vật không cần thiết đến những ngón thừa ấy nữa. Ta không loại trừ khả năng ngay cả một cơ thể nguyên vẹn có thể xảy ra cái gì đó tương tự? Có lẽ những con khỉ hình người -- đó là người đã được sinh ra trước đây, và con lừa là do con ngựa sinh ra? TheGioiEbook.com
  • 24.
    Lược sử sinhhọc 24 Một năm sau khi Buffon từ trần, cuộc đại tư sản Pháp nổ ra làm rung chuyển Châu Âu, đã mở ra thời đại đạp đổ và cải tạo lại, thời đại đánh giá lại những di sản quý, bây giờ người ta thừa nhận những học thuyết khoa học mà trước đây bị kết luận là tà thuyết nguy hiểm. Trong hoàn cảnh ấy người ta không ủng hộ quan điểm của Buffon về sự phát triển tiến hóa tĩnh của giới sinh vật. Nhưng mấy chục năm sau nhà nghiên cứu tự nhiên khác người Pháp Jean Baptiste de Lamarck đã nghiên cứu tỉ mỉ sự phát triển của thế giới sinh vật. a.) Sơ lược về tiểu sử của Lamarck (1744 - 1829): Lamarck sinh ra trong gia đình quý tộc nhưng đã bị sa sút. Ngay từ nhỏ ông đã say mê thiên nhiên và có ước mơ trở thành một nhà khoa học chuyên nghiên cứu động vật, thực vật. Ông là người tiến bộ, mang tư tưởng chống lại quan điểm bất biến (nghĩa là không bao giờ biến đổi) của thực vật, động vật. Ông cho rằng các loài thay đổi theo chiều hướng ngày càng tiến hóa hơn. Và cũng từ đó, cuộc đời ông ba chìm bảy nổi mang nhiều cay đắng cũng chỉ vì những suy nghĩ tiến bộ của mình, mà người đời dạo đó không chịu hiểu cho. Hiện nay, tại Paris ( thủ đô nước Pháp ) vẫn còn bia mộ của Lamarck. Ðó là kiến trúc bằng đá, tạc cảnh tượng lamarck mù lòa và tiều tụy, đang hấp hối trong vòng tay người con gái hiếu thảo ( vốn là thư ký và cộng tác viên của ông vào cuối đời, khi ông mù lòa Ông làm việc ở bảo tàng lịch sử tự nhiên Paris. Ông rất quan tâm đến việc phân loại các loài sinh vật. Ông tự hỏi tại sao trong thiên nhiên có nhiều loài như vậy, có thể nói rằng chúng nhiều không kể xiết. Từ loài côn trùng cho đến loài bò sát, loài chim, loài cá, loài có vú... Hàng nghìn con vật khác nhau trong mỗi loài. Có loài có vú mà không có sừng. Có loài có vú lại sống được dưới nước. Có loài chim cánh cụt có loài chim cánh dài cả sải tay... Lamarck xếp bốn loài động vật đầu tiên của Linnaeus (thú, chim, bò sát và cá) vào nhóm động vật có xương sống, ông gọi hai lớp khác (côn trùng và giun) là nhóm động vật không xương sống. Khi công nhận giữa hai lớp côn trùng và lớp giun (ví dụ, ông hiểu rằng không thể xếp nhện 8 chân với côn trùng 6 chân, và mực với sao biển). Lamarck đã có công phân loại các động vật đó và đưa vào một trật tự tạm thời đạt đến mức phân loại của Aristot. Trong những năm (1815 -- 1827), đã xuất bản 7 tập chủ yếu của Lamarck về Lịch sử tự nhiên của động vật không xương sống, trong đó ông đã mô tả động vật không xương sống, nhiều lần Lamarck đã ngẫm nghĩ về xác suất của quá trình tiến hóa. Vào năm 1801, lần đầu tiên ông đã trình bày sự suy nghĩ của ông về tiến hóa của sinh vật và phát triển những suy nghĩ đó trong công trình chính của mình: Triết học của động vật học (1809). Lamarck đã đề xuất giả thiết rằng một cơ quan nào đó luôn luôn được sử dụng thì kích thước và khả năng hoạt động của nó tăng lên; ngược lại cơ quan vô dụng thì TheGioiEbook.com
  • 25.
    Lược sử sinhhọc 25 đi đến thoái hóa; những biến đổi đó do tác nhân bên ngoài gây ra. Theo Lamarck sự biến đổi đó có thể di truyền đến đời sau (cái gọi là dấu hiệu tập nhiễm). Ví dụ: thật dể dàng hình dung ra một loại sơn dương nào đó, cần với tới những lá ở trên cây, con vật phải dùng hết sức vươn dài cổ, đồng thời chân và lưỡi cũng kéo dài thêm. Kết quả là những bộ phận đó của cơ thể trở nên dài hơn và Lamrcak phỏng đoán, những cái đó đã truyền lại cho đến đời sau, thế hệ này phát triển và hoàn thiện những đặc điểm kế thừa ấy. Như thế là dần dần con sơn dương đã biến thành con hươu cao cổ. Người ta không thừa nhận những học thuyết của Lamarck, vì nó không có những bằng chứng xác đáng về sự di truyền các dấu hiệu tập nhiễm. Thật vậy những dấu hiệu lúc bấy giờ chưa chứng tỏ rằng các dâu hiệu tập nhiễm không di truyền. Thậm chí nếu chúng di truyền được thì chỉ đối với những tình trạng bị sự cố gắng của ý chí. Tác dụng vào giống như kiểu vươn dài của cái cổ con vật. Nhưng khi ấy làm sao giải thích sự xuất hiện màu sắc bảo vệ - các chấm lốm đốm, trên da của con hươu cao cổ? Bằng cách nào mà màu sắc bảo vệ của con sơn dương không còn chấm màu này? Có thể giả thiết là tổ tiên của hươu cao cổ đã cố gắng biến thành hươu cao cổ có đốm hay không? IV. NHỮNG TIỀN ĐỀ ĐỊA CHẤT Jem Hieton ( 1726-1792 ), thầy thuốc người Scotland, rất say mê địa môn chất học, năm 1785 đã xuất bản cuốn sách Lý thuyết về trái đất, ông đã chứng minh tác dụng của nước, gió và khí hậu làm thay đổi bề mặt của Trái đất chậm chạp như thế nào? Ông thừa nhận quá trình ấy diễn ra với tốc độ không đổi( đồng điệu) và đối với những thay đổi khổng lồ như quá trình hình thành sông núi cần có thời gian rất lâu dài, vì thế tuổi của hành tinh chúng ta phải tính bằng nhiều triệu năm. Lúc đầu quan niệm của Hieton là quan niệm đối kháng với những người cùng thời. Nhưng phải thừa nhận rằng quan niệm ấy đã giải thích được di tích của các sinh vật hóa thạch, mà các nhà sinh học đặc biệt quan tâm. Nếu chấp nhận giả thiết của Hieton là đúng thì những hóa thạch đó đã nằm trong các lớp đất từ lâu lắm rồi, trong thời gian đó các chất khoáng ở chung quanh đã thay thế những chất có trong vật hóa thạch. Nhà đo đạc người Anh-kỹ sư William Smith (1769-1839) đã đưa ra những quan niệm mới có liên quan đến việc phát hiện các sinh vật hóa thạch. Khi kiểm tra các công trình xây dựng kênh đào ở khắp mọi nơi lúc bấy giờ và khi quan sát những công việc có liên quan đến việc đo đạc đất đai. Thậm chí Smith đã biết xác định các lớp đất rất khác nhau đặc biệt chỉ dựa vào những di tích sinh vật hóa thạch có trong các lớp đất ấy. TheGioiEbook.com
  • 26.
    Lược sử sinhhọc 26 Nhà sinh học Pháp là Georges Lêopon Cuvier (1769-1832) đã đặc biệt chú ý đến hóa thạch. Ông đã nghiên cứu cấu tạo của những động vật khác nhau, so sánh chung một cách tỉ mỉ ghi chép những đặc điểm giống hoặc khác nhau. Có thể coi Cuvier là người sáng lập giải phẩu học so sánh. Những nghiên cứu đó giúp Cuvier nắm được mối tương quan giữa các bộ phận khác nhau của cơ thể sinh vật, cho phép ông kết luận dễ dàng các loại xương khác nhau, về kiểu nối của bắp thịt với xương, thậm chí nhận xét về tòan bộ cơ thể mà chỉ dựa vào một cái xương nhỏ riêng biệt. Cuvier đã hòan chỉnh hệ thống phân loại của Linnaeus, sau khi đã xếp các lớp của hệ thống này vào những đơn vị phân loại lớn hơn. Cũng như Lamack, ông đặt tên cho một số đơn vị phân loại đó là động vật có xương sống. Nhưng Cuvier không xếp tất cả những động vật còn lại vào 1 nhóm lớn. Trong nhóm động vật không xương sống, ông chia ra 3 nhóm phụ: chân đốt (động vật có bộ xương ngoài và chân chia đốt như côn trùng và thân giáp), thân mềm (động vật có vỏ, không có chân chia đốt như trai ốc) và động vật toả tia(tất cả động vật không xương sống còn lại). Cuvier gọi những nhóm lớn ấy là ngành. Thời bấy giờ người ta đã biết trên 30 ngành thực vật và động vật. Ngành động vật có xương sống đã mở rộng giới hạn của mình: sau khi người ta đưa vào đó một số động vật nguyên thuỷ không có cột sống, ngành này mang tên là ngành động vật có dây sống. Khi nghiên cứu giải phẫu so sánh, Cuvier dựa vào các nguyên tắc phân loại của mình: cũng như Linnaeus, chẳng những ông căn cứ vào những nét giống nhau bên ngoài, mà ông còn dựa vào những dấu hiệu chứng tỏ mối quan hệ giữa cấu trúc và chức năng. Cuvier đã áp dụng nguyên tắc phân loại đó chủ yếu đối với động vật; và vào năm 1810, nhà thực vật học Thụy sĩ Augustin Piramut de Candolle( 1778-1841) đã áp dụng nguyên tắc đó để phân loại thực vật. Cuvier không thể không đưa ra cả những động vật hóa thạch vào hệ thống phân loại của mình. Trên cơ sở những bộ phận riêng biệt của con vật, ông có căn cứ để dừng lại 1 sinh vật hoàn chỉnh; ông tìm ra ở các hóa thạch những dấu hiệu cho phép xếp chúng vào ngành này hoặc ngành khác 1 cách chính xác và thậm chí còn cho phép xác định vị trí phân loại của chúng trong 1 nhóm phụ thuộc 1 ngành nhất định. Như vậy, Cuvier đã mở rộng khoa học trở về quá khứ xa xưa sau khi đặt nền tảng cho cổ sinh vật - khoa học về những sinh vật sống trong quá khứ. Nhưng những quan điểm lý luận của Cuvier lại mâu thuẩn gay gắt với những sự kiện người ta thu được. Theo Cuvier, Trái đất có những tai biến lớn diễn ra theo chu kỳ, tất cả những sinh vật bị tiêu diệt trong thời gian tai biến. Sau đó lại xuất hiện những dạng sống mới khác hẳn với những dạng sống đã có trong lần tai biến trước. Những sinh vật sống hiện nay (trong số đó kể cả con người) đã được hình thành sau lần tai biến cuối cùng. Theo giả thuyết ấy, người ta không cần phải chấp nhận quá trình tiến hóa của sinh vật để giải thích sự có mặt của các hóa thạch. Nhưng do vì người ta ngày càng phát hiện TheGioiEbook.com
  • 27.
    Lược sử sinhhọc 27 thêm những hóa thạch ngày càng mới hơn, cho nên vấn đề trở nên phức tạp thêm: một người nào đó kế tục Cuvier đã cho rằng có sự tồn tại của 27 lần tai biến xảy ra trên trái đất. Năm 1830 nhà địa chất học - Chales Lawrence bắt đầu xuất bản tác phẩm gồm 3 tập Những cơ sở địa chất học. Cuốn sách Lawrence xuất hiện đã giáng một đòn chí tử vào thuyết tai biến. Thành lũy khoa học cuối cùng của học thuyết phản tiến hóa. Như vậy vào khoảng giữa thế kỷ XIX, người ta đã chuẩn bị và dọn xong mảnh đất để xây dựng một học thuyết khoa học về tiến hóa. TheGioiEbook.com
  • 28.
    Lược sử sinhhọc 28 CHƯƠNG V: HÓA HỌC CỦA TẾ BÀO I. CHẤT KHÍ VÀ SỰ SỐNG II. CÁC HỢP CHẤT HỮU CƠ III. MÔ VÀ PHÔI I . CHẤT KHÍ VÀ SỰ SỐNG Nhà nghiên cứu tự nhiên học người Pháp là Rơne Anthony Reomuya (1683 - 1758 ) đã tìm ra con đường để giải quyết vấn đề này. Ông cho một miếng thịt vào trong một ống kim loại nhỏ bịt kín hai đầu bằng lưới sắt => cho chim Kiền kiền nuốt cái ống đó => Ống này giữ cho thịt khỏi bị cọ xát có tính chất lý học, còn lưới sắt không ngăn cản dạ dày chảy vào ống. Thông thường chim Kiền kiền thảy thức ăn không tiêu ra ngoài, lần nó thải cái ống sắt và thịt ở trong ống đã bị tiêu hóa một phần. Ví du û2: Ông đặt bọt bể vào trong ống kim loại. Sau khi ống này qua dạ dày, ông lấy bọt bể ra và vắt lấy dịch dạ dày. Trộn dịch này vào thịt. Thịt bị tan dần. => Người ta đi đến một kết luận: tiêu hóa là một quá trình hóa học. Như vậy vai trò của của hóa học trong quá trình sống được chứng minh một cách triệt để. Năm 1727, nhà thực vật kiêm hóa học Anh Stephen Heles (1677- 1761) một trong những người theo hướng thực nghiệm sinh học đã viết cuốn sách nêu những thí nghiệm về sự thay đổi nhịp điệu sinh trưởng của thực vật và áp suất của các chất dịch. Trên thực tế người ta có thể công nhận Heles là người sáng lập ra sinh lý học thực vật. Khi nghiên cứu thực nghiệm các chất khí khác nhau Heles đầu tiên đã xác nhận các chất khí (khí carbonic - CO2 ) theo cách nào đó đã tham gia vào quá trình dinh dưỡng của thực vật. Chính vì vậy, ông đã thay đổi quan niệm: mô thực vật chỉ hình thành từ nước như Van Henmon đã xác định. Nhà hoá học Anh là Joseph Priestley ( 1733 - 1804 ) đã hoàn thành bước tiếp theo vào nữa thế kỷ sau Năm 1774, ông đã phát hiện ra oxy. Ông nhận thấy oxy dùng để thở, làm tăng hoạt tính động của động vật và thực vật, có khả năng tăng hàm lượng oxy trong không khí. Nhà nghiên cứu tự nhiên kiêm thầy thuốc Hà Lan là Jan Ingenhousz (1730 - 1799) đã khẳng định rằng thực vật sử dụng khí carbonic và hình thành oxy chỉ xảy ra ngoài sáng. Nhà hóa học vĩ đại Pháp tiêu biểu cho thế kỷ đó là Anthony Lorance Lavoisier (1743 - 1794) đã nêu ý nghĩa to lớn của những đo đạc TheGioiEbook.com
  • 29.
    Lược sử sinhhọc 29 chính xác trong hóa học và ông đã dùng những đo đạc đó làm nền tảng cho lý thuyết về sự cháy - các hợp chất hóa học cháy với oxy có trong không khí. Lavoisier đã thử áp dụng hóa học mới vài sinh học. Ngọn nến cháy phải cần đến oxy và thải khí carbonic - CO2, được tạo thành bằng con đường kết hợp carbon của nến cháy với oxy của không khí, ngọn nến bị tắt dưới cái chụp thủy tinh khi tất cả hoặc gần cả lượng oxy dưới cái chụp ấy bị tiêu thụ hết. Cũng như trường hợp đó, con chuột sẽ ngạt thở và chết khi sử dụng hết khí oxy và thải khí carbonic ( CO2 được tạo thành do carbonic trong mô chuột kết hợp với oxy trong không khí). Như vậy thực vật hấp thụ O2 và thải CO2 . Bằng cách đó giữ được sự cân bằng hóa học trong khí quyển là 21% oxy và 0,03% khí carbonic. Trên cơ sở những sự kiện ấy, Lavoisier giả thiết hô hấp là một dạng cháy. Ngoài ra trong các thí nghiệm của Lavoisier: ngọn nến và con chuột khi sử dụng một lượng oxy nhất định đã thải ra một nhiệt lượng tương ứng. Kỹ thuật cân đo trong những thí nghiệm ấy cho phép thu được những kết quả gần đúng, nhưng dù sao chúng cũng chúng cũng khẳng định những quan điểm khoa học Lavoisier. Ðiều đó đã cũng cố mạnh mẽ quan niệm duy vật về sự sống vì nó chứng minh ở vật sống và vật không sống chỉ xảy ra quá trình hóa học duy nhất, lẽ tất nhiên chỉ có một số quy luật điều khiển chúng mà thôi Năm 1807, nhà vật lý học kiêm thầy thuốc Anh là Thomas Yang (1773 - 1829) đề nghị gọi hiện tượng mà kết quả của hiện tượng đó sinh ra công bằng thuật ngữ Năng lượng. Ðến năm thứ 40 của thế kỷ XIX, ít nhất có một nhà Bác học Anh là June (1818 - 1889) đã tìm ra định luật bảo toàn và chuyển hóa năng lượng. Theo định luật này thì: một dạng năng lượng này có thể chuyển biến thành một dạng năng lượng khác, nhưng lúc đó tổng số năng lượng không giảm và cũng không tăng. Sự kiện động vật không thể tồn tại nếu không thường xuyên nhận được năng lượng từ thức ăn tự do, nó đã chỉ rõ rằng các quá trình sống không thể tạo ra được năng lượng từ cái hư vô. Thực vật không sử dụng thức ăn và hít thở như động vật được, nhưng mặt khác chúng không thể tồn tại nếu không tiếp nhận năng lượng ánh sáng theo chu kỳ. Maie khẳng định là nguồn gốc của các dạng năng lượng khác nhau trên trái đất là do mặt trời phát ra ánh sáng và nhiệt. Ðó cũng chính là nguồn năng lượng cần thiết cho thực vật, cần thiết đối với động vật (tất nhiên đối với con người). Khả năng áp dụng định luật bảo toàn năng lượng đối với thiên nhiên hữu sinh và thiên nhiên vô sinh chỉ được hoàn toàn xác nhận vào nữa thế kỷ XIX. TheGioiEbook.com
  • 30.
    Lược sử sinhhọc 30 II . CÁC HỢP CHẤT HỮU CƠ Năm 1827, thầy thuốc người Anh là William Porount (1785 - 1850) lần đầu tiên các chất hữu cơ thành ba nhóm. Ngày nay chúng ta gọi các nhóm chất đó là gluxit ( chất đường), lipit ( chất mỡ ), protit ( chất đạm). Gluxit ( đường, tinh bột, xenluloza... ) cũng như lipit chỉ cấu tạo từ carbon, hydro và oxy, còn lipit rất nghèo oxy. Ngoài ra, khác với lipit, nhiều gluxit hòa tan được trong nước. Protit là chất phức tạp nhất, dễ bị phá hủy nhất và đặc trưng nhất cho sự sống. Ngoài thành phần carbon, hydro và oxy, protit còn chứa nitơ và lưu huỳnh. Chất đạm (protit hòa tan trong nước lạnh, bị đóng cục và thậm chí không hòa tan khi bị đun nhẹ. Lúc đầu, người ta gọi protit là Albumin, và albumin - lòng trắng trứng , là chất protit được nhiều người biết hơn cả. Năm 1838 nhà hoá học Hàlan Jera John Munde (1802 - 1880) đã gọi albumin là protein - chất quan trọng số một. Các nhà sinh lực luận đã đặt hy vọng đặt biệt vào chính phân tử Protit. Nhưng các thành tựu của hóa học hữu cơ đã tạo điều kiện cho quan điểm tiến hóa luận phát triển. Người ta khẳng định rằng mọi sinh vật được cấu tạo từ một số loại chất hữu cơ - gluxit, lipit, protit, và mặc dù có sự khác biệt giữa các loài với nhau, song sự sai khác đó chỉ mang đặc tính thứ yếu. Cây dừa và con bò sữa hết sức khác nhau, nhưng người ta hầu như không phân biệt được mỡ của quả dừa với mỡ của sữa bò. Ði xa hơn nữa các nhà hóa học ở giữa thế kỷ XIX hiểu rõ ràng gluxit, lipit và protit, có cấu trúc rất phức tạp và trong quá trình tiêu hóa thức ăn, các chất đó đã bị phân giải thành các viên gạch tương đối đơn giản. Ở mọi loài sinh vật, những viên gạch đó đều giống nhau, và chỉ khác nhau về cách kết hợp. Một sinh vật này có thể sử dụng thức ăn khác hẳn thức ăn của các sinh vật khác (ví dụ: người ăn tôm hùm, còn bò sữa thì ăn cỏ), nhưng cả hai trường hợp, thức ăn đều bị phân chia thành những viên gạch như nhau mà cơ thể sinh vật có thể hấp thụ được; sau khi hấp thụ, sinh vật sắp xếp lại những viên gạch ấy thành các chất phức tạp riêng cho mình. Nhưng bởi vì sự sống xuất phát từ quan điểm hóa học là thống nhất trong mọi biểu hiện đa dạng bề ngoài của sinh vật, cho nên những biến đổi tiến hóa từ loài này thành loài khác, về thực chất, chỉ động chạm đến chi tiết chứ không đòi hỏi sự xây dựng lại về cơ bản. Bản thân luận điểm đó đã chứng minh cho học thuyết tiến hóa. III . MÔ VÀ PHÔI TheGioiEbook.com
  • 31.
    Lược sử sinhhọc 31 Nhà sinh lý học người Nga, viện sĩ Caspa Fridrikh Volf (1733 - 1794) đã mở đầu trận tấn công quyết định chống lại học thuyết tiến thành luận. Trong luận văn tiến sĩ ( 1759 ) của mình, Volf đã mô tả tỉ mĩ sự phát triển của hoa và lá cây. Ông nhận xét rằng chồi mầm, tức là điểm sinh trưởng, do những cấu trúc chưa phân hóa đồng nhất hợp thành. Nhưng khi sinh trưởng thì các mô ấy phân hóa, một số thành hoa, một số khác thành lá. Tiếp đó ông đã mở rộng kết luận đó sang cả phạm vi động vật. Ông vạch rõ rằng: những mô chưa phân hóa của phôi trứng gà dần dần sẽ chuyển thành các cơ quan nội tạng. Lý luận phát triển do Volf nêu lên được gọi là thuyết biểu sinh (William Harvey đã dùng danh từ này từ năm 1651). Nhà động vật học Pháp là Etien Jofrua Xanh I ler (1772 - 1844) đã bổ sung bằng những bằng chứng cho thuyết biểu sinh. Khi tạo điều kiện không bình thường với sự phát triển của phôi gà, ông đã thu được một con gà quái hình. Ðó là những thí nghiệm đặt nền móng cho phôi sinh học thực nghiệm. Nhờ đó nhà phôi sinh học người Ðức là Wilhelm Roux (1850 - 1924) và những cộng sự dựa trên sự nghiên cứu phát triển cá thể của nhiều loài động vật đã chứng minh rằng tất cả những biến đổi xảy ra trong sự phát triển phôi là do kết quả của những tác động bên trong và bên ngoài. Ngay cả những sinh vật đã phát triển đầy đủ cũng không khác nhau đến mức thoạt nhìn ta đã có thể phân biệt và nhận ra được. Trong những năm cuối đời ngắn ngủi, thậm chí thiếu cả kính hiển vi, thầy thuốc người Pháp là Mari France Xavie Bichat (1771 - 1802) đã phát hiện ra rằng các cơ quan khác nhau được cấu tạo từ nhiều yếu tố hợp phần không giống nhau về hình dạng. Ông đã gọi những yếu tố thành phần này là mô và như vậy ông đã đặt nền tảng cho mô học (tổ chức học ) - khoa học nghiên cứu về mô Sau đó các nhà khoa học, nghiên cứu mô sống dưới kính hiển vi, đã phát hiện ra mô sống cũng có cấu tạo bằng các yếu tố cực nhỏ có thành (vách) bao bọc. Nhưng bên trong các mô sống các yếu tố đó chứa đầy chất đông sền sệt mà nhà sinh lý học Tiệp Khắc là Jean Purkinje ( 1787 - 1869) gọi là chất nguyên sinh vào năm 1839 (dịch từ chữ Hylạp: protos). Nhà thực vật học người Ðức là Hugo Fonbon (1805 - 1852) đã dùng danh từ này để gọi cho bất kỳ chất nào cấu tạo nên mô, còn các yếu tố của mô sống vẫn được gọi là các tế bào. Sau đó không bao lâu các nhà sinh học đã đã khám phá ra là tế bào dứt khoát có ở tất cả các mô sống. Năm 1838, nhà thực vật học Ðức là Matthias Jakop Schleiden (1804 - 1881) đã cho rằng tất cả thực vật đều có cấu tạo tế bào và tế bào là TheGioiEbook.com
  • 32.
    Lược sử sinhhọc 32 đơn vị cấu trúc chủ yếu của sự sống. Là yếu tố nhỏ nhất cấu tạo nên một cơ thể hoàn chỉnh. Ðến năm sau, nhà sinh lý học Ðức Theodor Schwann (1810 - 1881) đã mở rộng và bổ sung nhận định đó. Ông đi đến kết luận là đối với động vật và thực vật chỉ vốn có một quy luật duy nhất là cấu tạo từ các tế bào, từng tế bào có màng bao bọc cách biệt với thế giới bên ngoài, và những mô khác nhau do Bisa mô tả được cấu tạo từ những tế bào chuyên hóa đặc biệt. Người ta đều công nhận Schwann và Schleiden là những người sáng lập ra học thuyết tế bào, mặc dù nhiều nhà khoa học khác cũng đã đóng góp công sức vào học thuyết này. Như vậy tế bào học - khoa học về tế bào đã được hình thành. Nhà động vật học Ðức Cac Theodor Enet Zibotdle (1804 - 1885) đã rút ra kết luận đó. Năm 1845, ông đã xuất bản cuốn sách về giải phẩu so sánh, trong đó chứng minh một cách khá chính xác rằng động vật nguyên sinh là những cơ thể nhỏ bé có cấu tạo đơn bào mà lần đầu tiên Leeuwenhuck đã phát hiện được. Mỗi cơ thể sinh vật như vậy có thành tế bào bao bọc và có tất cả những chức năng sống chủ yếu. Nó bắt nuốt thức ăn, tiêu hóa, đồng hóa thức ăn và ngay sau đó bài tiết chất thải ra ngoài. Nhà sinh vật học Nga - Karl Makximovits Ber (1791 - 1871) đã phát hiện ra trứng của thú, sau khi uốn nắn quan điểm sai lầm trước kia cho rằng cả nang Graf là một cái trứng, ông đã theo dõi bằng cách nào trứng biến thành một cơ thể sống độc lập. Mười năm sau đó ông đã xuất bản tác phẩm lớn gồm hai tập về vấn đề này. Và do đó ông là người đặt nền móng cho phôi sinh học - nghiên cứu về sự phát triển của phôi động vật. Ber đã khôi phục học thuyết biểu sinh của Volf sau khi chứng minh tuyệt tác tỷ mỉ học thuyết này. Ông chứng minh rằng trứng đang phát triển tạo thành một số lớp mô, chưa phân hóa, mỗi lớp là khởi sinh của các cơ quan chuyên hóa khác nhau. Nhà bác học gọi các lớp phát sinh đó là những lá phôi. Người ta đã xác định được sự hình thành 3 lá phôi là đặc trưng cho tất cả những loài động vật có xương sống. Robe Remac (1815 - 1865), thầy thuốc Ðức đã đặt tên cho ba lá phôi đó và vẫn được giữ mãi cho đến nay: ngoài bì (lá phôi ngoài), trung bì (lá phôi giữa) và nội bì (lá phôi trong). Nhà sinh lý học Thụy sĩ là Rudonf Albercht Koelliker (1817 - 1905) trong những năm 40 của thế kỷ XIX đã chứng minh rằng tất cả trứng lẫn tinh trùng cũng đều là tế bào. Sau đó nhà động vật học người Ðức là Car Kekenbaur (1826 -1 903) đã chứng minh rằng thậm chí trứng chim lớn cũng là một tế bào. Khi tinh trùng kết hợp với trứng, trứng được thụ tinh cũng chỉ là tế bào. Sự kết hợp hoặc thụ tinh là khởi đầu cho quá trình phát triển phôi. Lần đầu tiên vào năm 60 của thế kỷ XIX, nhà động vật học Nga là Alexander Onufrievis Kovalevxki (1840 - 1901) đã nghiên cứu và mô TheGioiEbook.com
  • 33.
    Lược sử sinhhọc 33 tả động vật nguyên thủy đó. Dây sống ở động vật có xương sống được thay thế rất nhanh bằng cột sống gồm các đốt sống. Những động vật có xương sống và cả một nhóm nhỏ những động vật không có xương sống được gộp vào thành động vật có dây sống. Trong quá trình phát triển phôi ở tất cả động vật có xương sống (thậm chí cả người nữa ) dây sống chỉ tồn tại trong thời gian rất ngắn. Ðiều đó chứng minh sự thống nhất về nguồn gốc của tất cả những động vật có xương sống là từ những tổ tiên nguyên thủy có dây sống nào đó. Từ những người đại diện thuộc mọi khuynh hướng trong sinh học - giải phẩu học so sánh, cổ sinh vật học, hóa sinh học, mô hocü, tế bào học và phôi học - thoạt tiên vang lên những tiếng nói rụt rè, nhưng sang thế kỷ XIX mới có tiếng nói ngày càng khẩn thiết hơn về sự tất yếu cần phải thừa nhận quan niệm tiến hóa. Vấn đề chỉ còn nhận thức quá trình tiến hóa được thực hiện bằng cách nào? TheGioiEbook.com
  • 34.
    Lược sử sinhhọc 34 CHƯƠNG VI: TIẾN HÓA I. MỞ ĐẦU II. CÁC QUAN ĐIỂM DUY TÂM III. CÁC QUAN ĐIỂM DUY VẬT I. MỞ ÐẦU Chữ Evolutio- tiến hóa có nghĩa là dãn ra hay mở ra, là sự chuyển một cách dần dần có quy luật từ trạng thái này qua trạng thái khác theo một hướng nhất định ngày càng hoàn thiện hơn. Từ giữa thế kỷ XVIII kéo theo hơn 100 năm đã diễn ra một cuộc cách mạng thực sự trong quan điểm của nhân loại rằng con người không phải là trung tâm của vũ trụ, rằng thế giới vật chất bao quanh con người không phải là bất biến, mà thay đổi dần dần với thời gian, tức trải qua một quá trình tiến hóa lâu dài. Khái niệm tiến hóa dần dần ngự trị trong khoa học và quan niệm hiện nay cho rằng toàn bộ thế giới vật chất gồm vũ trụ, các Vì Sao, Quả Ðất và tất cả các sinh vật đều là kết quả của một quá trình tiến hóa lâu dài không theo một chương trình tiền định mà diễn ra theo các quy luật tự nhiên thông thường của vật chất. Ðiều này đúng cho sự tiến hóa của vũ trụ và sự tiến hóa của sinh học. II. CÁC QUAN ÐIỂM DUY TÂM 1. Thần tạo luận ( creactionism): Platon (427 - 347 trước công nguyên) nhà triết học duy tâm cổ Hy Lạp được coi là người nêu ra quan điểm này. Theo Platon thì những ý niệm (edios), tức là nguyên hình của mọi sự vật, tồn tại một cách độc lập với những sự vật đó. Sự vật nhờ có ý niệm mới tồn tại được. Vật chất chỉ là bóng của ý niệm. Cây, ngựa, nước... là do ý niệm siêu tự nhiên về cây, ngựa, nước ... sinh ra. Sự vật chỉ là phản ánh của những ý niệm, là cái bóng của các hình chưa hoàn thiện. Khái niệm - ý niệm của Platon là cơ sở triết học cho quan niệm sai lầm lớn là quan niệm kiểu hình mẫu. Theo quan niệm này thì tính đa dạng quan sát được của thế giới không hiện thực gì hơn những hình ảnh của các đối tượng nào đó ở trên một bức vách hang động, như Platon diễn tả một cách hình ảnh. Chỉ những ý niệm cố định và bất biến mới là cơ sở của toàn bộ tính đa dạng quan sát được và đó là những ý niệm duy nhất và ổn định. 2. Mục đích luận ( Theleogy ): TheGioiEbook.com
  • 35.
    Lược sử sinhhọc 35 Aristotle (384 - 322 TCN) là học trò của Platon. Ông được đánh giá là nhà tư tưởng vĩ đại nhất của thời cổ. Ông đã phê phán lý luận duy tâm về các ý niệm của Palton. Ông có nhiều quan điểm duy vật và đóng góp nhiều cho sinh học. Quan điểm duy tâm của ông biểu hiện rõ ở mục đích luận. Theo Aristotle tất cả trong thiên nhiên đều tuân theo một hướng duy nhất là tiến tới đạt được hình thức lý tưởng. Tất cả đều thực hiện theo những mục đích cuối cùng Ví dụ - Ở người hai mắt nằm phía trước và vận động thực hiện về phía trước và cần thấy sự vận động hướng tới đâu. Hai lỗ tai nằm ở hai bên đầu vì nghe từ mọi phía - Ở động vật môi tồn tại để bảo vệ răng, ở người mức độ cao hơn để tạo tiếng nói. Do có tứ chi nên con người có hai tay. Vật có giá trị được đặt ở chỗ có gía trị nên tim nằm ở giữa cơ thể. Ăng-Ghen mỉa mai rằng Theo các nhà mục đích luận thì mèo sinh ra là để ăn chuột, chuột sinh ra là để mèo ăn và toàn bộ giới tự nhiên sinh ra là để chứng minh trí tuệ của Chúa sáng tạo. Ða số các nhà triết học lớn ở các thế kỷ XVII, XVIII, và XIX đã bị ảnh hưởng của các triết học duy tâm của Platon và dạng cải biến của nó là do Aristotle nêu ra. 3. Tiên hình luận ( Preformism) thế kỷ XVII và thế kỷ XVIII. Thuyết này ra đời sau khi phát minh ra kính hiển vi. Cuối thế kỷ XVII, Malpighi đã công bố chi tiết sự phát triển của phôi gà. Tuy nhiên một quan sát sai lầm trứng gà chưa thụ tinh làm ông hướng về thuyết tiên hình luận cho rằng trong phôi đã chứa sẵn một cơ thể thu nhỏ và sự phát triển chỉ là tăng kích thước. Ông Malpighi và một số khác theo phái Ovism (chữ La tinh Ovum - trứng) cho rằng cơ thể thu nhỏ nằm trong trứng. Mặt khác, ông Leeuwenhuck, người có công phát hiện tinh trùng ở người cho rằng bào thai đã có sẵn trong tinh trùng gọi là phái animaculium (từ chữ Latinh animaculum - động vật bé nhỏ). Hai phái đã tranh cãi với nhau trong một thời gian dài. Khó khăn lớn nhất mà những người theo tiên hình luận khó giải thích là các hiện tượng di truyền và biến dị. Theo tiên hình luận các cá thể mới không thể khác với bố mẹ được. Trong khi đó trong thời cổ đại người ta biết rằng con cái giống cả cha lẫn mẹ đôi khi chẳng giống ai. TheGioiEbook.com
  • 36.
    Lược sử sinhhọc 36 Ông Leibiiz một nhà triết học duy tâm và toán học và người kết tục ông là Charle Bonne người Thụy sĩ đã nêu lên thuyết thang sinh vật. Ông Bonne là người theo tiên hình luận nhưng thuyết thang sinh vật có biểu hiện quan điểm tiến hóa. Người º Orangutan º Khỉ º Thú º Chim º Cá º Côn trùng º Thực vật º Tảo đá º Ðá º Ðất º Nước º Không khí º Lửa º Nguyên tử º Hình: Các nấc thang chính trong thang sinh vật của Bonne . ( Trích trong giáo trình: Tiến hóa - GS Phạm Thành Hỗ ) 4. Thuyết tai biến: TheGioiEbook.com
  • 37.
    Lược sử sinhhọc 37 Thuyết này thể hiện quan điểm của nhà tự nhiên học Pháp Cuvier (1769 - 1832). Dựa vào các mẫu xương thu được của các động vật cổ xưa thời đệ tam. Cuvier đã mô tả phục hồi được nhiều dạng như thằn lằn bay, các bò sát cổ ... Ông được coi là người sáng lập ra thuyết cổ sinh học ( Paleonthology ) và giải phẫu so sánh. Nhờ công trình của Cuvier và nhiều nhà khoa học khác, thời đó có thể rút ra một số điểm như sau: - Một thời nào đó trên trái đất có sự sống. - Sự sống xuất hiện trên hành tinh vào thời gian xa xưa ở dạng sinh vật đơn giản - Các dạng sinh vật tìm thấy ở các lớp đất địa chất mới không thấy có ở các lớp cổ xưa hơn. Chứng tỏ cùng với thời gian có nhiều loài mới xuất hiện. - So sánh đối chiếu các dạng hóa thạch với nhau cho thấy những sinh vật xuất hiện về sau càng giống với các sinh vật ngày nay hơn. Mức tổ chức được nâng cao dần. Rõ ràng những số liệu thu được là bằng những chứng rất tốt cho học thuyết tiến hóa. Tuy nhiên Cuvier đã giải thích khác đi. Căn cứ theo một số dữ liệu địa chất, Cuvier cho rằng thế giới sinh vật biến đổi một cách đột ngột tức thời không có chuyển tiếp. Có các dấu vết với động vật cạn nằm dưới các lớp địa chất của biển, còn các dấu vết động vật biển có thể nằm trên cạn. Ông cho rằng có nhiều tai biến (Catastrophe) đã xảy ra như các sinh vật cạn bị chìm xuống nước, các sinh vật nước bị đưa lên cạn... Có học trò của Cuvier tính rằng có 26 tai biến 27 sáng tạo lại xảy ra trong lịch sử quả đất. 5. Sinh lực luận (Vitalism): Ðây là thuyết duy tâm phổ biến ở thế kỷ XIX cho rằng không có lực sống (vitas thì không có hiện tượng sống không có sự tổng hợp chất hữu cơ. Vào thời gian này nhiều nghiên cứu sinh lý hóa giải thích các hiện tượng sống bằng các quan điểm vật lý hóa học thông thường. Như Lavoisier đã so sánh sự oxy hóa với thở trong cơ thể sinh vật. Công trình tổng hợp nhân tạo chất urea cho thấy chất hữu cơ có thể tổng hợp ngoài cơ thể sinh vật. Tóm lại, các quan điểm duy tâm vì cho rằng thế giới sinh vật có được do những nhân tố siêu nhiên như Tạo hóa..., các quan điểm này cũng siêu hình vì chưa thể hiện mối liên hệ biện chứng giữa các sinh vật. TheGioiEbook.com
  • 38.
    Lược sử sinhhọc 38 III. CÁC QUAN ÐIỂM DUY VẬT 1. Thuyết âm dương: Các quan điểm duy vật về sự phát triển của tự nhiên cũng đã có tự lâu đời. Ở Ấn Ðộ cổ đại, Trung Quốc cổ đại, cổ Hy Lạp - La mã... nhiều nhà triết học cũng đã có những quan điểm duy vật về sự phát triển của thiên nhiên. Thời cổ Trung Quốc thuyết âm dương ghi trong sách Nội kinh (2.700 năm TCN) đã giải thích nguồn gốc phát sinh và nguyên nhân phát triển của vạn vật, hiện tượng tự nhiên kể cả các biểu hiện sinh lý trong cơ thể con người bằng sự tương tác giữa hai nguyên lý độc lập là âm và dương. Âm dương tương tác ra ngũ hành: kim, mộc, thủy, hỏa, thổ. Ngũ hành tương tác sinh ra vạn vật ( Tài thiên đại thánh). 2. Thuyết đạo: Thuyết đạo của Lão tử ( thế kỷ thứ III trước công nguyên) quan niệm sự vận động của giới tự nhiên, và sinh hoạt của con người đi theo một con đường nhất định gọi là đạo, không cần đến bất cứ một lực lượng siêu hình tự nhiên nào. Trang tử ( 399 - 186 trước công nguyên ) đã nêu lên những phỏng đoán về sự phát triển của giới động vật từ những thể hữu cơ nhỏ nhất đến con người. 3. Các quan điểm thời cổ Hy-Lạp: Các nhà triết học cổ Hy-Lạp như Heraclite (530 - 470 TCN) Democrite (460 - 370 TCN), Empedocle (490 - 43 TCN) đều có những quan điểm tiến hóa. Họ theo quan điểm nguyên tử luận (atomism) cho rằng toàn bộ thiên nhiên, bắt đầu từ những phân tử nhỏ nhất đến những vật thể vĩ đại nhất. Từ hạt cát đến con người đều trong sự xuất hiện và tiêu diệt vĩnh viễn, trong quá trình liên tục vận động biến đổi không ngừng. Họ cho rằng sự thống nhất của thế giới vật chất biểu hiện trong sự thống nhất cấu tạo của giới vô cơ và hữu cơ từ những phân tử nhỏ nhất đó là các nguyên tử.. Sự sống là sản phẩm tự nhiên của sự vận động các nguyên tử. Theo Heraclite tất cả thế giới sinh vật kể cả con người là sản phẩm biến thể của của lửa. Anaximandre de Milet (TK VI TCN) đã có suy nghĩ rằng con người có nguồn gốc từ động vật Empedocle dAgrigente có quan điểm kỳ lạ về sự hình thành các sinh vật. Những cái đầu không cổ xuất hiện trên trái đất, những cánh tay không vai, những con mắt di chuyển đó đây không có trán ... Những cơ quan rời rạc đó nhờ tác động của tình yêu đã gắn lại với nhau. Những cá thể không tốt bị loại bỏ (ví dụ: bò mang đầu người), còn những sinh vật hợp lý sẽ chiến thắng. Ở đây đã xuất hiện quan điểm chọn lọc tự nhiên sơ khai. TheGioiEbook.com
  • 39.
    Lược sử sinhhọc 39 Lucrece, ở TK I TCN, cũng đã có đề cập tới đấu tranh sinh tồn ở thế giới sinh vật. Ông đã giải thích sự sinh sản của động vật chỉ bằng các quy luật tự nhiên. Tuy nhiên do trình độ khoa học thời cổ này còn hạn chế, số liệu còn ít nên thường là các suy diễn ngây thơ. 4. Biến hình luận: ( Transformism). Sau thời kỳ trung cổ và từ nưả sau thế kỷ XVIII sự ra đời của phương pháp so sánh trong sinh học đã hình thành nên các bộ môn hình thái học so sánh, phôi sinh học so sánh và sự phát triển của các bộ môn này đã tích lũy nhiều sự kiện mâu thuẫn với quan niệm sinh vật bất biến tạo điều kiện cho sự xuất hiện tư tưởng biến hình luận. Biến hình luận là lý do cho rằng dưới tác dụng của ngoại cảnh sinh vật đã biến đổi hình dạng, loài này có thể biến đổi thành loài khác. Biến hình luận đã ra đời trong trào lưu triết học duy vật Pháp là triết học tiên tiến nhất trong thế kỷ XVIII ở Châu Âu. Denis Diderot (1713 - 1784) là người đặt cơ sở triết học cho biến hình luận ở Pháp. Ông cho rằng vật chất không đồng nhất tạo ra khoáng vật, khoáng vật là cơ sở hình thành thực vật và thực vật là nguồn gốc sản sinh ra động vật. Ông còn cho rằng ảnh hưởng của ngoại cảnh đối với sự biến đổi tổ chức cơ thể sinh vật có thể lớn đến mức làm nẩy sinh các cơ quan mới và luôn luôn biến đổi chúng. Khác với tiến hóa luận, biến hình luận cho rằng các biến đổi diễn ra theo mọi hướng bất kỳ. G.L. Buffon là người đầu tiên công khai trình bày các quan niệm về biến hình luận. Buffon đã nêu lên khả năng biến đổi của các loài sinh vật và nguồn gốc động vật từ một số ít dạng nguyên thủy ông đã gắn lịch sử giới sinh vật và lịch sử quả đất. Khi quả đất nguội lại trong lòng đại dương có các phân tử sống (hữu cơ) khác với phân tử chết (vô cơ). Phân tử sống được hình thành từ phân tử chết dưới tác dụng của nhiệt độ và ánh sáng. Các hạt vật chất sống tác dụng với nhau tạo nên vố số các dạng sinh vật, chúng tiếp tục tác dụng nữa tạo nên các biến hình. Ðầu tiên xuất hiện sinh vật thủy sinh như ốc, cá về sau xuất hiện muôn vàn sinh vật do khí hậu, thức ăn, khác nhau và sự lai giống. Ngoại cảnh có thể biến loại này thành loại khác. Ông còn cho rằng ngựa và lừa có chung nguồn gốc. Thời gian cũng đóng vai trò quan trọng, là người thợ vĩ đại của thiên nhiên. Giữa thế kỷ thứ XVIII, một nhà khoa học Pháp ông Pierre de Maupertuis đã có quan niệm rõ ràng về các quá trình đột biến và chọn lọc. Một mặt các sinh vật có thể biến đổi ngẫu nhiên qua nhiều thế hệ, mặc khác các biến đổi có lợi có thể duy trì và tích lũy, những cá thể không thích nghi bị hủy diệt. TheGioiEbook.com
  • 40.
    Lược sử sinhhọc 40 Ông nội của Darwin là Erasme Darwin dựa vào các quan sát khác nhau cũng nêu lên lý thuyết tiến hóa và ông được coi là người đi trước Lamarck. Nhiều nhà triết học duy vật thời bấy giờ đấu tranh tích cực cho các quan điểm về sự biến đổi của thế giới sinh vật. Họ có quan điểm duy vật máy móc, coi con người như một cái máy, hệ cơ xương như đòn bẩy, tim như một cái bơm. Tuy nhiên thời bấy giờ các thế lực tôn giáo vẫn còn mạnh. Các thế lực tôn giáo ở trường Sorbonne của Pháp đã buộc Buffon phải đăng bức thư xin lỗi và phủ nhận các quan điểm của mình. Sau đó nhà tự nhiên học người Pháp Lamarck được coi là người đầu tiên nêu lên học thuyết tiến hóa một cách hệ thống và đầy đủ nhất trong tác phẩm Triết học động vật (Philosophie zoologique - 1809). Ông đã trình bày từ nguồn gốc sự sống đến nguồn gốc con người. Lamarck mang các quan điểm triết học của tự nhiên thần luận cho rằng trong thiên nhiên tất cả đều phát triển theo các quy luật tự nhiên, mà các quy luật này được thiết lập từ đầu khi Chúa sáng tạo ra thế giới. Nhưng người đầu tiên hiểu rõ cơ chế tiến hóa và đã củng cố nhận thức cho các nhà sinh học là Charles Darwin a. Sơ lược tiểu sử của Charles Darwin (1809 - 1882): Charles Darwin sinh ngày 12.2 .1809 ở nước Anh tại Shrewsbury. Từ 7 tuổi đến 14 tuổi (năm 1825) ông học ở trường địa phương, thuộc loại bình thường. Năm 16 tuổi rất ham săn bắn thu thập khoáng vật và côn trùng. Tháng 10 năm 1825 Cha Darwin gởi ông đến Ðại học Edinbourg học y. Darwin không say mê y học mà thích các môn học tự nhiên như động vật học, thực vật học, địa chất học. Thấy con khó trở thành bác sĩ cha Darwin khuyên học làm Linh mục. Ở tuổi 19, ông vào học Ðại học Cambridge, khoa thần học. Ở đây tình cờ ông quen nhà thực vật học John Henslow, sau này giới thiệu ông đi thám hiểm trên tàu Beagle. Như vậy chuyến đi trên con tàu gần như ngẫu nhiên đối với Darwin, nhưng đã cung cấp cho ông lượng thông tin lớn làm đảo lộn tư duy của nhiều thế hệ trước ông. Về sau Darwin đã viết rằng: Cuộc hành trình của Beagle là sự kiện quan trọng nhất trong đời tôi, nó xác định tất cả đời tôi. Cuộc hành trình kéo dài 5 năm từ tháng 12 năm 1831 đến tháng 10.1836. Khi ra đi ông mới 22 tuổi nhưng khi trở về là 27 tuổi. Tàu Beagle vượt Ðại tây Dương có dừng lại ở mũi xanh (Cap Vert) đi dọc bờ biển Ðông và Tây Nam Mỹ, qua đảo Ðất lửa (Terre de Feu), vượt Thái Bình Dương. Tàu dừng lại ở quần Ðảo Galapagos. Quần đảo này có 12 đảo lớn và hàng trăm đảo nhỏ, chúng cách Nam Mĩ vùng xích đạo khoảng 1000km. Một điều ngạc nhiên là có một số lượng nhiều rùa lớn . Các động vật ở đây có ý nghĩa quan trọng đối với tư duy của Darwin và sự tiến hóa. Tàu Beagle tiếp tục đi về phía tây thăm Tahiti, tân Tây Lan, Úc và Tasmanie, các đảo Maldives ở Ấn độ Dương, Ðảo Maurice, Sainte Hélène, Ascension và cuối cùng trở lại Brasil, rồi quay về Anh. TheGioiEbook.com
  • 41.
    Lược sử sinhhọc 41 Suốt năm năm hành trình, Darwin tỏ ra là một nhà tự nhiên học có tài; nhờ có ông tham gia nên cuộc khảo sát này trở thành cuộc khảo sát quan trọng nhất trong lịch sử sinh học. b.) Công trình nghiên cứu của Darwin: I. CHỌN LỌC TỰ NHIÊN: . Khi đi dọc bờ biển phía Nam châu Mỹ, ông không thể không chú ý tới các loài động vật và thực vật thay đổi tiệm tiến và loài này chỉ khác loài kia một cách không đáng kể. Darwin đã tiến hành khảo sát diệu kỳ nhất trong một tuần khi con tàu đậu ở quần đảo Galapalos cách bờ biển Equater hàng nghìn cây số. Ở đó ông đã nghiên cứu một nhóm chim mà ngày nay gọi là Bạch Yến Darwin. Darwin giả thiết là xưa có một loài Bạch Yến ở một lục địa nào đấy đến sống ở những đảo này và dần dần từ thế kỷ này sang thế kỷ khác đã diễn ra sự biến đổi loài đầu tiên ấy thành những loài hiện đang sống. Nhóm chim thứ nhất phát triển khả năng ăn một loại hạt, nhóm thứ hai: ăn một loại hạt khác và nhóm thứ ba ăn sâu bọ. Tùy thuộc vào phương thức sống ở mỗi nhóm chi mà mà hình thành một loại mỏ chuyên hóa có kích thước và cấu tạo đặc trưng. Vì vậy loài Bạch Yến tổ tiên đã chọn đảo Galapalos là vùng đất có dân cư thưa thớt làm nơi có những điều kiện thích nghi cho sự hình thành nhiều biến dị mà trên đất liền không thể xảy ra được. Nhưng có một yếu tố chính vẫn chưa được giải thích: cái gì đã gây nên những thay đổi tiến hóa đó? Cái gì đã bắt loài Bạch Yến ăn hạt biến thành loài Bạch Yến ăn sâu bọ? Darwin không thừa nhận giả thuyết của Lamarck. Nếu theo giả thuyết ấy thì Bạch Yến ăn sâu bọ là do ngẫu nhiên, rồi quen dần với loại thức ăn này và đã di truyền lại cho đời sau khả năng đồng hóa cao hơn và xu thế dẫn tới sự biến đổi tương ứng các cơ quan được tập luyện (ví dụ: mỏ). Nhà bác học đã hiểu rằng trong điều kiện tự nhiên, ngay từ thời đại đồ đá mới loài người đã biết dựa vào tính biến dị của thực vật và động vật để lựa chọn loại bỏ những loại cây trồng và giống vật nuôi. Ông đã kết luận là những động vật và thực vật thích nghi hơn sẽ đẻ nhiều hơn những động vật và thực vật kém thích nghi. Nhưng ông vẫn chứa biết quy luật tác động của động vật tự nhiên. Hai năm sau khi trở về Anh ông đã đọc cuốn sách Thí nghiệm về quy luật dân số hoặc là sự trình bày tác động của quy luật dân số đối với sự phồn vinh của loài người trước kia và ngày nay, kèm theo những phụ trương của một số nghiên cứu về triển vọng bài trừ hoặc giảm thiệt hại cho loài người do Tomax Roboc Manthus (1766 - 1834), nhà kinh tế học người Anh viết trước đó 40 năm. Khi thừa nhận dân số xã hội loài người lúc nào cũng tăng nhanh so với sự tăng sức sản xuất các tư liệu sinh tồn, Manthus đã biện bạch cho những nhân tố làm giảm dân số là nạn đói, dịch bệnh và chiến tranh. TheGioiEbook.com
  • 42.
    Lược sử sinhhọc 42 Darwin đã áp dụng quan điểm Manthus về điều hòa dân số do thiếu thức ăn và đi đến kết luận rằng trong thiên nhiên, trước hết, những cá thể không có ưu thế đấu tranh sinh tồn sẽ bị diệt vong. Ví dụ: những chim Bạch Yến đầu tiên sinh sản tự do trên đảo Galapalos khi còn trữ lượng thức ăn. Một số chim Bạch Yến trước hết là những con yếu hơn và ít khả năng kiếm hạt hơn sẽ bị đói. Do chúng phải chuyển sang ăn những hạt to và rắn hơn, thậm chí nuốt cả sâu bọ. Những con chim không có khả năng tìm loại hạt đầu vì đói sẽ phải đẻ thưa hơn. Trong khi đó những con chim Bạch Yến kiếm được nguồn dự trữ thức ăn mới chưa có loài nào đụng tới cho dù chúng rất không quen ăn thì sẽ vẫn sinh sản rất nhanh. Nói một cách khác, ảnh hưởng của môi trường tạo điều kiện thuận lợi để nảy sinh những tính trạng khác biệt và phân ly những tính trạng đó, cho tới khi nào những loài độc lập được hình thành - chính những loài này sẽ khác nhau và khác với tổ tiên chung của chúng. Có thể cho rằng chính thiên nhiên đã thực hiện việc lựa chọn những cá thể có sức chịu đựng dẻo dai hơn và thông qua con đường chọn lọc tự nhiên sự sống đã được phân nhánh thành vô số dạng sinh vật. Darwin chú ý tới sự chọn lọc giới tính: những con vật cái thích những con đực có màu sắc rực rỡ nhất. Có lẽ bằng con đường này xuất hiện những con công đẹp mã và kỳ lạ. Darwin còn chú ý đến các cơ quan thoái hóa mà trước kia có lẽ hoàn toàn không phải là vô ích cho động vật. Chẳng hạn những mẩu xương còn lại của cá voi và rắn, xưa kia dùng làm những bộ phận của đai chậu và chân sau. Ðiều đó buộc người ta phải giả thiết cá voi và rắn là con cháu của các loài động vật đi bằng bốn chân. Darwin là nhà nghiên cứu đặc biệt có lương tâm, ông đã thu nhập và phân loại các sự kiện rất lâu và rất thận trọng. Chỉ đến năm 1844, ông mới bắt đầu cầm bút, nhưng suốt 10 năm ông vẫn chưa trình bày công khai học thuyết của mình. Cùng thời đó có nhà nghiên cứu người Anh khác là Anfret Ratxen Oalax (1823 - 1913) cũng nghiên cứu vấn đề ấy. Giống như Darwin, ông đã dành một phần lớn cuộc đời vào các cuộc du lịch. Năm 1848 - 1852 ông đã đến Nam Mỹ và năm 1854 ông đã tới quần đảo Mã Lai. Ông chú ý tới những sai khác giữa các loài thú Châu Á, và Châu Úïïc. Tiếp đó , khi nghiên cứu phân bố địa lý của các loài, Oalax chứng minh là dọc theo quần đảo Mã Lai - eo biển giữa các đảo Bocneo và Senlecde cũng như Bali và Lomber có đường ranh giới (đến nay được gọi là đường ranh giới Oalax) chia khu hệ động vật của vùng này ra làm hai phần: Châu Á và Châu Úïc. Từ đó xuất hiện sự phân chia động vật thành nhóm động vật lục địa và á lục địa. Oalax nhận thấy thú của Châu Úïc giữ tính nguyên thủy hơn nhiều và khả năng sinh sống thấp kém hơn thú châu Á, và cho rằng trong bất cứ sự cạnh tranh nào cái chết cũng rình mò chúng. Lý do mà các loài thú châu Úïc vẫn tồn tại, có lẽ, là ở châu Úïc và các hòn đảo gần đó đã tách khỏi lục địa châu Á trước khi những loài thú Châu Á hiện nay hình thành bằng con đường TheGioiEbook.com
  • 43.
    Lược sử sinhhọc 43 chọn lọc tự nhiên và gửi cho Darwin bài báo trình bày những cơ sở của học thuyết chọn lọc (khi đó ông chưa hề biết Darwin cũng đang nghiên cứu vấn đề này). Sự trùng hợp về quan điểm đó làm cho Darwin sửng sốt. Theo đề nghị của Laien và các nhà bác học khác, người ta xuất bản cùng một lúc công trình của Darwin và Oalax vào năm 1858 trong tạp chí khoa học của hội Linnaeus ở LonDon. Ðến năm sau, cuối cùng, Darwin đã xuất bản cuốn sách Nguồn gốc các loài bằng con đường chọn lọc tự nhiên, hay là Sự bảo tồn những loài có ích trong cuộc đấu tranh sinh tồn, gọi tắt là Nguồn gốc các loài . Giới khoa học chào đón cuốn sách ấy ra đời. Số sách in ra lần đầu 1.250 cuốn đã bán hết trong vòng một ngày. Cuốn sách được tái bản nhiều lần và đến nay, một trăm năm trôi qua, yêu cầu đối với cuốn sách đó hãy còn. II. CUỘC ÐẤU TRANH SINH TỒN: Chắc chắn Nguồn gốc các loài chiếm vị trí quan trọng nhất trong lịch sử sinh học. Nhờ qua điểm tiến hóa về chọn lọc tự nhiên của học thuyết Darwin mà nhiều ngành khoa học đã có suy nghĩ mới để giải thích hợp lý những tài liệu tích lũy được về phân loại học, phôi sinh học, giải phẩu học so sánh, cổ sinh vật học. Thế là sinh học đã có cơ sở lý luận khoa học. Học thuyết này lật đổ những khái niệm được người xưa rất tôn trọng và đặc biệt đánh đổ quan niệm thượng đế sáng tạo ra thế giới và loài người. Thậm chí những người vô thần cũng không có cảm tình với ý nghĩ cho rằng vương quốc tươi đẹp của sự sống và bản thân của con người phải mù quáng chịu ơn Thương Ðế về sự tồn tại của mình trên trái đất này. Nhưng học thuyết Darwin còn nhiều điểm khác khó giải thích được. Ở nước Anh, học trò của Cuvie là nhà động vật học Risa Oen (1804 - 1892) đã đứng về phía đối lập với thuyết Darwin. Cũng như thầy của mình, Oen là chuyên gia cỡ lớn về việc dựng lại những động vật đã chết dựa vào những di tích hóa thạch. Oen không chống lại những quan điểm tiến hóa, nhưng chống lại tính ngẫu nhiên trong quá trình tiến hóa. Ông hiểu sự tiến hóa là biểu hiện một số kích thích bên trong.. Ở Pháp, tại đây uy tín của Civie bao trùm lên các nhà sinh học hàng mấy chục năm, lúc đầu chủ nghĩa Darwin không có tiếng vang lớn. Nhưng ở Ðức nó đã tìm được mãnh đất tốt, nhà nghiên cứu tự nhiên học Erns Henric Hecken (1834 - 1919) chẳng những là người kế tục Darwin mà trong một số mặt còn đi xa hơn Darwin. Ở Mỹ có Axa Gray, nhà thực vật học kiêm hoạt động tôn giáo nổi tiếng là người theo học thuyết Darwin. Người chống lại Gray là nhà nghiên cứu tự nhiên Thụy sĩ Jean Louis Rudonf Agssiz (1807 - 1873). Ông là người rất nổi TheGioiEbook.com
  • 44.
    Lược sử sinhhọc 44 tiếng nghiên cứu toàn diện nhũng loài cá hóa thạch. Agssiz đã nghiên cứu nhiều về băng hà và chứng minh sự có mặt của thời kỳ băng hà trong lịch sử trái đất. Năm 1846, Agssiz sang Mỹ để giảng bài, nhưng rồi lưu lại đó vì say mê với thiên nhiên Bắc Mỹ. Agssiz đã tìm thấy ở tất cả mọi nơi trên nước Mỹ những dấu vết của thời kỳ băng hà cổ xưa. Ông đã đi đến kết luận rằng hàng nghìn năm trước đây, những vùng rộng lớn trên bề mặt của Trái đất đã bị một lớp băng bao phủ. Thời kỳ băng hà (hiện nay người ta đã biết có bốn thời kỳ băng hà, kéo dài khoảng nữa triệu năm trước đây) đã phủ nhận thuyết đồng điệu của Hietance và Laience. Trong khi giải thích những thời kỳ băng hà cổ, Agssiz tỏ ra là người theo thuyết tai biến của Cuvie. Cho đến tận cuối đời, ông vẫn không thừa nhận học thuyết Darwin và là người bảo vệ tích cực cho quan niệm Thượng Ðế sáng tạo ra thế giới. III . NGUỒN GỐC LOÀI NGƯỜI: Tất nhiên chỗ yếu nhất của học thuyết Darwin là khâu áp dụng vào việc giải thích loài người. Darwin đã bỏ qua vấn đề ấy trong Nguồn gốc các loài, còn Oalas, đồng tác giả của thuyết chọn lọc tự nhiên đã kiên quyết khẳng định rằng loài người không phụ thuộc vào những biến đổi tiến hóa (về sau ông theo thuyết duy tâm). Tuy hoàn toàn không logic nếu cho rằng tất cả các loài đều tiến hóa trừ loài người. Và thật vậy, dần dần tích lũy được nhiều sự kiện xác nhận rằng loài người cũng bị lôi cuốn vào trong quá trình tiến hóa. Năm 1846, nhà khảo cổ học Pháp Jac Buse de Pecto (1788 - 1868) đã phát hiện ra những cái rìu ở miền Bắc nước Pháp trong lớp đất có tuổi ước tính hàng nghìn năm. Hiển nhiên là những cái rìu đó không phải là vật có nguồn gốc tự nhiên mà chỉ có loài người mới có thể chế tạo ra chúng. Ðây là bằng chứng đầu tiên chứng tỏ là chẳng những tuổi của trái đất mà kể cả tuổi của loài người đã vượt quá 6 nghìn năm, điều đó trái ngược với kinh thánh. Song những nhà sinh học Pháp chịu ảnh hưởng của Cuvie vẫn từ chối không công nhận các phát hiện ấy, mặc dù vào những năm 50 của thế kỷ XIX các nhà khảo cổ học đã khám phá ra những công cụ lao động còn cổ hơn nhiều. Năm 1859, một số nhà bác học Anh, sau khi đi xem nơi khai quật của Buse de Pecto đã tuyên bố ủng hộ Buse de Pecto. Bốn năm sau nhà địa chất học Laien đã sử dụng những khai quật của Buse de Pecto để xuất bản cuốn sách Những bằng chứng địa chất về tính chất cổ xưa của loài người . Trong cuốn sách đó không những ông bảo vệ quan điểm của Darwin mà còn áp dụng những quan điểm ấy đối với loài người. Ngay cả Hecli cũng xuất bản cuốn sách ủng hộ quan điểm đó. TheGioiEbook.com
  • 45.
    Lược sử sinhhọc 45 Sau đó ít lâu, đã ra mắt công trình nghiên cứu lớn thứ hai của DarwinNguồn gốc loài người và sự chọn lọc giới tính (1871), cuốn sách này công khai tuyên bố sự kiện tiến hóa của loài người. Những cơ quan thô sơ của loài người được coi là các bằng chứng của sự biến đổi tiến hóa. Ruột thừa - phần còn lại của ruột mà trong đó thức ăn được tích lại và biến đổi dưới tác dụng của vi khuẩn; bốn đốt xương cùng xưa kia là một bộ phận của đuôi; những cơ tai không cử động được do kết quả di truyền từ tổ tiên mà trước kia những cơ đó không làm cho tai vẫy được ... Mùa hè năm 1856 ở Ðức, trong thung lũng Neathertan gần làng Ðuxenđơf, người ta đã phát hiện ra xương và sọ người. Những di vật này đã tìm thấy ở các lớp đất có hàng nghìn năm tuổi. Các cuộc tranh luận nổ ra. Phải chăng những mẩu xương đó là những tổ tiên cổ xưa của loài người hiện đại hay là những mẫu xương của người rừng bị biến dạng do họ mang những bệnh về xương? Ðặc biệt thầy thuốc người Ðức là Rudolf Virchow (1821- 1902), là người kịch liệt chống lại học thuyết Darwin thì cho rằng đó là bộ xương của người già, lúc trẻ bị bệnh còi xương và lúc già bị bệnh phong; nhưng người sáng lập ra trường phái nhân chủng học người Pháp là Pon Broca (1824 - 1880) lại khẳng định là người bệnh cũng như người khỏe mạnh ngày nay không thể có cái sọ như chiếc sọ đã phát hiện được, những di vật ở người Neanthertan chính là dạng nguyên thủy của loài người khác hẳn loài người hiện đại. Ðể giải quyết cuộc tranh luận ấy cần phải tìm ra những di vật bằng xương của những dạng trung gian giữa người và khỉ hình người. Vào thời gian ấy người ta đã phát hiện ra những khâu trung gian trong số những động vật hóa thạch. Năm 1861, viện bảo tàng Anh đã tìm kiếm được những di vật hóa thạch của một loài động vật, mà chắc chắn người ta phải xếp những di vật đó vào nhóm chim cổ, vì trên đó có in hình lông chim, nhưng ở loài chim này lại có đuôi và răng giống như răng của thằn lằn. Phát hiện này được coi như là dẫn chứng tốt nhất trong tất cả các dẫn chứng có thể có khi cho rằng chim bắt nguồn từ bò sát. Tuy vậy những thăm dò kéo dài trong nhiều năm tìm kiếm khâu trung gian của quá trình tiến hóa của loài người vẫn chưa đạt kết quả. Thành công trong việc này dẫn đến nhà giải phẩu học kiêm nhân chủng học Hàlan là Eugene Dubois (1858 - 1940). Dubois cho rằng động vật hình người nguyên thủy có thể tìm thấy ở những nơi cho đến nay có nhiều vượn hình người: Hoặc ở Châu Phi, nơi cư trú của Hắc tinh tinh (Antropopithecus troglodytes) và khỉ độc Gorin (Grilla gorilla), hoặc ở Ðộng nam Châu Á, nơi ở của vượn (Hylobates) và đười ươi (Simia satyrus). Năm 1887, Dubois đã đến Xumatra tiến hành những cuộc khai quật vô hiệu quả suốt ba năm và sau đó chuyển sang nghiên cứu ở Java. Chính ở Java, Dubois đã tìm được một nắp xương sọ, xương đùi và hai chiếc răng chắc chắn thuộc về người nguyên thủy. Nắp xương sọ này lớn hơn rất nhiều so với bất cứ nắp xương sọ của một con vượn hiện đại TheGioiEbook.com
  • 46.
    Lược sử sinhhọc 46 nào, nhưng lại bé hơn khá nhiều so với bất cứ sọ người nào hiện đang sống. Ông cho rằng loài vượn người (Pithecantropus erectus) đi bằng hai chân đã để lại di vật đó. Năm 1894, Dubois xuất bản một tác phẩm lớn, trong đó mô tả tỷ mĩ những phát hiện của ông. Thế là những cuộc tranh luận giữa các nhà bác học lại nổ ra. Nhưng những phát hiện tương tự đã xuất hiện ở trung Quốc, Châu phi và ngày nay chúng đã biết được một số khâu trung gian nên không có bất cứ cơ sở nào để hoài nghi về sự kiện tiến hóa của loài người và về tiến hóa nói chung mặc dù ở thế kỷ XX có nhiều quan niệm chống tiến hóa. Ngày nay khó hình dung được có một nhà bác học chân chính nào lại ủng hộ quan điểm chống tiến hóa. TheGioiEbook.com
  • 47.
    Lược sử sinhhọc 47 CHƯƠNG VII: NGUỒN GỐC CỦA DI TRUYỀN HỌC I. ĐIỂM YẾU TRONG HỌC THUYẾT DARWIN II. ĐẬU HÀ LAN CỦA MENDEL III. ĐỘT BIẾN IV. THỂ NHIỂM SẮC I . ÐIỂM YẾU TRONG HỌC THUYẾT DARWIN Trong suốt thời gian dài, quá trình truyền lại những yếu tố di truyền cho đời con cháu vẫn là vấn đề hoàn toàn khó hiểu. Vào cuối thế kỷ XVII sự phát hiện ra tinh trùng đã gây nên một cuộc tranh luận lớn. Một số người khẳng định rằng cái phôi sau này đã hoàn toàn nằm trong tế bào trứng và sự thụ tinh chỉ là bước nhảy vọt của quá trình phát triển. Một số người khác cho rằng cái phôi sau này được chứa đựng trong tinh trùng còn tế bào trứng chỉ đảm bảo việc nuôi cái phôi phát triển. Nói thế nào đi nữa, họ đều nhất trí với nhau ở điểm chỉ có một trong hai cá thể cha hoặc mẹ là mang những yếu tố di truyền. Mãi đến giữa thế kỷ XVIII, do kết quả của việc quan sát những đứa trẻ sinh ra từ những cuộc hôn nhân tạp giao ở người và việc nghiên cứu hình dạng bên ngoài của con la bất thụ, người ta khẳng định rằng những tính trạng được di truyền xuất phát từ cả cha lẫn mẹ. Pie Lui Moro Mopectuy (1698 - 1759) nêu ra một thuyết lá các tính trạng di truyền cho đời con cháu được hình thành và được quy định bởi các phần tử giống của cả cha và mẹ. Ngay ở thế kỷ XIX người ta vẫn chưa có khái niệm đúng đắn về cơ chế di truyền. Chính vì thế mà học thuyết tiến hóa thường được ứng dụng một cách thành công. Spenxe cho rằng có khả năng thay đổi nhanh chóng đạo đức của loài người; còn Gantơn thì cho rằng cải tạo nòi giống người bằng cách chọn lọc những cặp cha mẹ là công việc không phức tạp lắm. Những quan điểm tương tự của các nhà sinh học cũng được giải thích về thực chất là do thiếu kiến thức về bản chất cơ chế di truyền. Ðó là một khâu yếu nhất trong học thuyết Darwin. Nhà thực vật học Ðức là Car Vinhem Negeli (1817 - 1891) đã nhận rõ rằng tìm một dẫn chứng chính xác cho việc lấy trung bình cộng và những hậu quả của nó là việc làm phức tạp như thế nào. Ông cho rằng những biến đổi tiến hóa hướng theo một khía cạnh nhất định là do một bước nhảy vọt bên trong nào đó quyết định. II . ÐẬU HÀLAN CỦA MENDEL TheGioiEbook.com
  • 48.
    Lược sử sinhhọc 48 Nhờ những công trình của nhà tự nhiên học Tiệp Khắc Gego Mendel (1822 -1884) vấn đề trên đã được giải quyết. Mendel nghiên cứu cả toán học lẫn thực vật học. Từ năm 1856, trải qua 9 năm, ông nghiên cứu những dấu hiệu di truyền và dùng phương pháp thống kê để chỉnh lý kết quả. Nhà bác học đã phải hoàn toàn tin rằng chỉ có các dấu hiệu của cha hoặc mẹ được di truyền lại mà thôi, vì thế ông tiến hành tự thụ phấn cho các thực vật khác nhau một cách rất thận trọng, ông thu những hạt của từng cây tự thụ phấn một cách rất chính xác, trồng riêng rẽ chúng và nghiên cứu thế hệ mới. Do kết quả của các thí nghiệm ấy, Mendel đã phát hiện thấy những cây đậu Hà lan lấy từ những cây đậu lùn thì thế hệ đầu và ngay cả những thế hệ tiếp theo vẫn chỉ cho những cây đậu lùn. Như vậy những cây đậu lùn là một dòng thuần. Những cây đậu cao thì biểu hiện theo một cách khác. Một số (hơn 1/3) là dòng thuần từ thế hệ này sang thế hệ khác chỉ cho những cây đậu cao. Số hạt còn lại thì một số cho những cây đậu cao, một số cho những cây đậu lùn. Thêm vào đó, những cây đậu cao bao giờ cũng nhiều hơn những cây đậu lùn. Rõ ràng có hai loại đậu cao - một loại thuộc dòng thuần và một loại thuộc dòng không thuần (tạp). Mendel tiếp tục thí nghiệm. Ông lai những cây đậu lùn thuần với những cây đậu cao dòng thuần và thấy rằng mỗi hạt lai cho một cây cao. Hình như những tính trạng lùn đã biến mất. Sau đó tiến hành tự thụ phấn cho từng cây lai, Mendel đã nghiên cứu những hạt thu được. Tất cả những cây lai là dòng không thuần. Gần 1/4 hạt đậu cho những cây lùn, 1/4 cho những cây cao dòng thuần; một nữa còn lại cho những cây cao dòng thuần; một nữa còn lại cho những cây cao thuộc dòng không thuần . Mendel giả định rằng mỗi một cây đậu mang hai yếu tố xác định một tính trạng nào đó, trong trường hợp này là chiều cao. Một yếu tố có ở hạt phấn, còn yếu tố kia ở noãn. Sau khi thụ tinh, thế hệ mới đã mang cả hai yếu tố (nếu tiến hành lai hai cây thì có cả yếu tố của cha và mẹ). Ở những cây lùn chỉ có yếu tố lùn. Khi tổ hợp các yếu tố này lại bằng con đường thụ phấn chéo hoặc tự thụ phấn thì chỉ nhận được những cây lùn. Những cây cao thuộc dòng thuần chỉ chứa những yếu tố cao, và tổ hợp của chúng chỉ cho những cây cao. Khi lai những cây cao dòng thuần với những cây lùn thì các yếu tô cao và lùn được tổ hợp lại và thế hệ sau là thế hệ lai. Tất cả những cây lai sẽ cao vì yếu tố cao là yếu tố trội và đã che dấu tác động của yếu tố lùn . Song yếu tố lùn không biến mất mà vẫn còn giữ lại. TheGioiEbook.com
  • 49.
    Lược sử sinhhọc 49 Mendel chứng minh rằng theo kiểu trên, người ta có thể giải thích sự di truyền của bất cứ một tính trạng nào; thêm vào đó đối với những tính trạng được nghiên cứu việc lai hai tính cực đoan với nhau không dẫn đến sự pha trộn tính di truyền - mỗi một dạng biến dị được bảo tồn và không đổi; nếu dạng biến dị đó đã lặn đi trong thế hệ này sẽ xuất hiện ở thế hệ sau. Người ta không dễ dàng loại trừ đi những tính trạng không mong muốn như quan niệm ban đầu. Tính trạng đó không xuất hiện ở thế hệ này thì có thể phát hiện thấy ở thế hệ sau. Sự sinh sản đi đôi với sự chọn lọc- quá trình này tế nhị và lâu dài hơn điều Ganton đã suy nghĩ. Nhưng mọi người vẫn chưa chuẩn bị đầy đủ ý kiến để đánh giá những sự kiện trên. Khi mô tả tỉ mỉ các kết quả nghiên cứu của mình, Mendel hy vọng được nhà thực vật học có tên tuổi chú ý và hứa hẹn ủng hộ ông. Vì thế, vào đầu những năm 60 của thế kỷ XIX, Mendel đã gởi công trình của mình cho Negeli. Negeli đọc bản thảo đó với vẻ rất lạnh nhạt; ông không có chứa một chút ấn tượng nào đối với thuyết dựa trên sự tính tóan ở những cây đậu Halan. Ông ưa chuộng chủ nghĩa thần bí rắc rối và lắm điều đặc trưng cho thuyết trực sinh của ông. Thất bại đã làm Mendel ngã lòng. Năm 1866 ông đã công bố bài báo của mình nhưng không tiếp tục nghiên cứu nữa. Mặc dù vậy bài báo đó không lôi cuốn người đương thời, đặc biệt là Negeli không ủng hộ cho Mendel. Ðến nay ta hoàn toàn có quyền gọi Mendel là người sáng lập ra thuyết về những cơ chế di truyền, hiện nay được gọi là di truyền học, nhưng thời đó không ai chấp nhận và chính Mendel cũng không dám tự nhận. III . ÐỘT BIẾN Nhà thực vật học Hàlan Hugo de Friz (1848 - 1935) cũng thuộc phái những người nói về những bước nhảy vọt trong tiến hóa. Trên một đồng cỏ hoang, cái đập vào mắt ông là một bụi cây rậm - loại cây trước đó không lâu được mang từ Châu Mỹ về Hàlan. Con mắt quan sát của nhà thực vật học nhận thấy một số cây trong những cây đó có hình dạng bên ngoài rất khác nhau, mặc dù có lẽ chúng có cùng tổ tiên chung. Ông đem trồng bụi cây ấy trong vườn và chăm sóc riêng từng dạng cây đó, dần dần Hugo đi đến kết luận như Mendel đã nghiên cứu trước ông nhiều năm: những đặc điểm có thể di truyền từ thế hệ này sang thế hệ sau. Hugo gọi những biến đổi ngẫu nhiên đó là đột biến (từ tiếng la tinh mutatio - sự biến đổi), và ông quyết định quan sát sự tiến hóa nhảy vọt của loài. Thực ra những biến đổi đó không liên quan đến những biến đổi của bản thân những yếu tố di truyền. Nhưng sau đó chẳng bao lâu, người ta nghiên cứu cả những đột biến thực sự. Ví dụ: Ðột biến chân ngắn của cừu xẩy ra ở nước Anh vào năm 1791. Cừu chân ngắn thậm chí không thể nhảy qua được những hàng rào rất thấp. Thông thường qua những quan sát của mình, những người chăn nuôi không TheGioiEbook.com
  • 50.
    Lược sử sinhhọc 50 rút ra được những kết luận lý thuyết; còn các nhà bác học, rất tiếc họ thường không sát với thực tiễn chăn nuôi. Và cuối cùng, chỉ có Hugo mới đặt ra trước giới khoa học những hiện tượng đó. Khoảng năm 1900 khi chuẩn bị công bố những phát hiện của mình và khi xem xét các công trình cũ về vấn đề này, Hugo rất ngạc nhiên khi thấy trước đó 30 năm trong bài báo của Mendel đã đề cập tới vấn đề này rồi. Hai nhà thực vật học Car Eric Coren (1864 - 1933) người Ðức và Eric Semac (1871) người Aïo cũng năm ấy đã đi đến kết luận rất giống Hugo, dù rằng họ không có liên hệ gì với ông. Và từng người khi xem lại các công trình cũ, đều phát hiện ra bài báo của Mendel. Thế là cả ba người: Hugo, Coren, Semac đã công bố những công trình nghiên cứu của mình năm 1900 và mỗi người khi trích dẫn công trình nghiên cứu của Mendel họ đánh giá về những công trình nghiên cứu của mình như việc xác nhận giản đơn các kết luận của Mendel. Vì vậy, ngày nay chúng ta mới nói về được các quy luật di truyền theo Mendel. Các quy luật này kết hợp với phát hiện của De Frizo đã vẽ được bức tranh về sự xuất hiện và bảo tồn biến dị. Như vậy điểm yếu trong học thuyết Darwin đã được khắc phục và sau khi nhà bác học người Anh là Ronan Fisher (1890 - 1962) trong cuốn sách học thuyết di truyền của chọn lọc tự nhiên (1930) chứng minh học thuyết chọn lọc của Darwin và di truyền học của Mendel cần gộp lại thành một học thuyết tiến hóa duy nhất, đã đạt được những thành tích nổi bật nhất. Trong những công trình nghiên cứu của Julian Hecli (sinh năm 1887) người Anh và Simson ( sinh năm 1902) người Mỹ đã chứng minh rằng chọn lọc là yếu tố quan trọng hơn trong quá trình tiến hóa so với đột biến. IV . THỂ NHIỄM SẮC Ðến năm 1900, những định luật Mendel đã thu được ý nghĩa rất lớn có liên quan tới những phát minh mới và quan trọng trong lãnh vực nghiên cứu tế bào. Vào thế kỷ thứ XVIII và đầu thế kỷ XIX ngay khi sử dụng kính hiển vi cải tiến, người ta có thể nhìn được rất ít cái trong tế bào. Tế bào là một vật thể khá trong và khi quan sát, người ta thấy tế bào gần giống một giọt nước tương đối có đường nét rõ ràng. Các nhà sinh học đành phải thỏa mãn với sự mô tả hình dạng bên ngoài và kích thước của tế bào. Thật vậy đôi khi người ta nhìn thấy được ở trung tâm của tế bào - một vật thể hơi đặc hơn (ngày nay người ta gọi là nhân tế bào). Năm 1831, nhà thực vật học Scotlen, Robert Brown (1773 - 1852), lần đầu tiên đã giả định rằng nhân tế bào là thành phần bắt buộc phải có đối với mỗi một tế bào. TheGioiEbook.com
  • 51.
    Lược sử sinhhọc 51 Bảy năm sau, Sleiden, trong học thuyết tế bào của mình đã quy cho nhân tế bào có vai trò rất quan trọng. Ông liên hệ với sự sinh sản của tế bào khi cho rằng những tế bào mới sinh ra từ bề mặt của nhân. Ðến năm 1846, Negeli đã chứng minh điều đó là không đúng. Nhưng trực giác chỉ có phần nào tác động tới Sleiden: nhân thực sự có liên quan đến sự sinh sản của tế bào. Song việc nghiên cứu vai trò của nhân đòi hỏi phải có kỹ thuật mới để có thể nhìn sâu được vào tận bên trong của tế bào. Nếu chấp nhận nội dung tế bào là không đồng nhất thì có thể giả thiết là những thành phần riêng biệt của nó sẽ phản ứng khác nhau với những chất hóa học khác nhau. Qua kết quả nhuộm tế bào, có một số phần của tế bào vẫn giữ trạng thái không bắt màu, còn các phần khác thì nhuộm màu. Nhờ thuốc nhuộm, người ta có thể quan sát được những chi tiết mà trước đây không thấy được. Có thể kể ra nhiều nhà sinh học đã thực nghiệm theo hướng này, nhưng mà nhà tế bào học Ðức là Walther Flemming (1843 - 1905) đã đạt thành tựu xuất sắc nhất, ông đã nghiên cứu cấu tạo tinh vi của tế bào động vật và nhờ những phương pháp cố định và thuốc nhuộm do ông tạo ra, ông đã phát hiện ra rằng những phần tử dễ bắt màu là những phần tử phân bố tản mạn trong nhân tế bào, chúng nổi rất rỏ trên nền không màu. Flemming gọi những phần tử bắt màu đó là: chất nhiễm sắc (từ tiếng Hylạp: Chroma - màu sắc). Năm 1887, nhà tế bào học Bỉ là Edua van Beneden (1846 - 1910) đã chứng minh rõ ràng hai đặc điểm quan trọng của thể nhiễm sắc. Thứ nhất: số lượng thể nhiễm sắc trong các tế bào khác nhau của một sinh vật là hằng định, nghĩa là mỗi loài được đặc trưng bởi một bộ thể nhiễm sắc( ví dụ mỗi một tế bào của người có bộ nhiễm sắc bao gồm 46 thể nhiểm sắc). Thứ hai: Khi tạo thành tế bào sinh sản - tế bào trứng và tinh trùng - thì một trong những số lần phân chia không xảy ra hiện tượng tăng gấp đôi số thể nhiễm sắc. Do đó mỗi một trứng hoặc một tinh trùng chỉ có một nửa số thể nhiễm sắc đặc trưng cho loài đó. Sự ra đời lần thứ hai của định luật Mendel buộc người ta phải có cái nhìn mới về sự nghiên cứu thể nhiễm sắc. Năm 1902, nhà tế bào học Mỹ là Oante Satorn (1876 - 1916) chú ỳ tới nhiễm sắc giống như những yếu tố di truyền theo Mendel: mỗi một tế bào có số cặp nhiễm sắc thể cố định. Có lẽ chúng có khả năng truyền những đặc điểm về thể trạng từ tế bào này sang tế bào khác, bởi vì số thể nhiễm sắc được giữ lại một cách nghiêm ngặt trong mỗi lần phân chia tế bào. Mỗi một thể nhiễm sắc tạo ra một ra một bản sao (phiên bản) giống hệt như nó để sử dụng trong tế bào mới. Trong tế bào trứng đã thụ tinh do trứng kết hợp với tinh trùng, số lượng thể nhiễm sắc (nhiễm sắc thể) ban đầu được phục hồi lại. Trải qua những giai đoạn phân chia tế bào nối tiếp nhau diễn ra trong tế bào trứng đã thụ tinh, số lượng nhiễm sắc thể vẫn duy trì một cách nghiêm ngặt cho tới tận lúc hình thành xong một cơ thể sống độc lập. Nhưng không nên quên rằng trong cơ TheGioiEbook.com
  • 52.
    Lược sử sinhhọc 52 thể mới có một nhiễm sắc thể thuộc một cặp nhiễm sắc thể mẹ (thông qua tế bào trứng) và của bố (thông qua tinh trùng). Sự phối kết các nhiễm sắc thể đó diễn ra trong từng thế hệ, có thể đưa ra ánh sáng những tính trạng lặn mà trước đó bị các tính trạng trội át đi. Về sau này những tổ hợp mới lại tạo nên mọi biến đổi mới của các tính trạng mà chúng được tăng cường do chọn lọc tự nhiên. Có lẽ, trong buổi bình minh của thế kỷ XX là bắt đầu thời kỳ hưng thịnh chưa từng thấy của học thuyết tiến hóa và di truyền học. Nhưng đó chỉ mới là giai đoạn mở màn cho những thành tựu mới còn kỳ diệu hơn về sau này. TheGioiEbook.com
  • 53.
    Lược sử sinhhọc 53 CHƯƠNG VIII: SỰ CÁO CHUNG CỦA SINH LỰC LUẬN I. ĐẠM VÀ CHẾ ĐỘ ĂN UỐNG II. PHƯƠNG PHÁP ĐO NHIỆT III. SỰ LÊN MEN IV. ENZIM I. ÐẠM VÀ CHẾ ÐỘ ĂN UỐNG Ở thế kỷ XIX, những thành tựu của các nhà hóa học hữu cơ là sự tuyên chiến chủ yếu đối với sinh lực luận. Dựa vào phân tử Protit, những người sinh lực luận mưu đồ lập phòng tuyến chống lại sự tấn công mãnh liệt ấy. Và hầu như cho đến cuối thể kỷ XIX họ đã bảo vệ lập trường của mình một cách có hiệu quả . Phân tử protit hết sức thu hút các nhà hóa sinh học. Lần đầu tiên nhà sinh lý học Pháp là Francois Magendie (1783 - 1855) đã chứng minh ý nghĩa to lớn của proti trong đời sống của các sinh vật. Sau chiến tranh Napoleon, đời sống của các dân tộc rất khốn khổ, trữ lượng lương thực thực phẩm không đủ. Chính phủ của các nước đã thành lập những ủy ban dưới sự lãnh đạo của Magendie để nghiên cứu vấn đề: khả năng tạo ra thức ăn có đủ chất dinh dưỡng như Jelatin từ những chất gì rẻ tiền và có thể dể kiếm. Trong những thí nghiệm của mình, Magendie (1816) đã nuôi chó bằng thức ăn không có protit (chỉ cho ăn đường, dầu ôliu và nước), kết quả là chó đã chết vì đói chất. Ông đã phát hiện ra chó không đủ kalo cần thiết và thiếu đạm - thành phần không thể thiếu được của thức ăn. Sau đó người ta cũng biết rằng không phải tất cả Protit đều có lợi như nhau: nếu chỉ có Jelatin trong khẩu phần thức ăn thì thế naò chó cũng sẽ chết. Những công trình đó đặt cơ sở cho môn dinh dưỡng học hiện đại - khoa học về dinh dưỡng và tác động của dinh dưỡng đối với cơ thể sinh vật. Khác với Gluxit và lipit, protit có nitơ (đạm). Vì thế các nhà bác học tập trung chú ý đến nitơ như là một phần không thể thiếu được đối với sinh vật. Vào những năm 40 của thế kỷ XIX, khi nghiên cứu nhu cầu ni tơ của thực vật, nhà hóa học Pháp Jean Baptit Bukxengô (1802 - 1887) đã tìm ra một số thực vật, ví dụ: cây họ Ðậu, chẳng những phát triển mạnh trên đất không chứa đạm mà còn tăng rõ rệt hàm lượng đạm trong cơ thể của chúng. Bukxengô cho rằng thực vật lấy đạm từ không khí. Hiện nay chúng ta biết rằng không phải chính thực vật hấp thu đạm từ không khí mà do các vi khuẩn cố định đạm sống trong những nốt sần ở rễ cây. Bằng những thí nghiệm sau này Bukxengô đã chứng minh động vật không thể hấp thu được đạm từ không khí mà chúng chỉ thu nhận đạm từ thức ăn. Sau khi làm chính xác những nghiên cứu của Magendie TheGioiEbook.com
  • 54.
    Lược sử sinhhọc 54 mang đặc tính định tính hơn là định lượng, Bukxengô đã tính toán hàm lượng đạm trong thức ăn và chứng minh sự phụ thuộc tỉ lệ thuận giữa tốc độ sinh trưởng của sinh vật với số lượng đạm đã được đồng hóa. Ông kết luận: thức ăn quý nhất là loại giàu đạm nhất. Nhưng với hàm lượng đạm bằng nhau thì một số thức ăn này có hiệu quả cao hơn loại thức ăn khác đối với sinh trưởng. Từ đó ta rút ra kết luận duy nhất có thể được: trong quan hệ dinh dưỡng, giá trị đạm phụ thuộc từng loại thức ăn khác nhau. Cho đến cuối thế kỷ này, nguyên nhân của sự sai khác đó vẫn chưa sáng tỏ. Ðến năm 1844, Bukxengô xác định một cách đơn thuần kinh nghiệm giá trị tương đối của thức ăn khác nhau phụ thuộc vào hàm lượng Protit. Sau đó 10 năm, nhà bác học Ðức Liebig (1803 - 1873) đã tiếp tục nghiên cứu của Bukxengô. Ông đã nghiên cứu tỉ mỉ học thuyết về giá trị toàn diện của thức ăn. Liebig là người đứng về phía duy vật và xuất phát từ lập trường đó ông đi đến việc giải quyết các vấn đề kinh tế nông nghiệp. Ông cho rằng sự nghèo dần muối khoáng là nguyên nhân giảm sút độ phì của đất đã được tiêu thụ trong một số năm. Ðể sinh trưởng thực vật cần phải hấp thụ một lượng nhỏ Natri, Kali, Canxi, phospho cần thiết lấy từ những chất hòa tan của đất. Từ xưa người ta đã biết bón phân để giữ độ màu mỡ của đất. Nhưng Liebig không đánh giá sự bón phân là thêm một lực sống nào đó, mà ông cho rằng phân chỉ bù cho đất những chất vô cơ đã bị mất đi. Thế thì tại sao lại không bón cho đất những chất khoáng tinh khiết và như thế sẽ tránh được mùi hôi thối? Liebig là người đầu tiên sử dụng rộng rãi bón phân khoáng trong nông nghiệp. Lúc đầu ông bị thất bại bởi vì ông dựa quá nhiều vào tài liệu của Bukxengô nhưng khi ông đã hiểu rằng phần lớn thực vật nhận đạm từ những hợp chất chứa nitơ hòa tan (dạng nitrat) của đất, và ông đưa những chất đó vào hợp chất của mình, lúc đó ông đã thu được loại phân bón hữu hiệu. Như vậy, Bukxengô và Liebiglà những người sáng lập ra môn nông hóa học. II. PHƯƠNG PHÁP ÐO NHIỆT Là nhà duy vật kiên định, Liebig cho rằng gluxit và lipit là chất đốt đối với cơ thể. Ðó là một bước tiến rõ rệt so với Lavoisier đã sống cách đó nửa thế kỷ. Nếu Lavoisier chỉ nói về carbon, hydro, thì bây giờ người ta có thể nói về các hợp chất chuyên hóa hơn đó là Gluxit, lipit cấu tạo từ carbon và hydro (cộng với oxy). Dĩ nhiên, quan điểm của Liebig đã kích thích các nhà bàc học khác muốn xác định nhiệt lượng mà cơ thể tiếp nhận có bằng nhiệt lượng tỏa ra khi đốt gluxit, lipit ở ngoài cơ thể hay không. Những thí nghiệm thô sơ của Lavoisier đã trả lời khẳng định về vấn đề đó. Nhưng sự cải tiến đáng kể kỹ thuật đo đạc đã đòi hỏi phải kiểm tra lại các dẫn liệu.vào những năm 60 của thế kỷ XIX, Becterlle đã dùng nhiệt lượng kế để xác định nhiệt lượng tỏa ra khi đốt. Người ta trộn lẫn chất đốt với oxy trong một cái buồng kín và TheGioiEbook.com
  • 55.
    Lược sử sinhhọc 55 làm nổ hổn hợp ấy bằng điện. Buồng kín đặt trong chậu nước. Lượng nhiệt tỏa ra được xác định bằng sự tăng nhiệt độ củanước. Ðể xác định lượng nhiệt sản sinh trong cơ thể cần phải làm một nhiệt lượng kế có kích thước đủ lớn đề có thể đặt sinh vật vào đó. Có thể tính lượng gluxit và lipit mà cơ thể đốt cháy theo lượng khí carbonic mà sinh vật giải phóng ra ngoài, và theo lượng oxy cần thiết cho cơ thể. Lượng nhiệt do cơ thể tỏa ra được xác định bằng cách đo nhiệt độ của lớp nước bao quanh nhiệt lượng kế. Lượng nhiệt ấy so sánh với lượng nhiệt mà cơ thể thu được khi đốt khối gluxit và lipit tương đương ở ngoài cơ thể. Nhà sinh lý học Ðức là Car Fôit (1831 - 1908) học trò của Libic, cùng với nhà vệ sinh học người Ðức là Mar Petencofe (1818 - 1901) đã chế tạo ra máy đo nhiệt lượng lớn có thể đặt động vật thậm chí đặt cả người vào trong đó. Những kết quả thực nghiệm của họ đã xác nhận rằng mô động vật không có những nguồn năng lượng nào khác ngoài những nguồn năng lượng đã có trong thế giới vô sinh. Học trò của Foit là Mar Rubne(1854 - 1932) đã tiếp tục nghiên cứu và bằng thực nghiệm đã chứng minh được rằng định luật bảo toàn năng lượng có thể áp dụng được với cơ thể sống. Khi so sánh lượng nitơ có trong nước tiểu và lượng nitơ có trong thức ăn cung cấp cho những động vật ấy trước khi thí nghiệm, khi ông chứng minh (1884) rằng gluxit và lipit không thể là nguyên liệu duy nhất nhập vào cơ thể. Những phân tử protit sau khi tách khỏi phần có chứa nitơ cũng có thể dùng như chất đốt. Khi coi protit như là một nguồn năng lượng do thức ăn sản ra trong cơ thể bằng năng lượng thu được khi đốt những thức ăn đó ở ngoài cơ thể (tính cả số năng lượng chứa trong nước tiểu và phân ). Như vậy, định luật bảo toàn năng lượng đúng với cả thế giới vô cơ lẫn thế giới hữu cơ. Sự khám phá ra định luật ấy đã giáng một đòn chí mạng vào những quan điểm sinh lực luận. Những phương pháp định lượng mới đã được áp dụng ngay trong y học. Nhà sinh lý học người Ðức là Adonf Magnut Levi (1865 - 1855) đã xác định mức trao đổi năng lượng ở người (nhịp điệu trao đổi chất cơ bản). Magnut Levi đã tìm ra ở đây những sự biến đổi đáng kể trao đổi chất cơ bản khi có bệnh liên quan đến tuyến giáp trạng. Từ đó phép đo trao đổi chất cơ bản đã trở thành phương pháp quan trọng để chẩn đoán bệnh. III. SỰ LÊN MEN Những thành tựu của phương pháp đo nhiệt ở nửa sau của thế kỷ XIX, tuy vậy, đã không đụng chạm tới bản thân những cơ sở của sinh lực luận. Hòn đá và con người đứng trên đó đều là vật chất. Nhưng ở giữa hai dạng TheGioiEbook.com
  • 56.
    Lược sử sinhhọc 56 vật chất ấy là một ranh giới không thể vượt qua được đã ngăn cách vật chất hữu cơ. Khi ranh giới đó có thể xóa bỏ thì những nhà sinh lực luận lại túm ngay lấy protit. Ngoài ra, sau khi thừa nhận sinh vật có thể sử dụng năng lượng của giới vô sinh thì họ tin rằng những phương pháp sử dụng năng lượng ấy khác nhau tận gốc rễ. Chẳng hạn sự cháy xảy ra ngoài cơ thể kèm theo việc tỏa ra một khối lượng lớn nhiệt và ánh sáng; quá trình ấy xảy ra rất nhanh. Khi đốt cháy thức ăn trong cơ thể thì khối lượng nhiệt tỏa ra không lớn lắm và không phát ra ánh sáng. Bình thường, nhiệt độ cơ thể khoảng 3608, sự cháy xảy ra rất chậm và được điều chỉnh hoàn hảo. Khi nhà hóa học muốn làm lại trong phòng thí nghiệm phản ứng đặc trưng của mô sống thì họ buộc phải có các biện pháp tác động mạnh - nhiệt độ cao, dòng điện, thuốc thử mạnh - mà mô sống không cần dùng. Sự sai khác chủ yếu giữa vật chất sống và vật chất không sống, phải chăng chính là ở chỗ này? Liebig cho rằng điều đó không đúng như vậy, và để dẫn chứng, ông đã nêu ví dụ về sự lên men. Từ thời kỳ tiền sử, loài người đã biết ép nước quả và ngâm hạt để làm rượu vang và bia. Loài người đã dùng men rượu hoặc nấm men (như mọi người thường gọi) làm bột nở. Bột mì nở và xốp, trong đó hình thành các bọt khí. Ruột bánh mì sẽ mềm và ngon. Các chất hữu cơ đã tham gia vào quá trình này. Ðường hay là tinh bột được biến thành rượu, cái đó giống những phản ứng xảy ra trong mô sống. Nhưng khi lên men thì không cần có những chất tác dụng mạnh hoặc những biện pháp khác. Sự lên men xảy ra ở nhiệt độ trong phòng, với nhịp điệu bình thường, chậm chạp. Liebig đã thấy một quá trình hóa học đơn thuần xảy ra trong quá trình lên men. Không có một lực sống nào tham gia vào quá trình ấy và ông khẳng định quá trình giống như sự chuyển hóa trong cơ thể sống, nhưng nó xảy ra không có chất sống tham gia. Cần lưu ý rằng, ngay từ thời Leewenhoek, người ta đã biết nấm men bao gồm những hạt hình cầu nhỏ bé không có dấu hiệu của sự sống. Vào những năm 1836 và 1837 các nhà sinh học, trong đó Schwann, đã thấy quá trình nảy chồi ở nấm men thành những hạt cầu nhỏ bé mới là dấu hiệu biểu hiện rõ rệt của sự sống. Các nhà sinh học nói nhiều về những tế bào nấm men, nhưng Liebig đã bác bỏ những nhận định đó. Nhà bác học Pháp là Louis Pasteur (1822 - 1895) đã bảo vệ bản chất sống của nấm men. Năm 1856 những người Pháp nấu rượu vang đã mời ông làm cố vấn. Rượu vang và bia bảo quản lâu thường bị chua và gây thiệt hại hàng triệu đồng. Các nhà hóa học có thể giúp đỡ được gì không? Pasteur đã phát hiện ra quy luật khá lý thú là rượu vang và bia được bảo quản tốt có chứa những tế bào nấm men tròn, nhỏ. Còn nếu chất nước đó bị chua thì những tế bào nấm men bị kéo dài ra. TheGioiEbook.com
  • 57.
    Lược sử sinhhọc 57 Như vậy có hai loại nấm men: loại tạo thành rượu và loại làm rượu chua dần. Ðun nóng nhẹ sẽ giết chết các tế bào nấm men và làm ngừng quá trình gây chua. Nếu làm đúng lúc sau khi đã hình thành rượu nhưng chưa bắt đầu có sự gây chua thì có thể bảo quản được rượu vang. Thực tiễn đã xác nhận những kết luận của Pasteur là đúng. Khi nghiên cứu quá trình này, Pasteur đã làm sáng tỏ hai mặt của vấn đề. Thứ nhất: các tế bào nấm men là những cơ thể sống, vì chỉ khi đun nóng nhẹ là có thể thủ tiêu khả năng lên men; tế bào vẫn còn lại không bị phá hủy, nhưng trong chúng sự sống đã bị hủy diệt. Thứ hai: chỉ có những tế bào nấm men sống mới gây ra sự lên men. Cuộc tranh luận giữa Pasteur và Libic đã kết thúc, Pasteur và phái sinh lực luận đã toàn thắng. Tiếp đó Pasteur đã tiến hành một thí nghiệm nổi tiếng của mình về vấn đề tự sinh - một đề tài củng cố chỗ đứng của phái sinh lực luận ngay từ thời Spanllanzani. Những người cầm đầu tôn giáo, dĩ nhiên, nhiệt liệt chào mừng sự phủ nhận học thuyết tự sinh bởi vì họ chấp nhận sự sống sinh ra trên trái đất là do Thượng đế. Cũng như những nhà duy vật ở giữa thế kỷ XIX đã nhiệt tình ủng hộ quan điểm tự sinh, Spanllanzani đã chứng minh rằng nếu khử trùng nước canh thịt và để cách ly không nhiễm bẩn thì trong số đó sẽ không có bất cứ một dạng sống nào xuất hiện. Trên cở sở này rút ra kết luận nhiệt đã hủy diệt bất cứ sự sống ban đầu nào ở trong bình bịt kín không khí Pasteur đặt thí nghiệm (1860) để cho không khí thường không hâm nóng vẫn tiếp xúc được với nước canh thịt được đun sôi và khử trùng trong phòng. Nước canh thịt đựng trong bìng cổ cong chữ S, không khí không hâm nóng có thể tự do vào trong bình, còn những chất bẩn rơi vào phần đáy uốn cong của cổ hình chữ S và không rơi được vào bình. Trong điều kiện đó, những sinh vật trong nước canh thịt không sinh sản, nhưng nếu bỏ cổ bình thì các chất sẽ rơi vào bình và sẽ bẩn rất nhanh. Như vậy không còn câu hỏi về không khí đun nóng hoặc không đun nóng, về sự sống khởi đầu đã bị diệt hoặc không bị tiêu diệt. Thực chất của vấn đề là ở chỗ bụi rơi vào nước canh thịt kèm theo những vi khuẩn lơ lửng trong không khí, chúng sinh sản và sinh trưởng trong nước canh thịt. Vào những năm thứ 50 của thế kỷ XIX, thầy thuốc người Ðức là Rudolf Virchow (1821 - 1902), được công nhận là người sáng lập ra môn giải phẫu bệnh lý hiện nay- khoa học về sự biến đổi mô do bệnh, ông tiếp tục nghiên cứu những mô bị bệnh và chứng minh rằng học thuyết tế bào có thể áp dụng được với các mô bị bệnh cũng như mô của cơ thể khỏe mạnh. Những tế bào của mô bị bệnh sinh ra từ các tế bào bình thường của mô khỏe mạnh. Ở đây người ta không quan sát thấy sự phá hủy tính kế thừa, chẳng hạn như sự xuất hiện những tế bào bất bình thường từ một khởi nguyên còn chưa biết. Năm 1855, Virchow đã trình bày luận điểm chủ yếu trong học thuyết tế bào của mình: Mọi tế bào đều sinh ra từ tế bào bằng cách phân chia. Như vậy Virchow và Pasteur đã chứng minh hoàn toàn rõ ràng rằng mỗi tế bào, coi như một sinh vật độc lập hoặc một bộ phận của sinh vật đa bào, TheGioiEbook.com
  • 58.
    Lược sử sinhhọc 58 sinh ra từ tế bào đã có trước đó. Chưa bao giờ sinh vật lại được phân biệt với giới vô sinh một cách minh bạch và triệt để đến như vậy. Chưa bao giờ chỗ đứng của sinh lực luận lại tỏ ra vững vàng như lúc này. IV. ENZIM Nếu trong cơ thể sống diễn ra những biến đổi hóa học không thể thực hiện được trong thiên nhiên vô sinh, thì chúng cần có sự hỗ trợ của những biện pháp vật chất nào đó ( ở thế kỷ XIX người ta đã khó có thể dựa vào lực lượng siêu nhiên). Bản chất của những biện pháp vật chất ấy dần dần được làm sáng tỏ. Ngay ở thế kỷ XIX, các nhà hóa học phát hiện thấy đôi khi có thể làm tăng tốc độ phản ứng bằng cách cho các chất khác nhau vào phản ứng; những chất này rõ ràng không tham gia vào phản ứng. Ở đầu thế kỷ XIX người ta đặc biệt chú ý tới vấn đề này. Năm 1811, nhà hóa học Nga là Konxtantin Xigizmundovits Kirgof (1764 - 1833) chứng minh rằng tinh bột bị đun sôi với axit bị phân hủy thành đường đơn giản - glucoza; quá trình này không diễn ra nếu có axit. Axit, có lẽ không tham gia phản ứng và không bị mất đi trong quá trình tinh bột bị thủy phân. Năm 1817, nhà bác học người Anh Hămfri Ðevi (1778 - 1829) đã phát hiện ra khả năng của hơi rượu và ete tự oxy hóa trên bạch kim ở nhiệt độ trong phòng. Bạch kim tất nhiên sẽ không tham gia vào phản ứng. Những ví dụ này và những ví dụ khác đã làm Berzelius chú ý và ông gọi hiện tượng tăng nhanh tốc độ của những chất mà kết thúc phản ứng vẫn tồn tại và không đổi là hiện tượng xúc tác ( 1835 ) ( từ tiếng Hylạp: katalysis - hòa tan, phân hủy); và có lẽ hiện tượng ấy đúng với quá trình phân thủy tinh bột do axit xúc tác. Thông thường, chỉ khi nào bị đun đến nhiệt độ cao thì hơi rượu mới bị bốc cháy trong không khí. Khi có bạch kim làm xúc tác thì phản ứng cháy ấy xảy ra không đòi hỏi phải đun nóng trước. Có lẽ các quá trình hóa học ở trong mô sống diễn ra trong điều kiện rất nhẹ nhàng, vì trong mô có nhiều chất xúc tác khác nhau mà người ta không thấy nó ở thiên nhiên vô sinh. Thật vậy, năm 1833, trước công trình của Berzelius, nhà hóa học Pháp là Anxen Pain (1795 - 1871) đã chiết rút được từ mầm đại mạch chất có thể phân hủy tinh bột thành đường, thậm chí còn nhanh hơn dùng axit; ông gọi chất ấy là Ditaza. Diataza và các chất tương tự khác được gọi là men (enzim) vì sự biến tinh bột thành đường là một trong những giai đoạn đầu của sự lên men hạt. Sau đó chả bao lâu, người ta đã phân lập được enzim ngay từ những cơ thể động vật. Men của dịch dạ dày là một trong các loại men biết đầu tiên. TheGioiEbook.com
  • 59.
    Lược sử sinhhọc 59 Ngay Reomua đã khẳng định rằng sự tiêu hóa thức ăn là quá trình hóa học. Năm 1821, thầy thuốc người Anh là William Broune (1785 - 1850) đã lấy được axit chlohydric từ dịch dạ dày. Axit chlohydric là một chất vô cơ đơn thuần, vì thế tách được axit này là một việc mà các nhà hóa học không ngờ tới. Năm 1836, Schwann một trong những người sáng lập ra học thuyết tế bào, đã tinh chế được dịch dạ dày không có chứa axit chlohydric có hiệu lực phân hủy thịt cao hơn nhiều so với axit. Schwann gọi chất đó là Pepsin (từ tiếng Hylạp là Pepsis - tiêu hóa ) - một loại men thật sự. Số men này càng được phát hiện nhiều hơn. Và đến nửa sau của thế kỷ XIX người ta đã hoàn toàn hiểu rõ men là chất xúc tác, nếu chỉ nói về các mô sống, nhờ có men mà cơ thể thực hiện được những việc mà người làm thí nghiệm không thực hiện được. Và như thế protit vẫn là cái lá chắn đỡ đòn cho các nhà sinh lực luận, vì có rất nhiều dẫn liệu chứng minh bản chất protit của men (mặc dù trước thế kỷ XX người ta vẫn chưa chứng minh được chính xác). Nhưng chỗ đứng của các nhà sinh lực luận có chỗ yếu: đó là men hoạt động cả ở trong và ngoài tế bào. Men được tách từ dịch dạ dày phân hủy được thức ăn trong ống nghiệm. Có lẽ, nếu tạo ra được những chất tiêu chuẩn của tất cả các men, thì có thể sao lại trong ống nghiệm bất cứ phản ứng nào, xảy ra trong cơ thể sống, không có sự can thiệp của sinh vật, vì bản thân men ít nhất là các men đã được nghiên cứu) không phải là vật sống. Ngoài ra men cũng chịu tác động bởi các quy luật chi phối các chất xúc tác vô cơ, ví dụ: axit hoặc bạch kim. Các nhà sinh lực luận buộc phải công nhận là men của dịch dạ dày tiếp tục hoạt động ở bên ngoài tế bào; bởi vì dịch dạ dày có thể rót vào trong ống nghiệm. Nhưng họ nói rằng có cả những men chỉ thể hiện hoạt tính khi ở trong tế bào. Những men này không nằm trong sự hiểu biết thông thái của các nhà hóa học. Những nhà sinh lực luận chia men ra làm hai nhóm: nhóm men vô cơ ( như pepsin ) có thể tách khỏi tế bào sống và vẫn giữ được tác dụng xúc tác ở ngoài tế bào và nhóm hữu cơ như họ đã giả định, không có tác dụng xúc tác khi tách khỏi hoạt động sống của tế bào sống. Vào năm 1878, nhà sinh lý học người Ðức là Vinhem Cune (1737 - 1900) đã đề nghị gọi nhóm men vô cơ là enzim từ tiếng Hylạp : en - ở trong, zyme - nấm men); còn nhóm men hữu cơ vẫn giữ tên là men (fecmen). Năm 1897, những công trình của nhà hóa học người Ðức Le Edua Bucne (1860 - 1917), đã bất ngờ làm sứt mẻ quan điểm của những nhà sinh lực luận. Sau khi phá hủy khối nấm men và lọc, Bucne đã lấy được dịch nấm men tự do tách khỏi các tế bào sống và để cho dịch này không bị nhiễm khuẩn, ông thêm vào dịch một dung dịch đường đậm đặc. Bucne đoán trước là dịch này không có khả năng lên men. Nhưng ông vô cùng ngạc nhiên khi thấy đường dần dần bị lên men. Ông đặt hết thí nghiệm này đến thí nghiệm khác, bằng cách giết hết những tế bào nấm men song kết quả vẫn là một: các tế bào nấm men chết đã làm cho đường lên men tốt như tế bào sống vậy. TheGioiEbook.com
  • 60.
    Lược sử sinhhọc 60 Ðến cuối thế kỷ XIX, người ta hoàn toàn biết rõ tất cả các men hữu cơ đều là các chất chết. Những men được tách khỏi tế bào hoạt động rất có hiệu lực trong ống nghiệm. Người ta dùng tên enzim cho tất cả các loại men, sau khi công nhận rằng không có những chất hóa học đặc biệt nào có thể biểu hiện hoạt tính của mình chỉ khi có mặt một lực sống nào đó ở trong tế bào. Lời tuyên bố dứt khoát của Pasteur cho rằng sự lên men không thể thực hiện được nếu thiếu các cơ thể sống chỉ áp dụng được đối với các quá trình diễn ra trong tự nhiên. Loài người đã biết nuôi tế bào nấm men một cách nhân tạo, đã biết giữ các men có trong tế bào nấm men không bị đụng chạm tới sau khi đã phá hủy và làm chết các tế bào đó - hiện nay sự lên men đã có thể tiến hành ngoài cơ thể sống. Hơn lúc nào hết, lúc này sinh lực luận đã bị nếm đòn thất bại nặng nề nhất, nhưng sự thất bại hoàn toàn của sinh lực luận vẫn chưa tới. Người ta còn nhiều điều cần phải biết về phân tử Protit - nếu ở chỗ nào đấy, người ta lại phát hiện được sự biểu hiện của lực sống thì sao? Ðặc biệt, chừng nào mà người ta vẫn chưa đánh đổ một lời tuyên bố của Pasteur (và Virchow) - về sự xuất hiện của tế bào từ tế bào, - thì loài người vẫn chưa thể nói là đã nắm được bản chất của sự sống. Thế là, dù sao các nhà sinh lực luận đã mất mảnh đất của họ. Một số nhà sinh vật vẫn tiếp tục nói một cách mơ hồ, về những biểu hiện của lực sống nào đó (thậm chí cho đến tận bây giờ người ta vẫn còn nói về vấn đề đó). Mọi người đều thừa nhận rằng sự sống chịu tác động bởi những quy luật điều khiển giới vô sinh, rằng không có những vấn đề trong sinh học mà người ta không thể thực hiện được trong điều kiện phòng thí nghiệm và không có một quá trình sống nào lại không thể không họa lại được ngoài cơ thể sống. Quan điểm duy vật trở thành quan điểm thống trị. TheGioiEbook.com
  • 61.
    Lược sử sinhhọc 61 CHƯƠNG IX: ĐẤU TRANH CHỐNG BỆNH TẬT I. TIÊM CHỦNG II. LÝ THUYẾT VI TRÙNG VỀ BỆNH NHIỂM TRÙNG III. VI KHUẨN HỌC IV. CÔN TRÙNG V. NHỮNG YẾU TỐ DINH DƯỠNG VI. VITAMIN I. TIÊM CHỦNG Khi nhắc đến những cuộc tranh luận nảy lửa về các vấn đề tiến hóa và sinh lực luận, chúng ta không được quên rằng sự chú ý của loài người đến sinh học lý thuyết bắt nguồn từ sự phát triển y học mạnh mẽ, sự nghiên cứu kiên trì về những rối loạn chức năng trong cơ thể. Khoa học sinh vật, về phương diện lý thuyết, cho dù phát triển nhanh chóng và đi xa hơn thực tiễn hàng ngày đến thế nào đi chăng nữa, dù sao sớm hay muộn sinh học cũng quay về những đòi hỏi của y học. Việc nghiên cứu các lý thuyết hoàn toàn không phải là việc lạc hướng và không có căn cứ, bởi vì việc áp dụng những thành tựu khoa học lý thuyết cho phép thực tiễn tiến lên nhanh chóng. Mặc dù khoa học ứng dụng có thể được phát triển một cách thuần túy kinh nghiệm nhưng không có lý luận thì sự phát triển ấy diễn ra rất chậm chạp và thiếu bảo đảm. Ðể dẫn chứng, chúng ta nhớ lại lịch sử nghiên cứu các bệnh nhiễm trùng. Cho đến tận đầu thế kỷ XIX, về thực chất các thầy thuốc đã hoàn toàn bất lực khi có nạn dịch hạch hoặc có những bệnh nhiễm trùng khác đã xảy ra hết năm này qua năm khác ở trên trái đất của chúng ta. Bệnh đậu mùa cũng được xếp vào những loại bệnh làm cho con người đau khổ. Ðiều rất bi thảm là nó lan truyền rộng rãi và nhanh chóng, một phần ba số người mắc bệnh hiện chết còn những người mắc bệnh phải mang tật xấu xí suốt đời: bộ mặt rỗ mất cảm tình với cả người thân. Nhưng phải thấy rằng những người đã mắc bệnh có khả năng miễn dịch trong lần bệnh dịch tái phát. Vì thế nhiều người cho rằng hợp lý hơn cả là không nên tránh bệnh mà nên cho bệnh phát triển ở trong cơ thể người ở mức độ nhẹ nhất, không nguy hiểm đối với sự sống, và không làm xấu người bệnh. Trong trường hợp này con người bảo đảm tránh khỏi những bệnh tái hiện. Ở những nước như Thỗ nhĩ kỳ và Trung Quốc, đã từ lâu người ta định gây cho người lành mắc bệnh đậu mùa ở mức độ nhẹ trích từ người bệnh. Sự mạo hiểm đó rất là vĩ đại, vì ở vào thời kỳ bệnh hoành hành nghiêm trọng. Ở vào thế kỷ thứ XVIII việc chủng đậu tương tự đã được tiến hành ở nước Anh, nhưng khó mà xác định việc đó có lợi hơn hay có hại hơn. Khi nghiên cứu hoạt động chữa bệnh thực tiễn của thầy thuốc người Anh Edward Jenner TheGioiEbook.com
  • 62.
    Lược sử sinhhọc 62 (1749 - 1823) đã nghiên cứu tính chất phòng trị bệnh của đậu mùa bò nổi tiếng trong y học dân gian: những người đã mắc bệnh đậu mùa của bò có miễn dịch đối với bệnh đậu mùa của bò cũng như của người. Sau nhiều lần quan sát lâu dài và thận trọng, ngày 14 tháng 5 năm 1796, lần đầu tiên Jenner đã lấy chất có ở người đàn bà mắc bệnh đậu mùa bò và chủng chất đó sang đứa trẻ 8 tuổi. Chủng đậu không gây khó chịu. Hai tháng sau đứa trẻ đó được gây bệnh bằng mủ lấy từ mụn đậu của người bệnh mắc bệnh đậu mùa tự nhiên và đứa trẻ đó vẫn sống. Sau nhiều lần lặp lại thí nghiệm này, năm 1798 Jenner đã công bố kết quả công trình nghiên cứu của mình. Ông đề nghị gọi phương pháp mới này là tiêm chủng (từ tiếng La tinh Vacxin: đậu mùa bò). Nỗi khiếp sợ bệnh đậu mùa lớn đến nỗi người ta khao khát dùng phương pháp mới của Jenner; còn sự chống đối của những người bảo thủ nhất bị bẻ gẫy nhanh chóng. Sự tiêm chủng lan nhanh ra toàn Châu Âu, và bệnh tật đã phải lùi bước. Ơí những nước có nền y học phát triển cao, những thầy thuốc không còn cảm thấy bất lực trong cuộc đấu tranh chống bệnh đậu mùa. Nhưng chỉ có nghiên cứu lý thuyết mới có thể đưa lại những thành tựu tiếp tục về sau này. Lúc đó chưa ai biết tác nhân gây bệnh nhiễm trùng, nhưng chưa tính đến việc sử dụng thể bệnh nhẹ vào mục đích tiêm chủng. Một nhiệm vụ đặt ra cho các nhà sinh học là phải sản xuất ra những biến thể thuộc các dạng bệnh nhẹ, nhưng điều đó đòi hỏi phải hiểu biết sâu hơn nhiều so với những điều người ta đã biết trong lúc sinh thời của Jenner. II . LÝ THUYẾT VI TRÙNG VỀ BỆNH NHIỄM TRÙNG Do nhiên cứu vấn đề lên men, Pasteur đã chú ý đến vi khuẩn, và lý thuyết Pasteur rất cần thiết. Năm 1865, nghề nuôi tằm ở Pháp bị tổn thất rất nghiêm trọng. Tằm chết hàng loạt do mắc một bệnh gì đó. Người ta yêu cầu Pasteur giúp đỡ. Và ông đã phát hiện ra những ký sinh trùng cực nhỏ làm hại tằm và làm bẩn lá dâu - thức ăn của tằm. Kết luận của Pasteur nghiêm khắc nhưng duy nhất đúng: cần tiêu diệt tất cả tằm bệnh và thức ăn có mầm bệnh; sau khi lựa chọn những tằm khỏe mạnh và thức ăn không có bệnh, cần nuôi lại tằm từ đầu. Nhờ thực hiện đúng đắn những yêu cầu của Pasteur nên đã cứu vãn được nghề nuôi tằm của Pháp. Pasteur đã rõ: một điều đã đúng với bệnh nhiễm trùng khác. Bệnh do vi khuẩn gây nên. Khi người bệnh hắt hơi, ho, hôn nhau và qua rác rưởi làm bẩn thức ăn và nước, bệnh có thể lây sang người khỏe. Có lẽ chính các thầy thuốc là những người đầu tiên truyền bệnh do bắt buộc phải tiếp xúc với người bệnh. Thầy thuốc người Hungari là Igơnat Filip Don Zemenveit (1818 - 1965) đã nêu kết luận cuối cùng. Ngay khi còn chưa biết thuyết Pasteur, Zemenveit TheGioiEbook.com
  • 63.
    Lược sử sinhhọc 63 đã chú ý thấy trong các bệnh viện ở Viên tỷ lệ người chết do sốt nhiễm trùng hậu sản rất cao, nhưng phụ nữ đã sinh nở ở nhà thì tỉ lệ chết ít hơn nhờ những bà đỡ có hiểu biết thông thường. Ông nảy ra ý nghĩ rằng sự truyền bệnh do những sinh viên và thầy thuốc thường xuyên vào nhà hộ sinh sau khi làm việc ở phòng mổ xác chết. Ông kiên quyết đề nghị các thầy thuốc trước khi khám thai phải rửa tay thật sạch, nhờ đó tỉ lệ chết lại giảm ngay xuống. Demenveit đã sớm từ trần không kịp chờ đón mọi người chấp nhận ý kiến của ông. Do sự truyền bá lý thuyết vi trùng ngày càng lan rộng nên tình hình đã dần dần thay đổi. Ngày nay ai cũng hiểu tại sao lại phải rửa tay; những người thầy thuốc bảo thủ nhất chống lại mốt mới, dần dần cũng phải đầu hàng. Trong thời gian chiến tranh Pháp - Phổ, Pasteur đã thuyết phục được những nhà giải phẫu luộc sôi dụng cụ trước khi mổ và phải hấp băng bằng hơi nước. Cùng lúc ấy ở Anh, nhà giải phẫu Josef Lixte (1827 - 1912) đã cải cách phẫu thuật nói chung, và đặc biệt đã và đưa phương pháp gây mê và thực hành. Người bệnh hít hỗn hợp không khí ete đã thiếp đi và không cảm thấy đau đớn. Cuối cùng, các thầy thuốc đã có thể tiến hành phẫu thuật và nhổ răng mà không gây ra đau đớn cho người bệnh của mình. Mặc dù nghĩ ra gây mê là công lao của nhiều thầy thuốc, nhưng người ta công nhận thầy thuốc chuyên khoa răng người Mỹ là William Thomas Grin Moton (1819 - 1868) là người có công lớn nhất vì đã cắt khối u trên mặt có gây mê bằng ete vào tháng 10 năm 1846. Việc ứng dụng thành công phương pháp gây mê đã đưa được phương pháp này đi nhanh vào giải phẫu thực hành. Phiền một nỗi, ngay những lần mổ thành công và khỏi bệnh vẫn không ít người bệnh bị chết vì nhiễm trùng sau khi mổ. Khi Lixte đã biết lý thuyết của Pasteur, ông nảy ra ý nghĩ rằng nếu vết thương hoặc vết mổ đã được khử trùng thì sẽ không thê øcó nhiễm trùng . Ông đã thử dùng fenol với mục đích ấy mau chóng tin là fenol có tác dụng rất hữu hiệu. Lixte đã lập ra giải phẫu khử trùng như thế đó. Sau này người ta đã tìm ra nhiều chất hóa học mạnh hơn có tác dụng giảm đau tốt hơn. Các nhà phẫu thuật làm việc đã có mặt nạ bảo vệ và găng tay cao su đã khử trùng. Cuối cùng giải phẫu trở thành không nguy hiểm đối với loài người. Thậm chí nếu lý thuyết Pasteur chỉ đưa ra một cải cách đó thì lúc đó người ta cũng đã có thể công nhận lý thuyết Pasteur như là một phát minh xuất sắc nhất trong lịch sử Y học. III. VI KHUẨN HỌC Chớ hy vọng là đến một lúc nào đó loài người có thể hoàn toàn bị cách ly khỏi vi khuẩn gây bệnh. Sớm hoặc muôn loài người sẽ bị lây bệnh nguy hiểm. Khi đó sẽ điều trị như thế nào? Tất nhiên cơ thể có những phương tiện TheGioiEbook.com
  • 64.
    Lược sử sinhhọc 64 nào đó của mình chống lại vi khuẩn bởi vì, như ta đã biết, có lúc người bệnh khỏi mà không cần đến thuốc. Ðể dẫn chứng, nhà sinh học lỗi lạc người Nga là I.I Metchnikov (1845 - 1916) đã đưa ra: cuộc đấu tranh chống vi khuẩn của cơ thể. Ông cho rằng bạch cầu làm nhiệm vụ bảo vệ chống những tác nhân gây bệnh lọt vào cơ thể động vật và người, những bạch cầu thoát khỏi mạch máu và xông đến chỗ nhiễm bệnh, ở đó xảy ra cuộc ác chiến thực sự giữa bạch cầu và vi khuẩn. Metchnikov gọi những tế bào giữ vai trò bảo vệ cơ thể là thực bào. Ngoài ra, sau khi khỏi một số bệnh sẽ kèm theo sự miễn dịch (tính không nhiễm bệnh), mặc dù người ta chưa khám phá ra những biến đổi rõ ràng nào đó. Ðiều này có thể giải thích một cách khá logic là trong cơ thể của người đã mắc bệnh có những kháng thể mang khả năng tiêu diệt hoặc trung hòa những vi khuẩn lọt vào cơ thể. Khái niệm này giải thích được cả tác dụng của tiêm chủng; trong cơ thể của những người được chủng đậu hình thành kháng thể có hoạt tính giống với vi khuẩn đậu bò và rất giống với vi khuẩn đậu mùa tự nhiên. Bây giờ thắng lợi được bảo đảm, nhưng không phải ở chỗ thắng bệnh mà là thắng vi khuẩn gây bệnh. Pasteur đã vạch ra con đường chống bệnh loét Xibia - bệnh gây chết người và tiêu diệt hàng đàn gia súc. Ông tìm ra tác nhân gây bệnh và chứng minh nó thuộc về một dạng đặc biệt của vi khuẩn. Pasteur đun nóng chế phẩm vi khuẩn để tiêu diệt khả năng gây bệnh. Ðưa những vi khuẩn đã bị làm yếu vào cơ thể động vật sẽ tạo thành những kháng thể có khả năng chống lại những vi khuẩn gây bệnh. Năm 1881, Pasteur đã làm một thí nghiệm hết sức tiêu biểu. Ông dùng một đàn cừu làm thí nghiệm; một phần của đàn cừu ấy được chủng vi khuẩn loét Xibia đã bị làm yếu, số cừu còn lại không được tiêm chủng. Sau một thời gian gây bệnh cho tất cả số đàn cừu bằng những nòi vi khuẩn gây bệnh. Số cừu được chủng không phát hiện thấy dấu hiệu nào của bệnh, những con không được chủng đều mắc bệnh và chết. Pasteur đã dùng phương pháp tương tự để chống dịch bệnh tả gà, và đặc biệt điển hình là chống bệnh dại, một trong những bệnh khủng khiếp nhất do động vật hoang dại hoặc gia súc mắc bệnh truyền cho người. Thành tựu lý thuyết vi trùng của Pasteur đã làm người ta lại chú ý tới vi khuẩn. Nhà thực vật học người Ðức là Fedinan Julius Kôn (1828 - 1898) đã nghiên cứu tế bào thực vật bằng kính hiển vi: ông chứng minh chất nguyên sinh của tế bào thực vật và động vật học về thực chất là giống nhau. Ông đã nghiên cứu vi khuẩn vào những năm 60 của thế kỷ XIX. Xác định bản chất thực của vi khuẩn là một công lao lớn nhất của Kôn. Lần đầu tiên ông tách vi khuẩn khỏi động vật nguyên sinh một cách đúng đắn, và ông định phân loại vi khuẩn tới giống và loài. Ðiều đó cho phép người ta công nhận Kôn là người đặt nền móng cho vi khuẩn học ngày nay. TheGioiEbook.com
  • 65.
    Lược sử sinhhọc 65 Ông là người đầu tiên nhận thấy thiên tài của Robert Koc (1843 - 1910), thầy thuốc trẻ tuổi người Ðức. Năm 1876, Kôn đã tách được vi khuẩn Xibia và nuôi được chúng. Sự giúp đỡ của Kôn - người biết những công trình của Koc, đã đóng vai trò quan trọng trong cuộc đời của nhà vi khuẩn học vĩ đại. Koc đã nuôi cấy vi khuẩn trên môi trường đặc - Jelatin (sau này thay bằng aga - thạch rút ra từ rong biển), chứ không cấy dung dịch đựng ở ống nghiệm. Sự cải tiến kỹ thuật đó đã tạo nên hàng loạt tính ưu việt. Trong môi trường lỏng, các loài vi khuẩn khác nhau để lẫn lộn với nhau và người ta khó xác định ra vi khuẩn nào gây ra bệnh này hoặc bệnh khác. Nếu cấy vi khuẩn trên môi trường đặc, thì những vi khuẩn khác nhau sinh sản nhiều lần và tạo thành các tập đoàn mới, cố định chặt chẻ ở vị trí của mình. Thậm chí nếu nhóm vi khuẩn được cấy là một tập hợp các loài vi khuẩn thì sau đó sẽ có nhiều tập đoàn, mỗi tập đoàn gồm nhiều tế bào vi khuẩn nhất định, như thế cho phép xác định loài vi khuẩn gây bệnh một cách hoàn toàn chính xác. Lúc đầu Koc rải môi trường trên tấm kính phẳng, nhưng người giúp việc của ông là Juliut Risa Petri (1852 - 1921) đã thay tấm kính bằng hai đĩa kính phẳng, và nhỏ; một đĩa kính dùng làm nắp. Ðĩa Petri được dùng rộng rãi trong vi khuẩn học ngày nay. Khi dùng phương pháp phân lập vi khuẩn Koc và những cộng sự của ông đã tách ra được nhiều loại vi khuẩn gây bệnh, trong số đó có vi khuẩn lao. IV. CÔN TRÙNG Không phải chỉ có vi khuẩn là tác nhân gây bệnh truyền nhiễm. Không phải vô cớ mà Pasteur đặt tên cho lý thuyết của mình là lý thuyết vi trùng: ông muốn nói đến vi sinh vật nói chung, chứ không phải chỉ có vi khuẩn Ví dụ: năm 1880 thầy thuốc người Pháp là Charles Luis Anphoncer Laverfrance (1845 - 1922) đã phát hiện ra vi trùng sốt rét - bệnh này làm chết người ở các nước nhiệt đới và Á nhiệt đới hơn là các bệnh nào khác. Phát hiện đó đặc biệt hấp dẫn vì tác nhân gây bệnh không phải là vi khuẩn mà là động vật nguyên sinh - động vật đơn bào. Ở những năm 60 của thế kỷ XIX nhà động vật học người Ðứa là các Rudolf Loicart đặt cơ sở cho ký sinh trùng học -khoa học nghiên cứu về vật ký sinh. Loicart chứng minh rằng trong ngành độngvật không xương sống tất cả đều có ký sinh trùng. Một số sống ở người như giun sán (sán dây, giun tròn, giun dẹp) - những động vật hoàn toàn không có kích thước hiển vi, gây nên những bệnh trầm trọng. Sau đó đã xác định được rằng thậm chí những động vật đa bào - không phải là tác nhân gây bệnh trực tiếp, có thể là vật truyền bệnh nhiễm trùng. Sốt rét là bệnh đầu tiên người ta đã phát hiện ra được vật truyền bệnh. Có thể chứng minh dễ dàng bệnh số rét không lây khi tiếp xúc trực tiếp với người bệnh. Năm 1897, thầy thuốc người Anh là Ronan Ros (1857 - 1932), khi nghiên cứu muỗi truyền bệnh sốt rét, đã phát hiện ra ký sinh trùng bệnh này trong muỗi Anophen ( Anopheles ). TheGioiEbook.com
  • 66.
    Lược sử sinhhọc 66 Khám phá ấy đã đem lại nhiều lợi ích to lớn vì đã làm rõ khâu được nghiên cứu yếu nhất trong chuỗi mắc xích truyền bệnh. Thì ra trước khi chui vào cơ thể người, ký sinh trùng cần phải trải qua những giai đoạn phát triển nhất định ở trong muỗi. Từ đó rút ra kết luận: để chống bệnh sốt rét cần phải diệt muỗi. Tạo sao ngủ lại phải nằm trong mùng để tránh muỗi? Tại sao phải tát cạn các đầm hồ? Và chính nơi nào sử dụng rộng rãi các biện pháp ấy thì bệnh sốt rét ít xảy ra hơn. Một bệnh nguy hiểm chết người khác trong suốt thế kỷ XVIII và XIX đã thường kỳ giết hại nhân dân ở miền bờ biển phía đông nước Mỹ là bệnh sốt vàng. Nhà giải phẫu quân y người Mỹ Oante Rit (1851 - 1902) đã khẳng định rằng bệnh sốt vàng không lây khi tiếp xúc trực tiếp với người bệnh, và trên cơ sở công trình của Ros, Rit giả định rằng vật môi giới trong trường hợp này chính là muỗi, nhưng muỗi này thuộc giống Aedes. Các thầy thuốc cùng làm việc vơi Rit đã để cho muỗi, sau khi hút máu người mắc bệnh sốt vàng, đốt họ. Một thầy thuốc trong số đó đã bị ốm và một thầy thuốc trẻ là Jess William Lazia (1866 - 1900) đã chết vì bệnh sốt vàng. Ông hy sinh thân mình vì lợi ích của loài người. Như thế là bức tranh truyền bệnh đã rõ ràng. Một nhà giải phẫu quân y khác, William Crowfo Hogat (1854 - 1920), đã thực hiện hàng loạt biện pháp chống muỗi để tiêu diệt bệnh sốt vàng ở La Havan, sau đó người ta đưa ông đến Panama, nơi Mỹ định thực hiện điều mà Pháp không làm được là xây dựng kênh đào. Tỷ lệ chết vì bệnh sốt vàng của những người xây dựng kênh đào có lẽ còn đáng sợ hơn cả những khó khăn kỹ thuật. Hogat đã tiến hành chống muỗi và ngăn chặn được bệnh sốt vàng lan tràn. Rõ ràng muỗi không là kẻ duy nhất cố chiếm giữ vai trò độc ác chính. Năm 1902, Sarlơ Jean Henri Nikon (1866 - 1936) thầy thuốc người Pháp được cử làm giám đốc viện Pasteur ở Tuynizi. Ở đây ông đã nghiên cứu bệnh nhiễm trùng nguy hiểm - sốt phát ban. Nicon nhận thấy sốt phát ban lan rất mạnh ở ngoài bệnh viện, còn trong các phòng bệnh thì mất tính nhiễm trùng rất nhanh. Trước khi vào viện, người bệnh phải thay quần áo và tắm bằng xà phòng. Nicon cho rằng nguồn gốc bệnh nhiễm trùng nằm ở nơi nào đó trong quần áo và mất đi khi tắm rửa. Sau khi đã làm một loạt thí nghiệm ở động vật, nhà bác học đã chứng minh rằng bệnh chỉ được truyền qua vết cắn của rận sống ở trong quần áo. Năm 1906, nhà bệnh lý học người Mỹ là Chales Rickets ( 1871 - 1910 ) đã xác định bệnh sốt hồi quy ở vùng núi Xcaili truyền qua vết cắn của ve bò. V. NHỮNG YẾU TỐ DINH DƯỠNG Lẽ đương nhiên, khi mọi người đã hiểu vai trò của vi khuẩn thì sự chăm sóc vệ sinh sạch sẽ mà ngay từ thời Hippocrates đề cập đến vẫn còn có giá trị. Những lời khuyên của ông vẫn có hiệu lực về sự cần thiết phải ăn uống thức ăn có đầy đủ giá trị dinh dưỡng và ăn nhiều loại thức ăn, thêm vào đó TheGioiEbook.com
  • 67.
    Lược sử sinhhọc 67 việc ăn uống như vậy chẳng những bảo đảm sức khoẻ nói chung mà còn là một phương pháp đặc hiệu để phòng một số bệnh tật. Ở thời kỳ có những phát hiện vĩ đại về địa lý, những người đã sống nhiều năm tháng trên tàu biển chỉ ăn những thức ăn có thể giữ được lâu, bởi vì lúc đó học chưa biết dùng phương pháp ướp lạnh nhân tạo. Bệnh hoại huyết là một tai họa khủng khiếp đối với người đi biển. Thầy thuốc người Scotlen là Lems Linder(1716 - 1794) đã chú ý đến những bệnh không những ở trên tàu mà cả trong các thành phố bị bao vây và ở trong nhà tù - ở tất cả những nơi nào mà chỉ ăn một loại thức ăn. Có lẽ bệnh phát sinh là do trong thức ăn thiếu một loại sản phẩm nào đó? Linder đã thử cho những người đi biển mắc bệnh hoại huyết ăn những khẩu phần ăn khác nhau và sau đó ông tìm ra tác dụng chữa bệnh của chanh. Nhà đi biển vĩ đại người Anh là Jam Cuc (1728 - 1779), trong những lần đi thám hiểm Thái Bình Dương vào những năm 70 của thế kỷ XVIII, ông đã đưa chanh vào khẩu phần của các thủy thủ. Kết quả chỉ có một người chết vì mắc bệnh hoại huyết. Vào năm 1795, trong thời gian chiến tranh với Pháp, người ta đã cho thủy thủ của hạm đội Anh uống nước chanh và không gặp một trường hợp nào thủy thủ bị ốm do mắc bệnh hoại huyết. Song những thành tựu thuần túy kinh nghiệm ấy đã được áp dụng rất chậm khi chưa có những bằng chứng lý thuyết cần thiết. Ở thế kỷ thứ XIX những phát hiện chủ yếu trong lãnh vực dinh dưỡng là tìm ra vai trò của protit. Người ta đã khẳng định rằng một số protit có giá trị hoàn toàn đầy đủ và khi chúng có mặt trong khẩu phần thức ăn thì có thể duy trì được sự sống, một số mặt khác không hoàn toàn đầy đủ giá trị tương tự như Jelatin không có khả năng duy trì sự sống. Sự giải thích đã diễn ra khi người ta đã hiểu rõ hơn bản chất của phân tử protit. Năm 1820, sau khi dùng axit xử lý một phân tử Jelatin phức tạp, người ta đã tách được từ phân tử phức tạp ấy ra một phân tử đơn giản gọi là glixin. Glixin thuộc nhóm axit amin. Thoạt tiên người ta cho rằng chính glixin xây dựng nên protit, tương tự như đường đơn giản - glucoza - là viên gạch xây dựng nên tinh bột. Nhưng đến cuối thế kỷ XIX thuyết đó không vững nữa. Người ta đã thu được những phân tử đơn giản từ những protit khác nhau nhất, tất cả những phân tử này chỉ khác nhau về chi tiết và chúng cũng thuộc vào nhóm axit amin. Phân tử protit được xây dựng nên không phải là một mà từ cả loạt các axit amin. Ðến năm 1900, người ta đã biết hàng chục những viên gạch axit amin khác nhau về tỉ lệ axit amin chứa trong chúng. Nhà hóa sinh học người Anh là Federic Hopkins (1861 - 1947) là nhà bác học đầu tiên đã chứng minh rằng một protit nào đó có thể không có một hoặc một số các axit amin đóng vai trò quan trọng đối với hoạt động sống của cơ thể. Năm 1903, ông đã phát hiện ra một axit amin mới là triptofan và đã nghiên cứu các phương pháp phát hiện ra Triptofan. Zein - protit tách được từ ngô - cho phản ứng âm, và như thế ngô không chứa triptofan. Zein là protit không có đầy đủ giá trị vì là một protit độc nhất trong khẩu phần thức ăn không bảo đảm hoạt động sống của cơ thể. Nhưng chỉ thêm vào một lượng triptofan nhỏ là có thể kéo dài sự sống của các động vật dùng làm thí nghiệm. TheGioiEbook.com
  • 68.
    Lược sử sinhhọc 68 Những thí nghiệm tiếp theo ở vài năm đầu của thế kỷ XX đã chứng minh rõ ràng rằng trong cơ thể thú có một số axit amin được tổng hợp từ những chất thường có trong các mô. Nhưng một phần axit amin bắt buộc phải lấy từ ngoài vào cùng với thức ăn. Thiếu một hoặc một số axit amin không thay thế được như vậy đã làm cho protit trở thành không có đầy đủ giá trị, động vật sẽ bị bệnh và có khi sẽ chết. Và như thế người ta đã nêu ra khái niệm về những nguyên tố dinh dưỡng phụ - đó là những hợp chất không thể tổng hợp được trong cơ thể động vật và người, và để bảo đảm hoạt động sống bình thường của cơ thể, người ta bắt buộc phải đưa ra những yếu tố này vào thức ăn. Bởi vì có bệnh như bệnh hoại huyết, chữa được bằng nước chanh, thì có thể sáng suốt nghĩ rằng nước chanh cung cấp cho cơ thể một yếu tố thức ăn nào đó còn thiếu. Khó tin rằng đó là yếu tố axit amin. Và thật vậy các nhà sinh học ở thế kỷ XIX đã biết tất cả những thành phần cấu tạo nên nước chanh, hoặc hỗn hợp hoặc từng thành phần riêng biệt, không có thể chữa khỏi bệnh hoại huyết. Yếu tố thức ăn ấy phải là chất chỉ cần thiết với một lượng rất nhỏ về mặt hóa học nó khác với những thành phần thức ăn bình thường. Phát hiện ra chất bí ẩn ấy không phải là việc khó. Sau khi hoàn thiện lý thuyết về các axit amin quan trọng nhất cho sự sống, người ta phát hiện ra những yếu tố thức ăn khá tinh tế chỉ cần cho cơ thể với một lượng nhỏ bé không đáng kể, nhưng điều này không xảy ra trong quá trình nghiên cứu bệnh hoại huyết. VI. VITAMIN Năm 1886, người ta đưa thầy thuốc người Hàlan là Crinian Eijkman (1858 - 1930) đến Zava để chống bệnh tê phù. Người ta đã có cơ sở cho rằng bệnh ấy xuất hiện do ăn uống không đúng cách. Các thủy thủ Nhật bản mắc bệnh tê phù nặng và đã khỏi bệnh chỉ vì vào những năm thứ 80 của thế kỷ XIX người ta đã thêm vào sữa và thịt vào khẩu phần thức ăn của họ, mà trước đó hầu như đặc biệt chỉ có cá và gạo. Nhưng vì là tù binh của lý thuyết vi trùng của Pasteur, nên Eijkman cho rằng bệnh tê phù là do vi trùng gây ra. Ông mang theo cả gà với hy vọng gà sẽ bị nhiễm trùng. Do đó mọi ý đồ của ông đều không mang lại kết quả. Thật vậy năm 1896, bỗng nhiên gà mắc một loại bệnh giống như bệnh tê phù. Khi theo dõi bệnh đó, Eijkman phát hiện ra chúng trước khi chớm dịch, người ta đã cho gà ăn gạo đã giã rất kỹ ở trong kho của bệnh viện. Khi chuyển sang chế độ ăn ban đầu, gà hồi phục dần dần. Eijkman nhận ra rằng có thể gây ra hoặc chữa khỏi bệnh tê phù bằng cách thay đổi đơn giản khẩu phần thức ăn. Thoạt tiên nhà bác học đó chưa đánh giá hết ý nghĩa đúng đắn thực sự của những tài liệu thu thập được. Ông cho rằng trong hạt gạo có chất độc TheGioiEbook.com
  • 69.
    Lược sử sinhhọc 69 nào đó, nó được một chất khác ở trong trấu trung hòa , và vì vậy gạo đã giã rất kỹ, mất võ trấu, nên chỉ còn độc tố chưa trung hòa ở trong gạo. Nhưng người ta dựng nên giả thiết về sự có mặt của hai chất chưa biết là độc tố và kháng độc tố để làm gì khi mà có giả thiết còn đơn giản hơn nhiều cho rằng có một yếu tố thức ăn nào đó tồn tại cần thiết với một lượng không đáng kể. Hopkins và nhà hóa sinh học Mỹ là Funk (sinh năm 1884) đã ủng hộ giả thiết này. Hopkins và Funk cho rằng chẳng những bệnh tê phù mà cả những bệnh khác như: hoại huyết, bệnh da chì, còi xương, ... được giải thích là do trong thức ăn thiếu một lượng không đáng kể những chất nhất định. Khi còn bị những chất thuộc loại axit amin ám ảnh, năm 1912, Funk đề nghị gọi những chất đó là vitamin (axit amin của sự sống). Do thói quen nên tên ấy còn được giữ mãi đến ngày nay, măc dù hiện nay người ta đã biết chúng không có quan hệ gì với axit amin. Giả thuyết vitamin của Hopkins - Funk được hoàn toàn công nhận và ba mươi năm đầu của thế kỷ XIX đã chứng minh rằng có thể chữa khỏi các bệnh khác nhau bằng cách định khẩu phần ăn và chế độ dinh dưỡng hợp lý. Ví dụ thầy thuốc người Mỹ là Joseph Hônbec (1874 - 1929) đã phát hiện vào năm 1915 bệnh da chì phổ biến ở miền Nam nước Mỹ hoàn toàn không có nguồn gốc vi khuẩn. Thật ra bệnh này gây ra do thiếu một vitamin nào đấy và bệnh sẽ khỏi nếu thêm ngay sữa vào khẩu phần của người bệnh. Lúc đầu người ta chỉ biết vitamin có khả năng báo trước và chữa một số bệnh nhất định. Năm 1913, nhà hóa sinh học người Mỹ là Enme Vecnon McCollum (sinh năm 1879) đề nghị gọi vitamin theo chữ cái và như vậy đã xuất hiện vitamin A, B, C, và D sau này người ta thêm vitamin E và K. Người ta phát hiện ra thức ăn có chứa vitamin B thực ra chứa nhiều yếu tố có khả năng tác động nhiều hơn đối với một tổ hợp triệu chứng bệnh. Các nhà sinh học đã thảo luận nhiều lần về vitamin B1, B2 ... Như vậy chính thiếu vitamin B1 đã gây ra bệnh tê phù còn thiếu vitamin B2 gây ra bệnh da chì. Thiếu vitamin C dẫn đến bệnh hoại huyết. Tác dụng chữa bệnh của vitamin đã rõ: vì có một lượng nhỏ vitamin C trong nước chanh mà Linder đã chữa khỏi bệnh hoại huyết). Thiếu vitamin D dẫn đến bệnh còi xương. Thiếu vitamin H thì ảnh hưởng đến thị giác và sinh bệnh quáng gà. Thiếu vitamin B12 thì sinh ra bệnh thiếu máu ác tính. Ðó là những bệnh chủ yếu gây ra do thiếu vitamin. Do những kiến thức về vitamin được tích lũy dần dần, tất cả những bệnh ấy không còn là vấn đề nan giải đối với y học. Ngay từ những năm thứ 30 của thế kỷ XX người ta đã bắt đầu tinh chế vitamin và thực hiện việc tổng hợp vitamin. TheGioiEbook.com
  • 70.
    Lược sử sinhhọc 70 CHƯƠNG X: HỆ THẦN KINH I. THÔI MIÊN II. DÂY THẦN KINH VÀ ĐẠI NÃO III. TẬP TÍNH IV. THẾ NĂNG THẦN KINH I. THÔI MIÊN Một nhóm bệnh khác, không còn nghi ngờ gì nữa, không thể giải thích được bằng lý thuyết vi trùng của Pasteur, đó là những bệnh tâm thần. Ðã từ lâu, chúng gây cho loài người nỗi tôn sùng kinh hoàng. Những người kế tục Hippocrates có thái độ đối với các chứng bệnh này hoàn toàn đúng đắn, nhưng phần lớn các thầy thuốc lại lệ thuộc vào sự mê tín. Chắc có lẽ chính do tin rằng những người điên chịu sự ảnh hưởng của các thế lực hung bạo, người ta có thể cắt nghĩa được thái độ khắt khe đáng sợ đối với những người mắc bệnh tâm thần đã tồn tại trước thế kỷ XIX. Thầy thuốc người Pháp là Filip Pinen (1745 - 1826) đã cải cách công tác cứu trợ thần kinh. Ông cho rằng bệnh điên rồ là bệnh thần kinh chứ không phải là biểu hiện của thế lực độc ác và ông công khai giữ vững quan điểm đó. Năm 1793, trong lúc cuộc cách mạng tư sản Pháp vĩ đại diễn ra sôi nổi nhất làm đảo lộn lớn xã hội, cuộc cải cách các bệnh viện Paris bắt đầu, người ta bổ nhiệm Pinen làm bác sĩ trưởng bệnh viện thần kinh Bixetrơ gần Paris. Lúc ấy tình trạng của các người mắc bệnh thần kinh trong những bệnh viện công rất nghiêm trọng: người ta đối xử với người bệnh như đối xử với thú dại, người ta cùm kẹp, bỏ đói, đánh đập người bệnh. Việc đầu tiên của Pinen là cởi bỏ gông cùm đối với những người bất hạnh và đối xử tứ tế với người bệnh như những người bệnh bình thường khác cần phải điều trị. Nhưng các quan điểm mới đó được thực hiện một cách rất chậm chạp. Trục xuất linh hồn bao giờ cũng là đối tượng quan tâm của thần học. Ðiều đó đã được thầy thuốc người Aïo là Frederic Antoan Mexme (1734 - 1815) nghiên cứu trong sinh học. Lúc đầu Mexme đã dùng nam châm trong thực tiễn chữa bệnh của mình. Nhưng về sau ông nhận thấy rằng việc chạy chữa nhanh chóng hơn nếu người bệnh ở trạng thái hôn mê và bị thu hút sự chú ý tập trungvào những động tác đều đơn điệu. Ông dùng tay làm những cử động chậm chạp nhịp nhàng và đều đặn - gọi là sự án thủ (passe) trong thuật thôi miên, mà theo cách nói của ông, đó là nam châm động vật. Không cần phải nghi ngờ gì về thành tựu mà ai cũng biết của phương pháp đó ( hiện nay người ta gọi là phương pháp Mexme). Nhờ ông mà tâm lý học đã trút bỏ được hàng loạt những tác động bên ngoài và người bệnh sau khi tập trung mọi chú ý vào thầy thuốc sẽ nhạy cảm hơn đối với sự TheGioiEbook.com
  • 71.
    Lược sử sinhhọc 71 khêu gợi của thầy thuốc. Thời gian đầu Mexme thu được kết quả to lớn, đặc biệt ở Paris. Nhưng bị hạn chế bởi sự huyền bí và bịp bợm mà ông đã dùng để giữ kín những phương pháp của mình; cũng như những ý đồ không thành công trong việc chữa những bệnh không phải là thần kinh đã dần dần làm cho người bệnh ngán ngẩm và chẳng những các bệnh nhân mà cả các thầy thuốc khác cạnh tranh lại với Mexme cũng đâm ra bất mãn. Một ủy ban đặc biệt được thành lập và đã có những kết luận ngược lại; Mexme buộc phải trở về Paris để trở về Thụy Sĩ nơi sự vô danh tiếng đang chờ đợi ông. Tuy nhiên, giá trị của phương pháp Mexme tiếp tục sống. Năm mươi năm sau, nhà phẫu thuật người Anh là Zem Bred (1795 - 1860) đã bắt đầu nghiên cứu có hệ thống lý thuyết Mexme mà ông gọi là thôi miên (từ Hylạp - Hypnos: giấc ngủ). Sau khi công bố những bằng chứng khoa học của thôi miên, Bred đã đưa ra phương pháp đó vào thực tiễn y học. Một lãnh vực mới của Y học - khoa chữa bệnh học tâm thần đã ra đời, với nhiệm vụ chữa những bệnh tâm thần. Khoa học bệnh tâm thần đã được tiếp tục phát triển trong các tác phẩm của thầy thuốc người Aïo là Sigmun Froid (1856 - 1939). Trong những năm còn là sinh viên và suốt mấy năm tiếp theo đó, Froid đã nghiên cứu hệ thần kinh của người. Ông là người đầu tiên chú ý đến Cocain làm tê liệt những đầu mút của dây thần kinh. Thầy thuốc trẻ Car Conle (1857 - 1944), người cùng cộng tác với Froid ở bệnh viện, đã sử dụng những dẫn liệu của Froid và năm 1884 đã ứng dụng có kết quả cocain như thuốc tê trong khi mổ mắt. Có thể coi đây là thành công đầu tiên của trong việc ứng dụng gây mê cục bộ, làm giảm đau từng bộ phận của cơ thể và không cần thiết phải gây mê toàn thân trong trường hợp phẫu thuật cục bộ. Năm 1885, khi đang ở paris, Froid đã chú ý đến thôi miên như một phương pháp chữa bệnh thần kinh cơ thể. Sau khi trở về Viên, ông đã quyết định cải tiến phương pháp này. Froid cho rằng: hoạt động thần kinh biểu hiện ở mức độ ý thức cũng như ở mức độ tiềm thưc. Tuy những hồi ức nặng nề những khát vọng hoặc sự say đắm làm cho người ta thấy xấu hổ vẫn có thể trấn áp được, những lúc đó chúng chuyển sang mức độ tiềm thức. Loài người tuy không hiểu về sự tồn tại của cái kho ấy, nhưng nó ảnh hưởng đến cử chỉ và hành động của người ta, và còn có khả năng gây nên những biểu hiện thể trạng khác nhau. Chịu ảnh hưởng của thôi miên, hoạt động không tự giác của người bệnh tự do bộc lộ, trong tình trạng này người bệnh nói đến cả những điều mà ở trong trạng thái bình thường không muốn nói ra. Nhưng đến năm thứ 90, Froid thay thôi miên bằng việc tiếp xúc của thầy thuốc với người bệnh; việc tiếp xúc cho phép người bệnh nói điều gì đó cũng được theo sự hướng dẫn tối thiểu về phía người thầy thuốc. Người bệnh dần dần thoát khỏi sự rụt rè, và thầy thuốc làm thức tỉnh những sự kiện mà trong điều kiện bình thường chúng bị dấu kín ngay đối với cả bản thân người bệnh. Ưu việc của phương pháp này so với nghệ thuật thôi miên là ở chỗ người bệnh lúc nào cũng nắm vững những việc đang xảy ra và không cần những thông tin sắp tới rằng người bệnh sẽ nói ra cái gì. Ngay khi vừa mới phát hiện ra nội dung của tâm lý tiềm thức, thì những phản ứng của người bệnh trở thành không phải là TheGioiEbook.com
  • 72.
    Lược sử sinhhọc 72 vô nguyên cớ và bây giờ người bệnh có khả năng thay đổi những phản ứng bằng cách hiểu rõ những nguyên cớ đã được phát hiện. Việc phân tích nội dung của tâm lý học tiến hành một cách chậm chạp được gọi là sự phân tích tâm lý. Froid, trong cuốn sách Giải thích về giấc mộng xuất bản năm 1900, đã coi trọng ý nghĩa to lớn của giấc mộng bởi vì ông nghĩ rằng chúng khám phá ra nội dung của tiềm thức (dù rằng giấc mộng thường ở dạng thuần túy biểu tượng) bằng phương pháp không thể thực hiện được khi đang thao thức. Tiếp theo đó, ông cho rằng sự hấp dẫn giới tính trong các biểu hiện khác nhau của nó là nguồn xuất phát quan trọng nhất của sự hưng phấn, thậm chí ngay cả ở trẻ nhỏ. Quan niệm này của Froid đã gây ra rất nhiều phản kháng trong số các nhà chuyên môn và đông đảo quần chúng bạn đọc. II . DÂY THẦN KINH VÀ ÐẠI NÃO Tuy nhiên, tâm lý của người ta vô cùng phức tạp, do đó sự tin tưởng vào khoa chữa bệnh thần kinh phần lớn vẫn ở mức độ cá biệt. Nhà sinh lý học người Thụy Sĩ là Anbe de Hanle (1708 - 1777), sau khi xuất bản cuốn sách gồm, tám tập, về hướng dẫn sinh lý người vào những năm 60 của thế kỷ XVIII, là người đặt nền móng cho thần kinh học. Trước đó, người ta cho rằng dây thần kinh hoàn toàn là một cái ống rỗng có chứa những linh hồn huyền bí hoặc là chứa một chất lỏng giống như tĩnh mạch chứa máu. Nhưng xuất phát từ những tài liệu thực nghiệm, Hanle đã bác bỏ ý kiến đó và đưa ra nhận thức mới về sự hoạt động của thần kinh. Vídụ: ông đã giải thích rằng cơ có tính dễ bị kích thích, có nghĩa là một kích thích yếu cũng làm cho cơ bị co dật mạnh. Sự kích thích nhẹ vào dây thần kinh cũng làm cho cơ liên quan đến dây thần kinh đó co dật mạnh. Dây thần kinh bị kích thích mạnh hơn cơ và Hanle đã rút ra kết luận rằng trong phần lớn trường hợp, sự kích thích dây thần kinh điều khiển cơ vận động hơn là sự kích thích trực tiếp vào cơ. Ông cũng chứng minh rằng bản thân mô không tiếp nhận cảm giác; chính dây thần kinh trong mô dẫn truyền những xung động gây ra cảm giác. Nhưng tất cả những sợi dây thần kinh đều đi tới đại não hoặc tủy sống - điều đó thể hiện rõ ràng rằng các trung khu tiếp nhận và hành động trả lời nằm chính ở đấy. Khi tiến hành những thí nghiệm kích thích hoặc gây thương tổn những phần khác nhau của đại não động vật, Hanle đã quan sát được những kiểu tác động trả lời khác nhau. Thầy thuốc người Ðức là Franxoa Joseph Gan (1758 - 1828) năm 1796, đã bắt đầu giảng về thần kinh học và tiếp tục những công trình của Hanle. Ông chứng minh rằng các dây thần kinh đều đi đến chất xám của đại não. Gan cho rằng chất trắng của não là một loại chất liên kết. TheGioiEbook.com
  • 73.
    Lược sử sinhhọc 73 Cũng như Hanle, Gan cho rằng những phần nhất định của cơ thể. Ông đưa luận điểm đó tới cực đoạn khi cho rằng những phần của đại não chẳng những kiểm tra sự tiếp nhận cảm giác và sự vận động của bắp thịt đặc trưng mà còn kiểm tra mọi dạng cảm xúc và đặc tính, tính khí con người. Những người kế tục Gan đã khẳng định rằng có khả năng xác định những đặc điểm của người bằng cách rờ xem những nếp nhăn ở trong sọ. Những quan điểm này là cơ sở của Não tướng học - môn học giả khoa học. Những cái vô lý của não tướng học lại che lấp một sự kiện là trong quan niệm của Gan, có một phần đúng đó là ý nghĩ về sự định khu các chức năng trong đại não. Nhà giải phẫu thần kinh Pháp là Pon Broca đã nghiên cứu có lý về luận điểm đó. Khi nghiên cứu những cấu trúc tinh vi của đại não, ông đã nêu lên vào năm 1861, là ở người câm có sự tổn thương của một vùng xác định ở phần trên của đại não, trên nếp nhăn thứ ba của thùy trán trái mà đến nay vẫn mang tên là nếp nhăn Broca. Ðến năm 1870, hai nhà thần kinh học người Ðức là Guxtav Teodo Frisher (1838 - 1891) và Edua Hitxig (1838 - 1807) còn tiến xa hơn nữa. Khi cắm những kim điện vào não chó sống, họ đã thấy kích thích một khu vực nhất định, và như vậy họ có thể vẽ được, như thường nói, một bức bản đồ vẽ về cơ thể người ta trên đại não. Họ cũng chứng minh được rằng bán cầu đại não trái kiểm tra nữa thân bên phải, còn bán cầu đại não phải kiểm tra nữa bên trái. Bây giờ không còn nghi ngờ gì nữa về việc đại não điều khiển hoạt động của cơ thể và còn thực hiện điều đó với hình thức rất cao. Ðã xuất hiện mối hy vọng liên hệ mọi chức năng tâm lý của não. Nhưng điều đó đã biến đổi tâm lý thành phạm vi của cơ thể, và như vậy chính là cũng cố quan điểm duy vật. Những việc ứng dụng học thuyết tế bàovào hệ thần kinh là hiện thực và có cơ sở hơn cả. Các nhà sinh học ở giữa thế kỷ XIX đã phát hiện những tế bào thần kinh ở đại não và tủy sống, nhưng thực chất của bản thân những sợi thần kinh thì còn là điều bí ẩn. Nhà giải phẫu học người Ðức là Vinhem Vandeier (1836 - 1921) đã góp phần làm sáng tỏ vấn đề này. Năm 1891, ông đi đến kết luận rằng những nhánh tinh vi của tế bào thần kinh và là một bộ phận hợp thành cơ bản của những tế bào thần kinh. Và như vậy hệ thần kinh cấu tạo từ những nơron - những tế bào thần kinh có nhánh. Ðó là thực chất của thuyết nơron. Tiếp đó Vandeier chứng minh rằng mặc dù những nhánh của nơron riêng biệt có thể nằm khá gần nhau nhưng chỉ có một điểm tiếp xúc ở chỗ nối của các nơron, sự tiếp xúc của các chất thuộc dây thần kinh chứ không phải là sự liên hợp các dây thần kinh đó. Vùng nối giữa các nơron với nhau về sau được mang tên là xinap. Công trình nghiên cứu của nhà tế bào học người Ý là Canminlo Gonji (1844 - 1926) và nhà thần kinh học Tâyban Nha là Xantigo Ramoni Cahan (1852 - 1934) đã đặt nền tảng vững chắc cho thuyết nơron. Năm 1873, Gonji TheGioiEbook.com
  • 74.
    Lược sử sinhhọc 74 đã dùng chất nhuộm đặc biệt là muối bạc để nhuộm tế bào. Nhờ chất nhuộm này ông đã phát hiện ra cấu trúc bên trong tế bào (bộ máy Gonji). Gonji đã sử dụng phương pháp nhuộm của mình để nghiên cứu mô thần kinh. Ông đã quan sát được những chi tiết mà trước đó người ta chưa biết, phát hiện ra những nhánh tinh vi của tế bào thần kinh và thấy xinap một cách rõ ràng. tuy thế, khi Vandeier đưa ra thuyết nơron thì Gonji đã không thừa nhận thuyết này. Nhưng Ramoni Cahan đã kiên quyết bảo vệ thuyết nơron khi dùng phương pháp nhuộm đã sửa đổi và cải tiến Ramoni Cahan đã làm được rất nhiều việc để củng cố thuyết nơron. Những công trình kinh điển của võng mạc mắt, tủy sống, tiểu não và những phần khác của hệ thần kinh. III. TẬP TÍNH Thuyết nơron tỏ ra hết sức thuận lợi để nghiên cứu vấn đề tập tính của động vật. Ngay từ năm 1730, Stiven Henle đã phát hiện ra rằng khi tiêm vào da; con ếch bị chặt mất đầu vẫn co dật chân lại. Trong trường hợp này phần thân của con vật phản ứng một cách máy móc, còn phần não đã bị hủy bỏ. Như vậy đã đặt cơ sở để nghiên cứu những hoạt động của phản xạ tự động ở mức độ nào đó mà trong phản ứng trả lời xảy ra không có sự tham gia của ý muốn, tương ứng với sơ đồ thiết lập chính xác do kích thích. Ngay cả con người cũng bị lệ thuộc vào hoạt động phản xạ tự động đó. Như mọi người đều biết khi gõ vào phía dưới xương bánh chè một chút, lập tức có sự co dật đầu gối. khi vô ý chạm vào vật nóng, thì tay rụt lại, thậm chí người ta biết trước vật đó nóng. Nhà sinh lý học người Anh là Charles Seringtơn (1859 - 1952), khi nghiên cứu hoạt động phản xạ, đã đặt cơ sở cho sinh lý học thần kinh. Cũng như Gonji trước đây đã đưa ra phương pháp nhuộm tế bào, và đã tạo nên bước nhảy vọt trong phát triển giải phẫu học thần kinh, Seringtơn đã phát hiện ra cung phản xạ gồm một tập hợp (ít nhất gồm hai và thường là nhiều hơn hai) nơron. Cảm giác, phát sinh ở một chỗ nhất định, truyền xung động theo dây thần kinh, thông qua xinap và sau đó truyền qua nơron ngược đến cơ hoặc tuyến kích thích co cơ hoặc tiết dịch. Có xảy ra sự kích thích cơ quan cảm giác và sự kích thích co cơ truyền qua một hoặc nhiều nơron trung gian hay không, điều này cũng không có ý nghĩa về nguyên tắc. Có quan niệm nảy ra cho rằng dường như các xung động đi qua một số xinap này còn dễ hơn đi qua một số xinap khác. Vậy mà có tồn tại những con đường phản xạ đặc biệt tương đối dễ truyền qua mạng lưới phức tạp chằng chịt những nơron. TheGioiEbook.com
  • 75.
    Lược sử sinhhọc 75 Sau này người ta giả thuyết là một con đường phản xạ có thể mở đường cho những phản xạ khác, hay nói khác đi phản xạ này (phản xạ thứ hai) trả lời xung động của phản xạ thứ nhất đối với nó, và nó kích thích phản xạ thứ ba, và cứ thế tiếp diễn. Một loạt những phản xạ hoàn chỉnh tạo nên một tập hợp tương đối đầy đủ của các tập tính mà ta gọi là bản năng của sinh vật. Nhưng thậm chí ngay đến một sinh vật đơn giản và tương đối bé nhỏ như sâu bọ, thì cái đó chẳng là cái gì cả ngoài tổng số đơn giản của những bản năng. bởi vì mối liên hệ thần kinh dễ dàng di truyền lại cho nên những bản năng cũng được di truyền và được thể ngay từ khi sinh vật mới sinh ra. Chẳng hạn con nhện giăng tơ, mặc dù chưa khi nào nó nhìn thấy sợi tơ, thêm vào đó mỗi loài nhện dệt một loại tơ đặc trưng cho loài đó. Ðộng vật có vú nói chung và người nói riêng tương đối nghèo bản năng, nhưng có khả năng học tập, tiếp thu những dạng tập tính mới dựa trên cơ sở kinh nghiệm. Mặc dù sự nghiên cứu có hệ thống tập tính đó xuất phát từ quan điểm của thuyết nơron là một điều khó khăn, song người ta có thể phân tích tập tính đó thuần túy theo kinh nghiệm. Việc áp dụng các phép đo định lượng đối với thần kinh người (ít ra là đối với khả năng nhận những kích thích bên ngoài) đã bắt đầu từ những công trình của nhà sinh lý học người Ðức là Enet Henrick Vebe (1725 - 1878). Trong những năm thứ 30 của thế kỷ XIX, ông đã tìm ra cách đánh giá những sai khác giữa hai cảm giác của cùng một kiểu phụ thuộc vào logarit của cường độ cảm giác của người được làm thí nghiệm. Giả thiết rằng trong phòng được chiếu sáng bằng môtü ngọn nến và đốt thêm cây nến thứ hai thì chúng ta sẽ nhận được độ chiếu sáng bổ sung ký hiệu là x. Ban đầu chỉ cần thắp thêm một ngọn nến là đủ để cảm thấy ở trong phòng đã sáng hơn với một lượng là x nếu muốn cảm thấy độ sáng tăng lên một x nữa thì phải thắp thêm hai ngọn nến rồi sau đó là bốn, tám... năm 1860, nhà vật lý học người Ðức là Guttavơ Teodo Fesne (1801 - 1887) đã rút ra kết luận về sự phụ thuộc logarit giữa kích thích tác động lên các cơ quan cảm giác và cảm giác được xuất hiện. Người ta gọi kết luận này là định luật Vebe - Fesne. Như vậy đã đặt cơ sở cho vật lý tâm lý học - nghiên cứu định lượng của cảm giác Học thuyết về tập tính nói chung - tâm lý học - rất khó diễn tả bằng phương pháp toán học nhưng có thể dẫn chứng bằng thực nghiệm. Quyền nghiên cứu ưu tiên trong lãnh vực này thuộc về nhà sinh lý học người Ðức là Vinhem Max Vunđ (1832 - 1920), ông đã xây dựng phòng thí nghiệm tâm lý thực nghiệm đầu tiên vào năm 1879. Những nghiên cứu của ông mở đầu cho những thực nghiệm mà trong thời gian thực nghiệm, chuột phải giải quyết những tình huống phức tạp trong đường đi rắc rối, còn hắc tinh tinh phải nghĩ cách lấy bằng được những quả chuối không lấy được. Về sau này những thực nghiệm ấy được đem áp dụng cả cho người bằng cách đòi hỏi người ta phải trả lời những câu hỏi chuyên môn và làm TheGioiEbook.com
  • 76.
    Lược sử sinhhọc 76 tính. Dựa vào những câu trả lời để đánh giá khả năng thông minh của người.năm 1905, nhà tâm lý học người Pháp là Anfret Bine (1857 - 1912) đã đưa ra phương pháp đánh giá của mình dựa vào sự xác định hệ số khả năng thông minh hoặc hệ số trí lực (IC). Nhà sinh lý học người Nga là I.P. Pavlov (1849 -1936) đã tiến hành nghiên cứu cơ bản hơn nhiều, có liên quan trực tiếp đến tập tính và hệ thần kinh. Trong những giai đoạn đầu hoạt động khoa học, ông đã nghiên cứu sự điều tiết thần kinh tiết dịch tiêu hóa, và kể những năm đầu của thế kỷ XX ông đã nghiên cứu phản xạ nói chung. Khi thấy thức ăn thì con chó đói tiết nước bọt. Ðó là một phản xạ có điều kiện (có mục đích) vì nước bọt cần để tiêu hóa và thấm ướt thức ăn. Nếu mỗi lần cho chó ăn, người ta bấm chuông thì tiếng chuông sẽ có liên quan chặt chẽ đến sự xuất hiện thức ăn, cuối cùng, mỗi khi nghe thấy tiếng chuông là chó tiết nước bọt, ngay cả lúc chó không thấy thức ăn. Như vậy là phản xạ có điều kiện đã được hình thành. Pavlov chứng minh rằng theo cách tương tự đó có thể lập được bất kỳ phản xạ nào. Một trường hợp khác trong tâm lý học- thuyết tập tính xác nhận là mọi sự giảng dạy, về thực chất, là sự phát triển những phản xạ có điều kiện, và nếu như có thể nói là sự phát triển những mối liên hệ thần kinh mới. Những người đại diện có tên tuổi nhất của trường phái này là hai nhà tâm lý học người Mỹ JohnBrodet Oatsan (1878 - 1958) và Barut Fređeric Skinne ( sinh năm 1904). Thuyết tập tính thể hiện sự hiểu biết một cách máy móc về tâm lý học, bởi vì những pha hoạt động thần kinh của một búi những dây thần kinh phức tạp bị hạ xuống mức những mô hình vật lý. Theo ý kiến chung thì cách đặt vấn đề như vậy là rất đơn giản. Việc nghiên cứu tập tính, bản năng và khả năng huấn luyện mà động vật thể hiện ra trong thiên nhiên đó có những bước phát triển mới qua các công trình của Conrat Loren (sinh năm 1903) và Nicola Tinbergen (sinh năm 1907) nghiên cứu về sự xuất hiện những cấu trúc tập tính và ý nghĩa của những cơ cấu " khởi động", những hoạt động riêng lẻ của tập tính. Kết quả là đã xuất hiện một lĩnh vực mới của sinh học - tập tính học, nghiên cứu những dạng tập tính phức tạp của động vật. IV. THẾ NĂNG THẦN KINH Chúng ta đang nói về hệ thần kinh, về những xung động truyền theo các đường dẫn truyền thần kinh. Nhưng những xung động đó là gì? Hanle và Gan đã đập tan tành học thuyết cổ đại về linh hồn truyền trong dây thần kinh, nhưng đến năm 1791, khi nhà sinh lý học người ý là Lui Ganvani (1737 - 1798) phát hiện ra bắp thịt của ếch đã bị lột da có thể co lại dưới tác động TheGioiEbook.com
  • 77.
    Lược sử sinhhọc 77 của dòng điện, thì thuyết linh hồn lại được phục hồi dưới một dạng mới. Ganvani tuyên bố về sự có mặt của cái gọi là " điện động vật" có thực của cơ. Trong cách diễn tả ban đầu của Ganvani thì ý nghĩa đó không đúng, nhưng ở dưới dạng thay đổi một cách phù hợp thì lại có tác dụng. Nhà sinh lý học người Ðức là Emin Duboa Raimon (1818 - 1896), khi còn là sinh viên đã viết tác phẩm về loài cá điện; từ đó hiện tượng điện trong mô động vật trở thành đối tượng nghiên cứu khoa học thích thú nhất của Raimon. Từ năm 1840 trở đi ông đã bắt tay vào cải tiến những dụng cụ thí nghiệm cũ kỹ và nghĩ ra phương pháp mới và chính xác để ghi những dòng điện rất yếu chạy trong dây thần kinh và cơ. Ông chứng minh rằng xung thần kinh kèm theo những thay đổi trạng thái điện của dây thần kinh. Xung thần kinh, về bản chất của nó, hoặc ít ra cũng một phần là điện, còn điện chính là cái chất lỏng tế nhị mà các nhà bác học tin vào " linh hồn" nằm trong dây thần kinh dã tìm ra. Ðiện chẳng những chạy theo dây thần kinh mà còn chạy theo cả cơ. Ở những cơ co giãn theo nhịp như cơ tim thì những biến đổi điện cũng diễn ra theo nhịp điệu. Năm 1903, nhà sinh lý học người Hàlan là Vinhem Einthoven (1860 - 1927) đã chế tạo ra một điện kế dây rất nhạy có khả năng phát hiện ra những dòng điện vô cùng yếu. Ông đã dùng điện kế này để ghi những thế năng điện tim thay đổi theo nhịp khi đặt những điện cực đặc biệt trên da. Ðến năm 1906, Einthoven đã khẳng định rằng căn cứ vào sơ đồ điện tim mà ông đã ghi được, người ta có thể tìm ra những dạng rối loạn hoạt động khác nhau của tim Thầy thuốc thần kinh người Ðức là Hanxơ Becger (1873 - 1941) đã dùng phương pháp tương tự vào năm 1929. Ông cắm các cực điện vào sọ não và ghi sự thay đổi theo nhịp của thế năng kèm theo sự hoạt động của não. Não điện đồ rất phức tạp và rất khó dò đọc. Nhưng khi đại não bị thương nặng và khi có khối u thì rất dễ phát hiện ra sự thay đổi. cũng giống hệt như động kinh được coi là " bệnh mê tín " có thể phát hiện được theo sự thay đổi của điện đồ. Song dẫu sao thì những phát minh về thế năng điện vẫn chưa giải đáp cặn kẽ tất cả các câu hỏi. Những xung động điện đi qua những đầu mút của dây thần kinh, tự nó không có khả năng vượt qua kẽ của xinap nằm giữa hai nơron để gây ra một xung điện mới trong nơ ron tiếp theo. Năm 1921, nhà sinh lý học người Áo lá Otto Levi (1873 - 1961) đã mô tả sự dẫn truyền hóa học của các xung thần kinh. xung thần kinh cùng với xung điện đều bao hàm cả sự biến đổi hóa học. Chất hóa học được giải phóng khi kích thích dây thần kinh đi qua kẽ của xinap và như thế truyền kích thích thần kinh. Nhà sinh lý học người Anh là Henri honlet Ðein (sinh năm 1875) coi chất hóa học này với hợp chất có tên là Axetincholin là một. Về sau người ta phát hiện ra cả những hợp chất hóa học khác có liên quan đến hoạt động thần kinh theo cách này TheGioiEbook.com
  • 78.
    Lược sử sinhhọc 78 hoặc cách khác. Một vài chất trong số đo ïcó thể gây ra những triệu chứng rối loạn thần kinh. TheGioiEbook.com
  • 79.
    Lược sử sinhhọc 79 CHƯƠNG XI: MÁU I. KÍCH THÍCH TỐ II. HUYẾT THANH HỌC III. CÁC NHÓM MÁU IV. NHỮNG BỆNH SIÊU VI TRÙNG V. HIỆN TƯỢNG DỊ ỨNG I. KÍCH THÍCH TỐ ( HORMON) Cho dù thành tựu của thuyết nơron vĩ đại đến đâu đi chăng nữa thuyết này vẫn chưa có thể giải quyết được tất cả mọi vấn đề đã tích lũy được vào thời kỳ đó. Những tín hiệu điện chạy theo đường thần kinh không thể coi là những cơ chế điều chỉnh duy nhất của cơ thể. Cũng còn có những tín hiệu hóa học đi theo đường máu. Chẳng hạn, năm 1902, nhà sinh lý học người Anh là Enet Henri Stacling (1866 - 1929) và William Međec Bâylix (1860 - 1924), đã phát hiện ra rằng nếu cắt rời tất cả các dây thần kinh đi tới tuyến tụy, thì dù sao, tuyến tụy cũng nhận được tín hiệu: ngay lập tức dịch tiêu hóa được tiết ra khi vừa mới có thức ăn chua từ dạ dày chảy vào ruột. Có lẽ dưới tác dụng axit của dịch dạ dày, màng nhầy của ruột non đã sản ra một chất mà Stacling và Bâylix là tiết tố. Chính tiết tố đã kích thích tuyến tụy tiết dịch. Stacling đề nghị gọi tất cả các chất do tuyến nội tiết tiết vào máu và thực hiện việc điều chỉnh những chức năng của các cơ quan là kích thích tố (hormon). (Từ tiếng Hylạp: Hormon - kích thích). Thuyết nơron tỏ ra hết sức có kết quả; người ta tìm thấy phần lớn kích thích tố lưu thông theo máu với nồng độ không đáng kể, chúng duy trì một cách rất tinh vi tỉ lệ chặt chẽ giữa các phản ứng hóa học, nói một cách khác, chúng điều chỉnh quá trình sinh lý trong cơ thể. Năm 1901, nhà hóa học người Mỹ là Iokihi Takamine (1854 -1922) đã lấy ra từ chất tủy của tuyến trên thận một chất hoạt động dưới dạng tinh thể và ông gọi là Ađrenalin. Ðó là kích thích tố được tách ra đầu tiên có cấu trúc đã được xác định. Tiếp đó xuất hiện giả thuyết về sự trao đổi chất chủ yếu là một trong các quá trình được điều chỉnh do hoạt động của kích thích tố. Magơnut Lêvi đã chú ý đến mối liên hệ giữa sự rối loạn trao đổi chất cơ bản với những bệnh của tuyến giáp, còn nhà hóa sinh học người Mỹ là Eđau Kenvin Kenđan (sinh năm 1886) đã tách ra một chất từ tuyến giáp vào năm 1915, mà ông gọi là Tiroxin. Chất này quả thật là một kích thích tố vì một lượng nhỏ của Tirôxin có thể điều chỉnh sự trao đổi chất cơ bản. TheGioiEbook.com
  • 80.
    Lược sử sinhhọc 80 Nhưng kết quả hơn cả là việc nghiên cứu bệnh đái đường. Bệnh này kèm theo sự rối loạn phức tạp về quá trình trao đổi chất chủ yếu là trao đổi gluxit và đưa tới sự tăng lượng đường trong máu đến mức độ cao không bình thường. Cơ thể thải đường thừa ra ngoài cùng với nước tiểu và sự xuất hiện đường trong nước tiểu là dấu hiệu của thời kỳ đầu bệnh đái tháo đường. Ðến thế kỷ XX, bệnh này hầu như bao giờ cũng dẫn đến chết người. Năm 1889, hai nhà sinh lý học người Ðức là Jozef Mering (1849 - 1908) và Oxca Mincôvxki (1858 - 1931) sau khi cắt bỏ tuyến tụy ở động vật thí nghiệm đã phát hiện ra bệnh đái tháo đường phát triển nhanh chóng, Mering và Mincovxki giả định là tuyến tụy có liên quan đến bệnh này như thế nào đấy. Xuất phát từ quan niệm về kích thích tố do Staclin và Bâylix đề xướng, giả thiết tuyến tụy tiết kích thích tố điều chỉnh sự phân hủy đường trong cơ thể là logic. Nhưng những ý đồ định tách kích thích tố từ tuyến tụy ra đã bị thất bại. Ðiều này dễ hiểu bởi vì chức năng cơ bản của tuyến tụy là tiết ra dịch tiêu hóa chứa một lượng lớn men phân hủy protit. Vì kích thích tố là protit (và điều này đã được chứng minh) cho nên nó tự phân giải trong quá trình chiết xuất. Năm 1920, thầy thuốc người Canada là Fređeric Gran Banting (1891 - 1941) nảy ra một ý nghĩ hay: cô lập tuyến tụy của động vật thí nghiệm bằng cách thắt ống dẫn của nó. Theo ông: những tế bào của tuyến tụy tiết ra dịch tiêu hóa phải thái hóa vì chúng không tiết ra dịch tiêu hóa nữa, còn những phần tiết ra kích thích tố phải trực tiếp vào máu thì vẫn tiếp tục hoạt động. Năm 1921, Banting tổ chức một phòng thí nghiệm ở trường Ðại học Tổng Hợp Toronto với sự giúp đỡ của phụ tá là Charles Hecber Best (sinh năm 1899) đã bắt tay vào tiến hành thí nghiệm. Ông đã may mắn thu được kích thích tố Insulin tinh khiết, chất này được ứng dụng rộng rãi để chữa bệnh đái tháo đường. Mặc dù người bệnh, về thực chất, luôn luôn phải chịu sự điều trị nặng nề nhưng tính mạng của người bệnh được bảo đảm. Tiếp theo Insulin, người ta đã thu được những kích thích tố khác. Nhà hóa học người Ðức là Ađonf Frêđric Butenan (sinh năm 1903), năm 1929 đã chiếc xuất từ nước tiểu của phụ nữ có mang và từ tinh hoàn những kích thích tố sinh dục điều khiển sự phát triển những dấu hiệu sinh dục thứ cấp và ảnh hưởng đến nhịp độ sinh dục của phụ nữ. Kendan, người phát hiện ra Tirôxin, và nhà hóa học Tađeơt Raiserstein (sinh năm 1897) đã tách ra được một nhóm kích thích tố từ lớp vỏ ngoài của tuyến trên thận. Năm 1948, Filip Xounte Henter (sinh năm 1896), người cộng tác của Kendan, đã phát hiện ra coctizôn là một trong những chất kích thích TheGioiEbook.com
  • 81.
    Lược sử sinhhọc 81 tố có tác dụng chữa bệng viêm thấp khớp. Sao đó Coctizôn được dùng để chữa các bệnh khác. Năm 1924, nhà sinh lý học người Achentina là Bennađo Albertle Huxley (sinh năm 1887) đã chứng minh rằng tuyến yên - tuyến nội tiết hình cầu nhỏ nằm ngay dưới não, có ảnh hưởng như thế nào đó đến sự phân hủy đường. Những nghiên cứu tiếp theo đã chứng minh là tuyến yên còn có những chức năng quan trọng khác nữa. Nhà hóa sinh học Tso Haoli (sinh năm 1913) trong những năm 30 - 40 đã lấy được một loạt kích thích tố khác nhau từ tuyến yên. Ví dụ: Kích thích tố sinh trưởng điều tiết sự sinh trưởng của cơ thể là một trong số kích thích tố thuộc loại này. Nếu kích thích tố sinh trưởng vào máu quá nhiều thì người sẽ lớn thành người khổng lồ, nếu vào máu ít thì thành người lùn. Khoa học nghiên cứu kích thích tố - nội tiết học - ở giữa thế kỷ XX đã trở thành khoa học vô cùng phức tạp, nhưng là một ngành đem lại rất nhiều kết quả tốt đẹp. II. HUYẾT THANH HỌC Chức năng phân phối kích thích tố chỉ là một trong những tính chất mới của máu được phát hiện ở cuối thế kỷ XIX. Là vật mang kháng thể, máu giữ vai trò của kẻ bảo vệ cơ thể khỏi phải bị nhiễm trùng. (Bây giờ khó tin rằng một thế kỷ rưỡi trước đây, các thầy thuốc đã nghĩ cách cho máu chảy ra ngoài là tốt đối với người bệnh). Việc sử dụng tính chất bảo vệ của máu để chống vi sinh vật đã được phát triển qua những công trình của hai người phụ tá của Kôc - hai nhà vi khuẩn học người Ðức là Emin Adolf Behring (1854 - 1917) và Paul Ehrlich (1854 - 1915). Bering đã phát hiện ra rằng đưa vi khuẩn vào động vật, sẽ có sự kích thích tạo thành các kháng thể đặc trưng ở trong dịch lỏng của máu (huyết thanh). Nếu sau đó lại truyền huyết thanh ấy cho động vật khác, thì ít nhất, sau một thời gian nhất định, con vật này sẽ không bị nhiễm bệnh đó nữa. Behring quyết định dùng bệnh yết hầu để kiểm tra sự phát hiện của mình; loại bệnh này thường gây ra tử vong chủ yếu đối với trẻ em. Nếu đứa trẻ đã thoát chết sau khi mắc bệnh yết hầu thì nó sẽ không bị nhiễm (miễn dịch) loại bệnh này . Nhưng bắt cơ thể trẻ em sản xuất ra kháng thể của riêng mình để chống lại chất độc của vi khuẩn gây bệnh này để làm gì? Tại sao ta không lấy kháng thể ở trong cơ thể động vật, sau đó truyền huyết thanh đã miễn dịch sang cơ thể trẻ em bị bệnh? Nhờ dùng huyết thanh kháng độc tố, nên 1892 người ta đã giảm mạnh tỷ lệ trẻ em chết khi có dịch yết hầu. Behring đã tiến hành thực nghiệm với sự tham gia của Ehrlich, mà có lẽ, đây là người đã đề ra liều lượng cụ thể và những phương pháp chữa bệnh. Sau đó Ehrlich độc lập nghiên cứu, tỉ mỉ gọt rũa những phương pháp sử dụng TheGioiEbook.com
  • 82.
    Lược sử sinhhọc 82 huyết thanh. Ta có quyền coi Ehrlich người sáng lập ra huyết thanh học - khoa học về các tính chất vật lý, hóa học và sinh học của huyết thanh và về những phương pháp sản xuất huyết thanh. Khi những phương pháp này đã trở thành mục đích tạo nên tính không miễn bệnh thì khoa học ấy gọi là miễn dịch học Nhà vi khuẩn học người Bỉ là Jules Beadle (1870 - 1939) là nhà huyết thanh học lớn khác đã có đóng góp to lớn vào việc xây dựng môn miễn dịch học. Năm 1898, khi làm việc ở Pasri, dưới sự hướng dẫn của Metchnikov, ông đã phát hiện ra rằng các kháng thể trong huyết thanh, khi bị đun nóng tới 55 o C, thực chất chúng không bị biến đổi và vẫn giữ được khả năng kết hợp với chất (kháng - nguyên) mà chúng kết hợp với nó trước khi đun nóng. Thế nhưng các kháng thể mất khả năng đánh bại vi khuẩn. Có giả thuyết này ra là trong huyết thanh có một hợp phần nào đó rất không bền (hoặc là một nhóm hợp phần) tác dụng với kháng thể, và có tác dụng phụ trước khi kháng thể tiêu diệt vi khuẩn. Beadle gọi hợp phần này là alexin, còn Ehrlich gọi đó là bổ thể. Thuật ngữ bổ thể vẫn còn được dùng đến bây giờ. Năm 1901, Beadle chứng minh rằng nếu kháng thể phản ứng với kháng nguyên (prôtit lạ) thì bổ thể bị kiệt dần. Quá trình cố định bổ thể như vậy rất quan trọng để chuẩn đón bệnh giang mai. Phương pháp chuẩn đó này được nhà vi khuẩn học người Ðức là August fon Vaserman (1866 - 1925) hoàn thiện vào năm 1906 và cho đến nay người ta vẫn gọi là phả ứng Vaserman. Trong phản ứng Vaserman, huyết thanh của máu người bệnh phản ứng với kháng nguyên nhất định. Nếu trong huyết thanh có chứa kháng thể chống vi trùng giang mai thì phản ứng được thực hiện và bố thể biến mất. Bổ thể mất đi có ý nghĩa là phản ứng dương đối với bệnh giang mai. Nếu bổ thể vẫn còn thì phản ứng Vaserman không xảy ra và như vậy, người bệnh không có bệnh giang mai. III. CÁC NHÓM MÁU Những thành tựu của huyết thanh học ở đầu thế kỷ XX đã mang lại những kết quả khá bất ngờ: người ta đã phát hiện ra sự sai khác về cá thể của máu người. Trong suốt toàn bộ lịch sử, các thầy thuốc đều mong muốn thay máu đã mất bằng cách tiếp máu. Máu của người khỏe thậm chí của động vật được truyền vào tĩnh mạch của người bệnh. Mặc dù có những kết quả ngẩu nhiên cá biệt, nhưng chữa bệnh theo cách đó thường dẫn tới nguy hiểm chết người. Vì thế đến cuối thế kỷ XX người ta đã cấm việc tiếp máu ở phần lớn các nước châu Âu. TheGioiEbook.com
  • 83.
    Lược sử sinhhọc 83 Thầy thuốc người Áo là Karl Landsteiner (1868 - 1943) đã tìm ra chìa khóa giải quyết vấn đề. Năm 1900 ông phát hiện ra rằng máu người biến thiên theo khả năng của huyết thanh đối với sự ngưng kết của hồng cầu (ngưng tụ thành cục và kết tủa). Huyết thanh của một người nào đó có thể làm cho hồng cầu của người A ngưng kết, chứ không làm ngưng kết hồng cầu người B, ngược lại huyết thanh của người khác lại ngưng kết hồng cầu của người B chứ không ngưng kết hồng cầu của người A. Lại có huyết thanh của người khác làm hồng cầu của người A lẫn người B ngưng kết và có loại huyết thanh nói chung không ngưng kết hồng cầu. Năm 1902 , Landsteiner đã chia máu người ta ra thành 4 nhóm hoặc laọi mà ông gọi là A , B , AB và O . Ngày nay rất dễ hiểu là tryền máu là một số trường hợp không nguy hiểm, còn đại bộ phận trường hợp lại gây ra chết người vì huyết thanh truyền vào có thể làm ngưng kết hồng cầu của người bệnh. Khi xác định trước và cẩn thận các nhóm máu của người bệnh và của người cho máu thì việc truyền máu lập tức trở thành một biện pháp hổ trợ quan trọng trong thực tiễn y học. Suốt bốn mươi năm sau, Ladsteiiner và các nhà bác học khác đã phát hiện ra các nhóm máu không phân biệt trong việc truyền máu. Tất cả các nhóm máu đều di truyền phù hợp với các quy luật di truyền theo Mendel. Hiện nay người ta sử dụng điều này để xác định dòng máu của cha và con. Ví dụ : cha và mẹ đều có nhóm máu A thì không có thể có con thuộc nhóm máu B. Ngoài ra, sự phát hiện các nhóm máu cho phép đưa ra sự giải thích có thể chấp nhận được vấn đề tồn tại hàng thế kỷ nay về giống người. Người ta bao giờ cũng chia những người anh em của mình thành một số nhóm nào đó: có lẽ các tác giả chia nhóm người ấy không có những tiêu chuẩn khách quan, và họ tự xếp họ vào nhóm người thượng đẳng . Thậm chí ngày nay, có những người không chuyên nghiệp cũng dám chia loài người ra các giống khác nhau mà chỉ dựa vào màu da. Nhà thiên văn học người Bỉ là Lambe Ađonf Jăc Ketle (1796 - 1874) lần đầu tiên đã chứng minh rằng sự sai khác giữa những cá thể người có mức độ nhỏ bé và rất không rõ rệt. Sự sai khác chủ yếu là về số lượng chứ không phải là chất lượng Ketle đã dùng phương pháp thống kê để nghiên cứu về người, điều đó cho phép xác nhận ông là người sáng lập ra môn nhân chủng học (học thuyết về lịch sử tự nhiên của loài người). Ketle đã nghiên cứu kết quả đo thể tích lồng ngực của lính Scôtlen, những dẫn liệu của những người tuyển lính thuộc quân đội Pháp v.v..., và đến năm 1853 ông đã rút ra kết luận rằng sự thay đổi của những chỉ tiêu ấy so với đại lượng trung bình có quy luật đến mức giống như sự dao động của con lật đật (hoặc sự dao động của quả lắc) hoặc là sự sắp xếp của những lỗ TheGioiEbook.com
  • 84.
    Lược sử sinhhọc 84 chung quanh nòng súng máy. Nói một cách khác, ông đã chứng minh rằng sự sống diễn ra theo đúng các quy luật điều khiển cả thế giới vô tri vô giác. Nhà giải phẩu học người Thụy Ðiển là Aldes Adolf Retsius (1796 - 1860) đề nghị phân loại chủng người theo hình dạng sọ. Tỷ số của chiều rộng so với chiều dài sọ trên 100 , ông gọi chỉ số này là chỉ số sọ. Nếu chỉ số sọ nhỏ hơn 80 là sọ dài, nếu lớn hơn 80 là sọ rộng. Ông chia người châu Âu ra thành nhóm đại diện giống phương Bắc - cao và sọ dài, giống Ðịa Trung Hải - tầm thước, sọ dài, và giống Anpơ - thấp và sọ rộng. Nhưng thật ra tất cả những điều đó không đơn giản như vậy: sự sai khác về chỉ số sọ rất nhỏ , ngoài phạm vi Châu Âu nói chung, sự sai khác ấy bị xóa nhòa và cuối cùng chỉ số sọ không phải là cái gì cố định chặt chẽ trong di truyền và có thể thay đổi do thiếu vitamin và dưới ảnh hưởng của môi trường chung quanh mà trẻ em sống ở nơi đó. Nhưng cùng với sự quy định các nhóm máu đã mở ra khả năng đầy hứa hẹn dùng nhóm máu để phân loại quần thể người. Thứ nhất các nhóm máu không phải là những dấu hiệu nhìn thấy được. Chúng là bẩm sinh và không chịu ảnh hưởng của môi trường, tự do trộn lẫn với nhau trong các thế hệ tiếp theo, bởi vì khi tìm vợ chọn chồng, người ta không nghĩ rằng người vợ (hoặc chồng) mình thuộc nhóm máu nào. Không có một nhóm máu riêng biệt nào lại có thể dùng để phân chia giống người, nhưng số lần gặp (tần số) của các nhóm máu khác nhau lại có giá trị để so sánh một số lớn người. Có thể xem quyền ưu tiên nghiên cứu trong lĩnh vực này của nhân chủng học thuộc về nhà miễn dịch học người Mỹ là William Clauze Bôiđ (sinh năm 1903). Vào những năm 30, ông cố gắng làm sáng tỏ các loại máu của những dân tộc thuộc các nước khác nhau trên thế giới. Dựa vào những tài liệu thu thập được vào những tài liệu tham khảo đã công bố trong các sách vở, năm 1956, ông chia loài người ra làm 13 nhóm. Phần lớn các nhóm ấy tương ứng với sự phân vùng địa lý. Ông rất ngạc nhiên khi thấy có giống người châu Âu cổ xưa có đặc trưng bởi số lần gặp khá cao của nhóm máu gọi là Rh - âm ( rêzut - âm ) . Những người châu Âu cổ xưa đã bị những dân tộc ngày nay ở châu Âu lấn chiếm, con cháu của họ vẫn còn tồn tại đến nhau ở các vùng miền núi tây Pirênê. Theo số lần gặp của các nhóm máu, người ta có thể theo dõi được sự di cư của các dân tộc trong thời kỳ tiền sử và thậm chí trong khoảng thời gian gần đây. Ví dụ : những người thuộc số phần trăm nhóm máu B cao nhất ở miền trung Á và giảm dần về phía Tây và phía Ðông. Nhưng ở Tây Âu người ta vẫn gặp người thuộc nhóm máu B. Người ta cho rằng đó là kết quả của sự xâm nhập định kỳ của những người du mục - người Nguyên và người Mông Cổ từ Trung Á và châu Âu. IV. NHỮNG BỆNH SIÊU VI TRÙNG ( VIRUT) TheGioiEbook.com
  • 85.
    Lược sử sinhhọc 85 Ở thế kỷ XX, loài người đã đạt được những thành tựu đáng kể hơn cả trong các cuộc đấu tranh chống vi sinh vật mà đương thời Pasteur và Kôc chưa hề biết tới.Pasteur không tìm ra các tác nhân gây bệnh dại - là bệnh rõ ràng do nhiễm trùng, mà theo thuyết của Pasteur là do vi sinh vật. Pasteur cho rằng loại này quá nhỏ và chính vì vậy ông không thể phát hiện được bằng những dụng cụ của thời bấy giờ. Sau này người ta đã khám phá ra vi sinh vật đó, và Pasteur đã nói đúng. Tác nhân gây nhiễm trùng có thể nhỏ hơn vi khuẩn thông thường rất nhiều. Lần đầu tiên người ta biết được do nghiên cứu bệnh đốm lá thuốc lá. Thì ra là dịch của cây thuốc lá bị bệnh làm cho cây khỏe bị nhiễm bệnh. Năm 1842, nhà thực vật học người Nga là Dmitri Ioxmovits Iwanowski (1867 - 1920) đã khẳng định rằng dịch ép của cây thuốc lá vẫn giữ những tính chất nhiễm trùng, ngay cả sau khi đã lọc giữ lãi mọi vi khuẩn đã biết. Năm 1895 nhà thực vật học người Hà Lan là Matin Winlem Beijerinck (1851 - 1931) cũng đã khám phá ra điều đó. Beierink gọi tác nhân gây nhiễm trùng qua lọc là virut (siêu vi trùng) với ngụ ý hiểu từ virut đơn giản là chất độc. Những phát hiện của hai nhà bác học đã đặt cơ sở cho siêu vi trùng học (virut học) Người ta cho rằng ngay cả một số bệnh khác cũng do virut qua lọc gây nên. Nhà vi khuẩn học người Ðức là Fridric Lefle (1852 -1915) đã khẳng định rằng virut qua lọc gây bệnh sốt lở mồm long móng gây ra bệnh sốt vàng. Những bệnh khác do bại liệt, sốt phát ban, sởi , quai bị, đậu mùa, cúm, sổ mũi truyền nhiễm cũng điều do virut gây ra. Một phát hiện khoa học thú vị đã được thực hiện vào năm 1915: nhà vi khuẩn học người Anh là Fredric William Tovoter (1877 -1950) khi quan sát những tập đoàn vi khuẩn đã phát hiện ra rằng một số tập đoàn hình như bị sương mù bao phủ và sau đó hoàn toàn bị tiêu biến. Ông đem lọc dung dịch chứa những tập đoàn đã tiêu biến và thấy trong bình lọc có chứa một chất nào đó gây ra sự hủy diệt các tập đoàn vi khuẩn. Rõ ràng ngay cả vi khuẩn cũng bị bệnh virut: những ký sinh trùng (vi khuẩn) trở thành vật hy sinh cho những ký sinh trùng nhỏ hơn (virut). Nhà vi khuẩn học người Canađa là Fêlic đ'Eren (1873 - 1949) cũng đã phát hiện lại điều này vào năm 1917. Ông gọi những virut gây bệnh cho vi khuẩn là thể thực khuẩn nghĩa là << ăn vi khuẩn >>. Cho đến nay chưa có ai có thể nói rằng ung thư được xếp trong danh sách những bệnh do virut gây bệnh. Ung thư là một trong những loại bệnh phổ biến và hiểm nghèo nhất của thế kỷ chúng ta, hiện nay nó đang phát triển không ngừng và làm chết rất nhiều người. Sự tiến triển không tránh khỏi và chậm chạp của ung thư trở thường dẫn đến cái chết đau đớn kéo dài khiến cho ung thư trở thành một trong những loại bệnh đem lại sự khủng khiếp cho loài người. TheGioiEbook.com
  • 86.
    Lược sử sinhhọc 86 Vào thời kỳ thuyết vi sinh vật mới đạt được những thành tựu bước đầu, người ta tưởng rằng ung thư chính là một thứ bệnh do vi khuẩn gây ra, nhưng người ta lại không tìm thấy vi khuẩn gây bệnh ung thư. Sau khi phát hiện ra virut, người ta bắt đầu tìm virut gây ung thư nhưng một lần nữa lại không thành công. Tất cả những điều đó kết hợp với việc bệnh ung thư không lây đã là cho nhiều nhà bác học thiên về ý nghĩ bệnh ung thư không có nguồn gốc vi sinh vật. Ðiều đó cũng có lẽ đúng, nhưng không nên quên rằng mặc dù đến ngày nay người ta chưa tìm ra virut gây ung thư, nhưng người ta đã phát hiện ra những tác nhân đặc biệt gậy bệnh tương tự virut đối với từng loại bệnh ung thư riêng biệt. Năm 1911, thầy thuốc người Mỹ là Frensis Paiton Roux (sinh năm 1879) đã nghiên cứu khối u ở gà gọi là u lành tính. Muốn tìm xem trong u lành có loại virut đặc biệt hay không. Roux đã lọc dịch ép của khối u và thấy rằng nước lọc gây khối u ở gà khỏe. Khẳng định là đã khám phá ra virut gây ung thư hay không thì bản thân Roux chưa quyết định, song những nhà bác học khác đã nối gót ông đã làm việc này. Trong suốt một phần tư thế kỷ virut bệnh gây khối u gà của Roux là ví dụ rõ ràng duy nhất về tác nhân đặc biệt gây bệnh ung thư. Nhưng sau năm 1930 lại xuất hiện những ví dụ khác. Mặc dù khoa học nghiên cứu về những khối u, cách chữa và phòng bệnh (ung thư học vẫn là một bộ môn khoa học mơ hồ nhất của y học. Tuy rằng bản chất vật lý học của virut sau bốn mươi năm phát hiện ra virut vẫn là điều bí mật, nhưng điều đó không cản trở việc tiến hành những bước đi trên con đường chữa các bệnh virut. Bệnh đậu, thực chất là bệnh virut đầu tiên hoàn toàn bị tiêu diệt. Tiêm chủng phòng chống bệnh đậu kích thích cơ thể tạo ra kháng thể đặc hiệu chống virut của bệnh đậu. Lẽ đương nhiên có thể dự kiến là đối với từng bệnh virut có phương pháp huyết thanh riêng để chữa bệnh. Khó khăn ở chỗ là phải tìm được nòi virut gây bệnh nhẹ, trong khi đó vẫn kích thích việc sản xuất kháng thể chống lại nòi có độc tính (tương tự như các chức năng của nòi virut gây bệnh đậu mùa bò) Pasteur đã sử dụng những biện pháp tương tự để chống lại những bệnh vi khuẩn, nhưng việc nuôi cấy vi khuẩn và thu nhận những nòi vi khuẩn bị làm yếu đi được thực hiện một cách khá đơn giản. Ðáng tiếc là virut chỉ sinh sản được trong tế bào sống và điều đó làm phức tạp thêm việc giải quyết vấn đề. Nhà vi sinh học Nam Phi là Mar Tayler (sinh năm 1899) đã thu được vắc xin chống bệnh sốt vàng vào những năm 30, sau khi cấy virut liên tục vào trong óc, đầu tiên vào óc khỉ sau chuyển sang óc chuột bạch. Virut sốt rét vàng ở chuột gây bệnh viêm não. Sau khi cấy virut sốt rét vàng liên tục và lâu dài trên chuột, Tayler lại tiêm chủng cho khỉ. Ðến lúc này virut đã bị làm yếu đi và khi chỉ mắc bệnh sốt vàng rất nhẹ. TheGioiEbook.com
  • 87.
    Lược sử sinhhọc 87 Trong khi đó thầy thuốc người Mỹ là Enet William Hukpatse (1886 - 1960) đã phát hiện một << mồi sống >> tương tự nước canh dinh dưỡng của Kôc. Vào năm 1931, ông đề nghị dùng phôi gà đang phát triển làm môi trường nuôi cấy virut . Nếu loại bỏ nắp vỏ trứng đi thì phần vỏ trứng còn lại giống như một cái đĩa Pêtri tự nhiên. Sau khi đã chọn nòi virut đã bị làm yếu đi qua nhiều lần cấy truyền lâu dài trong môi trường nuôi cấy là mô phôi gà con (tới 200 lần) Tayler đã chế được vắc xin tương đối không gây hại chống lại bệnh sốt vàng vào năm 1936. Thành tựu rực rỡ hơn cả của phương pháp huyết thanh mới được thể hiện trong việc chống bệnh bại liệt. Virut bại liệt được Landsaine phân lập vào năm 1908, ông là người đầu tiên gây bệnh này cho khỉ. Tuy vậy khỉ là đối tượng ít thuận lợi để thu được những nòi virut bị yếu đi vì khỉ đắt tiền và khó có nhiều khỉ. Nhà vi sinh học người Mỹ là John Franklin Edison (sinh năm 1897) với cùng hai cộng sự trẻ tuổi - Thomas Venle (sinh năm 1915) và Federic Chapman Robinsin (sinh năm 1916) đã thử nuôi cấy virut trong môi trường phôi gà nghiền lẫn với máu vào năm 1948. Trước kia người ta cũng đã làm như vậy, nhưng không bao giờ đem lại kết quả, vì vi khuẩn sinh sản rất nhanh và lấn át virut. Nhưng Edison đã thêm vào môi trường đó Penixilin mới được khám phá ra trước đó không lâu. Penixilin đình chỉ sự sinh sản của vi khuẩn và không làm ảnh hưởng gì tới virut. Thoạt tiên Edison đã nuôi cấy thành công virut quai bị và sau đó cấy được virut bại liệt (1949). Khả năng nuôi cấy virut bại liệt với số lượng cần thiết đã xuất hiện, nghĩa là người ta có hy vọng thu được loại virut đã bị làm yếu đi có những tính chất mong muốn trong số hàng trăm nòi virut khác nhau. Nhà vi sinh học người Mỹ là Alber Brux Xâybin (sinh năm 1906) đã chọn lọc và làm tinh khiết có kết quả 3 loại vac xin đã bị làm yếu vào năm 1957 và đối với mỗi loại trong 3 biến dạng của bệnh bại liệt đã chế ra vacxin sống có hiệu quả. Theo các dẫn liệu gần đây, Edison cùng với cộng sự của mình là Xamuen Laurenxơ Caxe (sinh năm 1927), vào những năm đầu của năm thứ 60, đã tìm được nòi virut gây bệnh sởi đã bị làm yếu thuận tiện để chế thành vac xin, và có lẽ người ta có thể đoạn tuyệt được với loại bệnh trẻ em này. V. HIỆN TƯỢNG DỊ ỨNG Cơ chế miễn dịch không phải lúc nào cũng được sử dụng một cách hợp lý nhất như người ta tưởng. Cơ thể có thể phát triển khả năng tạo kháng thể chống với bất cứ loại protit lạ nào, ngay cả với loại protit mà thoạt tiên dường như không có hại. Nếu cơ thể nhạy cảm thì nó phản ứng lại sự tiếp xúc với protit bằng các triệu chứng khác nhau: màng nhầy mũi khi bị sưng sinh ra nhiều nước mũi, ho, hắt hơi, chảy nước mắt, bị xuyễn. Những phản ứng như TheGioiEbook.com
  • 88.
    Lược sử sinhhọc 88 vầy được gọi là hiện tượng dị ứng. Thường thường nguyên nhân của dị ứng là do có mặt một hợp phần nào đó trong thức ăn hoặc một số loại phấn hoa. Thậm chí protit của người này cũng là protit lạ của người khác và cơ thể tạo ra kháng thể để chống lại. Từ đấy có thể rút ra kết luận là trừ những người đẻ sinh đôi, còn mỗi người là một sinh vật có bản chất hóa học riêng. Chính vì vậy mà cấy da hoặc thay 1 cơ quan nào đó của người này sang người khác không đạt kết quả. Cơ thể người bệnh được cấy ghép sẽ sản ra kháng thể để cố tránh tiếp nhận cơ quan hoặc mô lạ của người khác. Những khó khăn tương tự cũng nảy ra khi truyền máu, nhưng khi cấy ghép còn liên quan với những vấn đề phụ khác còn phức tạp hơn nữa vì khác với máu, mô của người không thể xếp loại thành nhiều kiểu chính. Ðó là điều đáng tiếc, vì các nhà sinh học đã nghiên cứu được cách giữ những bộ phận của cơ thể bị tách rời vẫn hoạt động sống trong một thời gian. Ví dụ, tim đã lấy ra khởi động vật thí nghiệm, có thể vẫn còn đập được khá lâu. Năm 1882, thầy thuốc người Anh là Sitnây Ringer (1834 - 1910) đã đề nghị 1 dung dịch có thành phần gần giống với thành phần muối vô cơ trong huyết tương. Dung dịch này khi đóng vai trò là dịch dinh dưỡng nhân tạo, có khả năng đảm bảo hoạt động sống của cơ quan đã tách khỏi cơ thể trong vòng một thời gian khá lâu. Nhà giải phẩu học người Pháp là Alexit Caren ( 873 - 1924) đã đưa nghệ thuật giữ cơ quan có khả năng sống trong môi trường dinh dưỡng có thành phần ion chính xác đến mức hoàn thiện. Ông đã duy trì được sự sinh trưởng của tế bào mô tim phôi gà trong hơn hai mươi năm. Từ đó ta suy ra rằng việc cấy ghép có thể thành công nếu cơ thể không sản ra kháng thể có hại để chống lại việc cấy ghép. Hiên nay đã có một số thành tựu trong thực tiễn và việc ghép giác mạc mắt hiện nay đã là việc làm hằng ngày ở Liên Xô, bắt đầu từ năm 1960, những việc ghép thận đơn độc đang được tiến hành có kết quả. Năm 1949, nhà virut học châu Úc là Frang Barnet (sinh năm 1899) đã xác nhận rằng khả năng của cơ thể tạo ra kháng thể chống lại protit lạ không phải là bẩm sinh, trái lại nó được phát triển trong quá trình sống, mặc dù kháng thể có thể xuất hiện khá sớm. Nhà sinh học người Anh là Pitơ Brain Medavo (sinh năm 1925) đã ghép vào phôi chuột những tế bào cùng loại mô đó nhưng của chuột khác dòng (tức là không có tổ tiên chung). Như vậy, nếu phôi không có khả năng tạo kháng thể thì đến khi nó bắt đầu cuộc sống độc lập, nó sẽ có khả năng tạo kháng thể, những protit ghép vào phôi đã không còn là protit lạ nữa. Và thật vậy, rõ ràng là những con chuột trưởng thành đã được ghép từ trạng thái phôi sẽ khác với chuột không ghép là ở chỗ đã nhận được da ghép từ con chuột khác dòng cấy sang. TheGioiEbook.com
  • 89.
    Lược sử sinhhọc 89 Năm 1961, người ta đã khám phá ra nguồn gốc khả năng của cơ thể tạo ra kháng thể. Ðó là tuyến ức, nơi sản xuất bạch huyết cầu (loại tế bào bạch huyết) có chức năng tạo ra kháng thể. Ngay sau khi người sinh ra bạch huyết cầu chuyển vào hạch bạch huyết và vào mạch máu. Trải qua một thời gian, hạch bạch huyết đã có thể tự tồn tại còn tuyến ức thì thu nhỏ và tiêu biến khi người ta đã đến tuổi dậy thì. Hiện nay còn khó nói sự phát hiện đó có ảnh hưởng như thế nào đến khả năng ghép cơ quan. TheGioiEbook.com
  • 90.
    Lược sử sinhhọc 90 CHƯƠNG XII: TRAO ÐỔI CHẤT I. HÓA HỌC CHỮA BỆNH II. CHẤT KHÁNG SINH VÀ CHẤT TRỪ SÂU III. NHỮNG SẢN PHẨM THAY ĐỔI CHẤT TRUNG GIAN IV. CÁC CHẤT ĐỒNG VỊ PHÓNG XẠ I. HÓA HỌC CHỮA BỆNH Trong một số mặt, việc chống những bệnh vi khuẩn có đơn giản hơn việc chống virut. Ở những chương trước chúng ta đã nói rằng vi khuẩn dễ dàng nuôi cấy hơn virut. Ngoài ra, chúng dễ bị tổn thương. Vi khuẩn tồn tại bên ngoài tế bào vật "chủ" có tác động gây hại hoặc là cạnh tranh thức ăn với tế bào vật chủ hoặc sản ra chất độc. Nhưng sự trao đổi chất của vi khuẩn thường thường khác với sự trao đổi chất của tế bào vật chủ. Vì thế chúng ta bao giờ cũng có khả năng dùng các chất hóa học động vào vi khuẩn , mà không ảnh hưởng một cách căn bản dến sự trao đổi chất của tế bào chủ. Việc dùng các chất hóa học để chữa bệnh đã có từ thời kỳ tiền sử. Ngay ở thời đại của chúng ta, việc chữa bệnh bằng cây cỏ và nước thuốc sắc đôi khi đem lại những kết quả tốt đẹp. Kinh nghiệm chế thuốc như "thuốc thảo mộc" đã truyền từ đời này sang đời khác. Ví dụ: ký ninh lúc đầu được dùng như một loại thuốc dân gian để trị ký sinh trùng sốt rét, sau đó các thầy thuốc chuyên nghiệp chiếm lấy nó làm vũ khí của mình. Sự xuất hiện các loại thuốc tổng hợp đã cho phép người ta lựa chọn loại thuốc đặc biệt chuyên trị từng loại bệnh. Người đi đầu trong lĩnh vực này là Ehrlich, ông gọi những loại thuốc như vậy là " những viên đạn mầu nhiệm", chúng tìm và diệt những vi khuẩn mà không làm hại các tế bào của cơ thể người bệnh. Ehrlich đã nghiên cứu những chất nhuộm vi khuẩn. Khi biết rằng những chất nhuộm màu kết hợp đặc hiệu với những bộ phận hợp thành nhất định của tế bào vi khuẩn, ông đã cố gắng xác định xem những chất nhuộm màu có phá hủy cơ chế hoạt động của vi khuẩn hay không. Thực chất là ông đã tìm ra chất nhuộm màu đỏ tripanoxic diệt Trypanosoma, đúng ra là động vật đơn bào chứ không phải là vi khuẩn nhưng điều đó không làm thay đổi tình hình. Song Ehrlich không dừng lại ở đây. Ông đã phán đoán một cách đúng đắn rằng tác động của màu đỏ tripanoxic là do cách kết hợp của các nguyên tử nitơ - thành phần cấu tạo của chất nhuộm màu. Nguyên tử Arsenic, về tính hóa học, giống như nguyên tử nitơ, nhưng trong hợp chất thì độc hơn nhiều. Ehrlich bắt đầu thử hết thí nghiệm này sang thí nghiệm khác với tất cả các TheGioiEbook.com
  • 91.
    Lược sử sinhhọc 91 chất hữu cơ có chứa Arsenic, có thể thu được hoặc tổng hợp được vào thời kỳ đó. Năm 1909, một trong những người cộng sự của Ehrlich đã phát hiện ra hợp chất trong phòng thí nghiệm mang số hiệu 606, chống Trypanosoma không đạt kết quả hữu hiệu lắm nhưng lại rất tốt để trị bệnh giang mai. Ehrlich đã gọi thuốc này là Sanvacson và dành những năm còn lại của đời ông để cải tiến phương pháp sử dụng Sanvacson vào việc điều trị bệnh giang mai. Hóa học chữa bệnh hiện đại bắt đầu từ việc chế được thuốc màu đỏ tripanoxic và sanvacson có nghĩa là chữa bệnh bằng các chế phẩm hóa học ( thuật ngữ do Ehrlich đề nghị). Các nhà bác học đặt ra rất nhiều hy vọng chữa các bệnh khác bằng những phương pháp tương tự. Tiếc rằng trong suốt 25 năm sau khi phát hiện ra công dụng của sanvacson các nhà nghiên cứu không tìm ra được một chất nào có lợi trong bảng danh sách dài những chất hữu cơ tổng hợp. Nhưng thời gian trôi đi và số mệnh lại giễu cợt người thầy thuốc. Nhà hóa sinh học kiêm thầy thuốc người Ðức là Gerhac Ðômag (sinh năm 1895) làm việc theo đơn đặt hàng của một công ty sản xuất các chất nhuộm, đã tiến hành thử một cách có hệ thống những chất nhuộm màu mới với hy vọng dùng một số chất nào vào y học. Prontosin là một trong chế phẩm thuốc nhuộm mới được chế ra. Năm 1932, Ðômag nhận thấy rằng tiêm protosin có tác dụng mạnh nhất đối với sự nhiễm trùng Streptococcus ở chuột bạch. Sau đó chẳng bao lâu ông phải kiểm tra thuốc và thử tiêm chế phẩm thuốc này trên con gái của ông, cô bé bị nhiễm trùng Streptococcus. Không còn cách điều trị nào có hiệu quả và trong sự tuyệt vọng đó ông đã tiêm cho con ông một liều lượng cao Prontsin. Nhờ đó con ông đã bình phục rất nhanh, và năm 1935, thế giới đã biết về một loại thuốc mới. Trước đó không lâu, một nhóm các nhà vi khuẩn học Pháp đã khẳng định là tác dụng chống vi khuẩn của prontosin có liên quan với sự có mặt của Sunfanilamit ( đó là hợp chất được các nhà hóa học biết từ năm 1908 ) trong phân tử Prontosin. Việc sử dụng prontosin và những chế phẩm khác của sunfanilamit đã nêu cao những << ngôi sao sáng >> về << những chất thuốc mầu nhiệm >>. Nhiều bệnh nhiễm trùng, đặc biệt là một số biến chứng của bệnh viêm phổi, không còn đe dọa tính mạng của con người nữa. Ðã từ lâu, các nhà bác học không tìm được những chất thuốc chống trực khuẩn lao. Và chỉ đến năm 1952 các nhà nghiên cứu người Mỹ và người Ðức mới phát hiện ra rằng hydrazit của axit Izonicotinic (tubazit) chữa khỏi bệnh lao có hiệu quả. Từ đó trở đi, hydrazit và những chất dẫn xuất của nó bắt đầu được dùng hàng ngày để chữa bệnh lao. TheGioiEbook.com
  • 92.
    Lược sử sinhhọc 92 II. CHẤT KHÁNG SINH VÀ CHẤT TRỪ SÂU Dù sao, thành công lớn nhất của hóa học chữa bệnh chẳng những có liên quan với các loại thuốc tổng hợp kiểu sanvacson và sunfanilamit mà còn liên quan với những hợp chất tự nhiên. Nhà vi sinh học người Mỹ là Rơne Jun Ðunbo ( sinh năm 1901 ) đã nghiên cứu những vi sinh vật đất trong nhiều năm. Như mọi người điều biết. Xác động vật rơi vào trong đất bị nhiễm nhiều bệnh khác nhau, nhưng chỉ trừ một số rất hiếm trường hợp, bản thân đất không phải là nguồn nhiễm trùng. Rõ ràng điều đó được giải thích là do trong đất có những tác nhân nào đó chống vi sinh vật. ( Những tác nhân đó mang tên là chất kháng sinh có nghĩa là << chống lại sự sống >> ). Năm 1939, Ðubo đã tách từ vi khuẩn đất được một chất tinh thể gọi là tirotrixin, kết cấu bằng hai chất kháng sinh, về sau được mang tên là gramixiđin và tiroxiđin. Dù rằng bản thân tirotrixin không phải là tác nhân rất hiệu quả, nhưng nó vẫn khêu gợi hứng thú của các nhà bác học chú ý tới điều mà nhà vi khuẩn học người Scôtlan là Alecxander Flemming (881 - 1955) đã phát hiện hàng chục năm trước. Khi nghiên cứu nuôi cấy tụ cầu khuẩn (Staphylococcus) ông vô tình để bỏ ngõ không đậy tụ cầu khuẩn trong mấy ngày. Ông đã chuẩn bị vứt đi khi thấy trong đó có bào tử nấm rơi vào, và chung quanh mỗi tập đoàn nấm không thấy Staphylococcus nữa. Flemming phân lập nấm đó ra và xếp nấm đó vào loài Penicilium nolatum, có quan hệ họ hàng với nấm bình thường và thường xuất hiện ở trên bánh mì đen. Ông đi đến kết luận là nấm tiết ra một chất nào đó kìm hãm sự sinh trưởng của vi khuẩn và ông gọi chất đó là Penixilin. Dựa vào những nghiên cứu tỉ mỉ, ông đã chứng minh rằng penixilin tác động đến 1 loại vi khuẩn chứ không ảnh hưởng đến những vi khuẩn khác và hoàn toàn không hại đến bạch cầu, và có lẽ, vơí cả các tế bào khác của cơ thể con người. Sau đó Flemming không đi xa hơn những kết luận trên. Phát minh của Dubo đã làm cho người ta chú ý đến chất kháng sinh và 1 trong những chất kháng sinh tiêu biểu là penixilin. Ngoài ra, chiến tranh thế giới lần thứ hai đã bắt đầu, đang đòi hỏi những thứ thuốc công hiệu để chống lại vết thương bị nhiễm trùng. Chính vì vậy nhà bệnh lý học người Anh là Oante Flori (sinh năm 1898) cộng tác với nhà hóa sinh học người Anh là Enet Sein (sinh năm 1906), đã định giải quyết vấn đề tách penixilin, xác định cấu trúc của penixilin và tìm những phương pháp công nghệ để sản xuất penixilin. Ðến cuối chiến tranh, hai nhà bác học đó đã đứng đầu một nhóm lớn các nhà nghiên cứu và đã đạt được những thành tựu rực rỡ. Penixilin đến nay đã trở thành một loại thuốc thông dụng nhất chống những bệnh nhiễm trùng. TheGioiEbook.com
  • 93.
    Lược sử sinhhọc 93 Những nghiên cứu sau chiến tranh đã dẫn đến việc phát hiện ra nhiều chất kháng sinh khác. Chẳng hạn nhà vi khuẩn học người Mỹ là Xolomon và Vacxman (sinh năm 1888) người dùng danh từ " chất kháng sinh"đã nghiên cứu vi khuẩn đất một cách có hệ thống cũng như Erlic nghiên cứu các chất tổng hợp trong quá khứ. Năm 1943 ông đã thu được chất kháng sinh chống có hiệu quả các loài vi khuẩn mà penixilin không có tác dụng. Hai năm sau chát kháng sinh này được bán rộng rãi với tên là streptomixin. Vào thời kỳ đầu những năm 50 người ta đã phát hiện ra các chất kháng sinh có tác dụng rộng nghĩa là ức chế sự phát triển của nhiều loại vi khuẩn thuộc nhóm tetraxiclin và aureomixin, teramixin. Nhờ xuất hiện các kháng sinh, việc chống các bệnh vi khuẩn đã đạt được những thành tựu mà hai ba chục năm về trước không thể có được. Song thật ra tương lai không hứa trước những cảnh vui mừng. Do kết quả của chọn lọc tự nhiên nên chỉ tồn tại các nòi có tính chịu đựng tự nhiên đối với các chất kháng sinh. Vì vậy các chất kháng sinh theo thời gian sẽ mất tác dụng. Chắc chắn sau này người ta pháp hiện ra những chất kháng sinh mới, nhưng chưa đến lúc nói chắc là sẽ thắng lợi hoàn toàn và sự thắng lợi đó có thể sẽ không đạt được. Các chất thuốc hoá học, thông thường không có tác dụng đối với virut. Vì virut sinh sản bên trong tế bào sống, để có thể tiêu diệt được chúng bằng hoá chất thì phải tiêu diệt luôn cả tế bào. Tuy nhiên có thể thành công bằng cách tiêu diệt những sinh vật đa bào mang virut truyền bệnh cho người. Chẳng hạn thường nói rằng người ta rất khó tránh rận mang virut sốt phát ban hơn là tránh muỗi sống tự do. Bệnh sốt phát ban là một loại bệnh vô cùng nguy hiểm : số lính bị chết vì bệnh phát ban nhiều hơn số lính bị chết vì đạn pháo địch ở các mặt trận của đại chiến lần thứ nhất. Năm 1935, nhà hoá học người Thụy sĩ là Pôn Mulle ( sinh năm 1899) bắt tay vào tìm kiếm các hợp chất hữu cơ có khả năng tiêu diệt nhanh chóng côn trùng mà không đe dọa sự sống của các động vật khác. Ðến tháng chín năm 1939 ông đã khẳng định một cách dứt khoát rằng để đạt được mục đích trên tốt nhất là dùng 4,4 - diclodifenin-tricloelan ( DDT), là loại thuốc đã được tổng hợp lần đầu tiên vào năm 1874. Năm 1942 người ta đã bắt đầu sản xuất DDT và 4 năm sau DDT được dùng khi có dịch sốt phát ban ở Napl ( bệnh dịch bùng nổ ngay sau khi quân đội Anh-Mỹ chiếm đóng thành phố). Kết quả là thuốc đã diệt hết côn trùng và lần đầu tiên trong lịch sử, người ta đã nhanh chóng thanh toán được dịch sốt phát ban. Tình hình tương tự cũng thấy ở Nhật Bản vào cuối năm 1945. Sau đại chiến thế giới lần thứ hai, DDT và các chất trừ sâu hữu cơ khác đã được dùng không những nhằm mục đích ngăn ngừa dịch bệnh mà còn dùng để diệt sâu bọ bảo vệ hoa màu. Sau đó các chất diệt cỏ và diệt côn trùng được gộp vào một nhóm là thuốc trừ sâu-cỏ. Nhưng cần lưu ý rằng khi TheGioiEbook.com
  • 94.
    Lược sử sinhhọc 94 ấy - côn trùng hình thành tính đề kháng với thuốc hóa học cho nên thuốc trừ sâu - cỏ mất tác dụng. Thêm vào đó, vì dùng thuốc trừ sâu một cách bừa bãi nên một số lớn những sinh vật không có hại cho người cũng bị tiêu diệt, do đó đã phá vỡ sự cân bằng trong thiên nhiên. Tất nhiên dùng quá nhiều thuốc trừ sâu có thể sẽ đem lại nhiều tác hại hơn làcó lợi. Ðó là một vấn đề rất nghiêm trọng. Học thuyết về mối liên hệ lẫn nhau của các sinh vật với môi trường và giữa các sinh vật lẫn nhau ( sinh thái học) là một lĩnh vực sinh học ở đây còn rất nhiều vấn đề chưa được giải quyết. Ðể theo đuổi lợi ích ngắn ngủi, loài người đã thay đổi môi trường xung quanh, nhưng ai có thể biết trước được rằng ngay cả những biến đổi thoạt nhìn tưởng như không đáng kể kết cục sẽ đưa đến những tổn thất không thể đảo ngược được. III. NHỮNG SẢN PHẨM THAY ÐỔI CHẤT TRUNG GIAN Các tác nhân hóa học khác nhau khi tác động đến côn trùng, cỏ dại và vi khuẩn làm rối loạn sự trao đổi chất của sinh vật, nói cách khác, đã thực hiện sự "chệch choạc" trong cơ thể sinh vật về mặt cơ chế hóa học. Việc tìm tòi những tác nhân như vậy trở nên ngày càng có hiệu quả hơn vì dần dần người ta càng sáng tỏ vấn đề về đặc tính của quá trình trao đổi chất. Về mặt này chúng ta không thể quên công lao của nhà hóa sinh học người Anh là Actơ Harden (1865-1940); người nghiên cứu enzim chiết xuất từ nấm men. (xin nhớ là Bucne đã chứng minh rằng chất chiết xuất đó phân hủy đường có hiệu quả chẳng kém gì bản thân tế bào nấm men). Ngay nhưng năm đầu của thế kỷ 20 (1905) Harden đã chú ý rằng dịch chiết của nấm men phân hủy mạnh đường và tạo khí CO2, thêm vào đó, hiệu suất của quá trình phân hủy giảm dần. Thoạt nhìn có thể nghĩ là phản ứng đó có liên quan đến sự tiêu hao men trong dịch chiết, nhưng khi thêm vào dung dịch một ít phosphat natri Harden đã làm tăng hoạt tính của men. Nồng độ của phosphat vô cơ trong quá trình phản ứng men giảm xuống, do đó Harden bắt đầu tìm trong dung dịch một loại chất phosphat hữu cơ nào đó mà ông tưởng rằng sinh ra từ phosphat vô cơ. Ông tìm ra phân tử đường liên kết với hai nhóm phosphat. Phát hiện của Harden đã đạt cơ sở nghiên cứu quá trình trao đổi chất trung gian, thăm dò nhiều hợp chất khác (có khi chỉ xuất hiện trong thời gian rất ngắn ngủi) được tạo thành trong qúa trình các phản ứng hóa học xảy ra ở các mô cơ thể. Chúng ta thử kể ra đây một cách vắn tắt những hướng chủ yếu của việc thăm dò này. Nhà hóa học người Ðức là Otto Frit Mayehof (1884-1951), trong các thí nghiệm thực hiện sau chiến tranh thế giới lần thứ nhất kết thúc, ông đã thấy sự co dẫn đến sự giảm glycogen (một biến dạng của tinh bột) và dẫn đến sự xuất hiện một lượng axit Lactic nhất định. Ðặc biệt là quá trình này xảy ra không hấp thụ oxy. Trong lúc cơ nghỉ, một phần axit lactic tự oxy hóa TheGioiEbook.com
  • 95.
    Lược sử sinhhọc 95 (lúc này một phần oxy phân tử được hấp thu để bù vào " tình trạng nợ oxy" và năng lượng phát sinh do cách đó cho phép phần lớn axit Lactic lại biến thành glycogen). Nhà sinh lý học người Anh là Acsiban Viven Hin (sinh năm 1886) cũng đi đến kết luận tương tự khi tiến hành các thí nghiệm xác định khối lượng nhiệt sản sinh ra khi cơ co. Vào những năm 30, nhà hóa sinh học ở Mỹ là Cac Fecdimen Cori (sinh năm 1896) và vợ là Hecti Terexa Cori (1896-1957) đã nghiên cứu tỉ mỉ những chi tiết biến đổi glycogen thành axit Lactic. Sau khi đã tách từ mô cơ được một chất mà lúc đó chưa ai biết, đó là glucoze-1- phosphat ( hiện nay gọi là este Cori), họ đã chứng minh đó là sản phẩm đầu tiên do phân hủy glycogen. Ông bà Cori đã theo dõi sự biến đổi glucoze- 1-phosphat trong hàng loạt sản phẩm trung gian và đã xác định được vị trí của từng chất trong chuỗi phân hủy đó. Thì ra phosphat đường do Harden nêu ra lần đầu tiên từ mấy chục năm về trước chính là một trong những sản phẩm trung gian. Sự kiện khi tìm ra những sản phẩm trao đổi trung gian, Harden và Cori đã phát hiện ra hợp chất hữu cơ chứa phosphat, là một sự kiện có ý nghĩa to lớn. Nhờ đó, trong nhiều cơ chế cuả các quá trình hóa sinh học đã xác định được vai trò quan trọng của nhóm phosphat. Nhà hóa sinh học ở Mĩ là Frix Anbe Lipman (sinh năm 1899) đã làm sáng tỏ hiện tượng này. Theo ý kiến của ông, nhóm phosphat có thể giữ một trong hai vị trí của một phân tử-vị trí có năng lượng thấp và vị trí có năng lượng cao. Năng lượng được giải phóng khi phân hủy những phân tử tinh bột hoặc mỡ được dùng để biến phosphat năng lượng thấp thành phosphat năng lượng cao. Như thế diễn ra sự hoàn hảo năng lượng dưới dạng hóa học phù hợp với sinh vật. Sự phân hủy các phosphat năng lượng cao giải phóng ra một khối lượng năng lượng đủ cung cấp cho những chuyển hóa hóa học khác nhau, tiến hành cùng với sự hấp thu năng lượng. Có thể dùng phương pháp của nhà hóa sinh học người Ðức là Otto Henric Vacbua (sinh năm 1883) nghiên cứu và ứng dụng vào năm1923 để nghiên cứu các giai đoạn phân hủy glycogen xãy ra sau khi phân hủy axit Lactic với sự tham gia của oxy. Phương pháp Vacbua cho phép đo nhu cầu oxy bằng những lát cắt rất mỏng các mô sống. Thí nghiệm tiến hành như sau: lát cắt mô sống được bỏ vào màu đựng trong một bình nhỏ, cổ có gắn chặt một ống cong hình chữ U. Các mô sử dụng O2 trong bình và CO2 do môi trường thải ra bị dung dịch kiềm hấp thụ tạo thành khoảng chân không nhỏ ở trong bình, và chất lỏng trong ống cong hình chữ U dâng lên về phía bình thí nghiệm vì trong bình có khoảng chân không - ND). Tốc độ tiêu thụ O2 được xác định bằng nhịp độ biến đổi mức chất lỏng ở trong ống cong, sự biến đổi đó được đo đạt trong những điều kiện được kiểm soát chặt chẽ. Phương pháp Vacbua cho phép nghiên cứu ảnh hưởng của các hợp chất khác nhau trong việc sử dụng O2. Hợp chất khôi phục lại mức chất lỏng (ở ống cong), sau khi bị tụt xuống, có thể coi là sản phẩm trung gian trong hàng loạt phản ứng có liên quan đến việc tiêu thụ Oxy. Trong lĩnh vực này, nhà TheGioiEbook.com
  • 96.
    Lược sử sinhhọc 96 hóa sinh học người Hungari là Anbe Xanh Giorgy ( sinh năm1893) và nhà hóa sinh học người Anh là Hanx Adonf Kreb (sinh năm 1900) đã có những cống hiến lớn lao. Ðến năm 1940, Kreb đã tìm ra tất cả các giai đoạn chủ yếu của sự biến đổi từ axit lactic đến CO2 và nước. Người ta thường gọi trình tự của những biến đổi đó là chu trình Kreb. Ngay trước đó, Kreb cũng đã nghiên cứu các giai đoạn chủ yếu hình thành chất thải là nước tiểu, từ những axit amin thành phần của protit. Ông khẳng định rằng ở đây xãy ra sự tách nitơ và các gốc của phân tử axit amin bị phân giải và sản sinh ra năng lượng cần thiết. Do đó Kreb đã xác nhận tính đúng đắn trong giả thuyết của Rubne đề ra 50 năm trước đó. Nghiên cứu cơ chế bên trong của tế bào cho phép các nhà bác học mở rộng những quan điểm về cấu trúc tinh vi của tế bào. Vào thời kỳ đầu của những năm 30 đã xuất hiện kính hiển vi điện tử đầu tiên. Nó khác với kính hiển vi ánh sáng thường ở chổ electron thay cho các tia sáng thường. Nhờ đó năng suất phân giải của kính hiển vi điện tử tăng lên gấp nhiều lần. Nhà vật lý học ở Mỹ là Vladimir Zvorưkin (sinh năm 1889) đã cải tiến kính hiển vi điện tử làm cho nó phù hợp với yêu cầu nghiên cứu của tế bào học. Người ta bắt đầu thấy rõ những tiểu phần có kích thước không vượt quá kích thước của phân tử lớn là mấy. Ðã phát hiện ra rằng chất nguyên sinh của tế bào bao gồm một phức hợp các cấu trúc hữu cơ nhỏ bé có tổ chức cao gọi là những cơ quan tử, hay là hạt. Nhờ phương pháp đã hoàn thiện vào những năm 1940, người ta có thể cắt nhỏ tế bào và tách các cơ quan tử ra khỏi chất nguyên sinh. Ty thể là cơ quan tử lớn nhất trong số đó. Trong một tế bào gan điển hình chứa đến hàng nghìn ty thể- những cấu trúc hình que có chiều dài 0.002 - 0.005 mm. Nhà hóa sinh học người Mỹ là David Ezra Grin (sinh năm 1910) và các cộng sự đã nghiên cứu tỷ mỉ các cơ quan tử, ông chứng minh rằng trong ty thể xãy ra các phản ứng của chu trình Kreb. Thật ra, ở đó xãy ra tất cả các phản ứng với sự tham gia của các enzim xúc tác có liên quan đến sự dùng oxy phân tử. Như vậy rõ ràng là cơ quan tử nhỏ bé chính là trạm năng lượng độc đáo của tế bào. IV. CÁC CHẤT ÐỒNG VỊ PHÓNG XẠ Việc sử dụng những chất đồng vị đã đóng góp phần đáng kể vào việc nghiên cứu những chuỗi phức tạp các phản ứng trao đổi chất. Trải qua một phần ba đầu tiên của thế kỷ XX, các nhà vật lý học đã phát hiện ra rằng phần lớn các nguyên tố có một số đồng vị. Cơ thể không cảm thấy ranh giới đặc biệt giữa các chất đồng vị, nhưng các thiết bị phòng thí nghiệm phản ứng rất nhạy đối với những chất này. Nhà bác học người Mỹ là Rudonf Xenhaime (1898 - 1941) lần đầu tiên dùng rộng rãi các chất đồng vị trong nghiên cứu hóa sinh học. Năm TheGioiEbook.com
  • 97.
    Lược sử sinhhọc 97 1935, ông đã thu được chất đồng vị rất hiếm gặp của Hydro (đơteri), chất này nặng gấp 2 lần hydro thường. Xenhaime tổng hợp các phân tử lipit, trong đó ông thay một hydro thường bằng một hydro nặng hay là đơteri, sau đó ông đem lipit được tổng hợp cho động vật thí nghiệm ăn. Như vậy trong mô động vật đã có hydro nặng, mà động vật phản ứng lại y hệt như đối với hydro thường. Những phân tích lipit của động vật có chứa dơteri đã đạt được những kết quả đáng ngạc nhiên. Vào thời gian đó các nhà bác học tưởng rằng dự trữ lipit trong cơ thể về căn bản không đổi và lipit chỉ được huy động khi sinh vật đói. Nhưng sau khi nghiên cứu thành phần mô mỡ của chuột có chứa đơteri, Xenhaime đã phát hiện ra rằng trong bốn ngay đêm mô mỡ đã giữ lại một nửa dơteri có trong thức ăn. Nói cách khác, lipit tiêu thụ được tích trữ lại trước khi được sử dụng, nghĩa là có xãy ra một chu trình vật chất nhanh chóng và liên tục tham gia vào thành phần của cơ thể. Xenhaime nhận thấy những kết quả tương tự trong các thí nghiệm với những axit amin đánh dấu bằng những nitơ đồng vị (nitơ nặng) ông cho chuột ăn hổn hợp axit amin, trong đó chỉ có một số axit amin được đánh dấu, sau đó ông thấy tất cả các axit amin được đánh dấu. Trên cơ sở những nghiên cứu này của Xenhaime, đã đề ra những quan niệm mới về trạng thái động của tất cả các bộ phận cấu tạo nên cơ thể. Về nguyên tắc, có thể theo dõi toàn bộ trình tự của quá trình trao đổi khi kế tiếp nhau dùng các hợp chất khác nhau gắn những chất đồng vị. Thực hiện điều này đơn giản hơn cả bằng các đồng vị phóng xạ mà các nguyên tử của nó khác với nguyên tử thường chẳng những về trọng lượng mà còn khác về khả năng phân rã kèm theo sự phóng các hạt chuyển động với năng lượng cao. Người ta phát hiện ra các hạt đó một cách dễ dàng, do đó có thể giới hạn ở một lượng nhỏ nhất chất đồng vị phóng xạ dùng vào thí nghiệm. Các lò phản ứng hạt nhân được xây dựng sau đại chiến thế giới thứ hai kết thúc đã cho phép người ta sản xuất rộng rãi nhiều chất đồng vị phóng xạ. Ngoài ra người ta đã phát hiện được chất đồng vị phóng xạ của carbon 14C hết sức có lợi cho việc nghiên cứu. Những chất đồng vị phóng xạ đã giúp nhà sinh học người Mỹ là Menvin Kenvin ( sinh năm 1911) làm sáng tỏ những chi tiết tinh vi nhất của các phản ứngnối tiếp nhau trong quá trình quang hợp mà do kết quả của quang hợp, cây xanh biến quang năng thành hóa năng cung cấp thức ăn và oxy cho thế giới động vật. Trong vòng vài giây, Kelvin đã cho tế bào thực vật có kích thước hiển vi hấp thụ CO2 ở ngoài sáng, sau đó đem giết chết những tế bào đó. Có lẽ chính trong thời gian ngắn này, sự quang hợp mới thực hiện được ở những giai đoạn đầu. Sau đó ông nghiền nát tế bào và tách chúng ra thành những hợp phần khi dùng phương pháp sắc ký trên giấy (chúng ta sẽ nói đến tỷ mỉ điều này ở chương sau). Bây giờ chỉ làm chính xác những yếu tố nào thuộc các hợp phần đã xuất hiện do kết quả của giai đoạn đầu tiên của quá trình quang hợp. Kelvin đã giải đáp được câu hỏi này bởi vì phân tử CO2 tiếp xúc với các tế bào thực vật có chứa đồng vị của carbon (14C). Bất kỳ chất nào được tạo TheGioiEbook.com
  • 98.
    Lược sử sinhhọc 98 thành từ CO2 có carbon đồng vị trong quá trình quang hợp, tự nó sẽ trở thành chất phóng xạvà có thể xác định chất ấy một cách dễ dàng. Kết luận đó dùng làm điểm xuất phát cho một loạt những nghiên cứu được tiến hành vào những năm 50 và đã cho phép ta xây dựng sơ đồ các giai đoạn chủ yếu của quá trình quang hợp. TheGioiEbook.com
  • 99.
    Lược sử sinhhọc 99 CHƯƠNG XIII: SINH HỌC PHÂN TỬ -PROTIT I. ENZIM VÀ COENZIM II. ĐIỆN DI VÀ NHIỂU XẠ TIA RƠNGEN III. PHƯƠNG PHÁP SẮC KÝ IV. TRÌNH TỰ SẮP XẾP CỦA CÁC AXIT AMIN I. ENZIM VÀ COENZIM Quá trình trao đổi chất mà các nhà bác học hiểu biết một cách sâu sắc vào khoảng giữa những năm 50 có thể coi là một tiêu biểu độc đáo về bản chất men học của tế bào. Bất cứ một phản ứng trao đổi chất nào cũng được xúc tác bằng một men đặc hiệu; đặc tính của quá trình trao đổi chất được xác định bởi bản chất và nồng độ của men có mặt trong tế bào. Do đó muốn hiểu về trao đổi chất thì phải biết về men. Harden, người phát hiện ra trao đổi chất trung gian vào đầu thế kỷ này, cũng chú ý đến một số khía cạnh của hoạt động men. Ông thả vào nước một cái túi nhỏ làm bằng màng thẩm tích (những phân tử có kích thước nhỏ mới có thể lọt qua màng nầy), trong túi có dịch chiết xuất của nấm men. Sau khi những phân tử nhỏ của dịch chiết xuất này lọt qua thành túi thì dịch chiết xuất nấm men không có thể phân hủy được đường. Không thể giải thích hiện tượng đó là do chính men đã lọt qua màng thẩm tích vì nước ở trong túi cũng không phân giải được đường. Tuy nhiên, nước kết hợp với dịch chiết xuất nấm men trong túi lại có khả năng phân hủy đó. Do đó có thể rút ra kết luận là ngoài những phân tử lớn, men còn có những phân tử tương đối nhỏ kết hợp với nhau không chặt, nên những phân tử nhỏ này có khả năng đi qua màng bán thấm. Những phân tử nhỏ ấy là một phần cấu trúc của men và rất quan trọng đối với chức phận hoạt động của men (enzim) và có tên là coenzim. Vào khoảng giữa những năm 20, nhà hóa học Thụy điển là Hanxơ Car Augut Ximon Aile (sinh năm 1873) đã phát hiện nhiều loại enzim khác cũng có chứa coenzim nhưng phải 10 năm sau, người ta mới biết được cấu trúc của các coenzim đó. Cũng lúc ấy người ta xác định được cấu trúc của các vitamin, sau đó, không còn hoài nghi gì nữa, trong thành phần cấu tạo của phần lớn coenzim có những phân tử có cấu trúc tương tự vitamin. Như vậy, vitamin có lẽ là phần coenzim, không được bản thân cơ thể tổng hợp nên, do vậy phải đưa vitamin vào trong thức ăn. Không có vitamin thì không có coenzim còn không có coenzim thì một số enzim mất hoạt tính, như vậyquá trình trao đổi chất bị rối loạn. Kết quả là xảy ra bệnh thiếu vitamin, có khi dẫn đến tử vong. TheGioiEbook.com
  • 100.
    Lược sử sinhhọc 100 Bởi vì enzin và coenzim là những chất xúc tác cần cho cơ thể với một lượng nhỏ cho nên vitamin cũng cần cho cơ thể một lươûng nhỏ ấy. Ðặc biệt, điều đó có thể giải thích được một thực tế là trong thức ăn có những yếu tố hợp phần nhỏ không đáng kể nhưng cực kỳ cần thiết đối với hoạt động sống bình thường của cơ thể. Một lượng vết của các nguyên tố như đồng (Cu), coban (Co), môlipđen (Mo), kẽm (Zn) tạo nên bộ phận chủ yếu của cấu trúc men. Người ta đã tách được các enzim có chứa một nguyên tử hoặc vài nguyên tử của những nguyên tố ấy. Vậy còn phải nói gì nữa về chính bản thân những men đó? Suốt thế kỷ trước, men được coi là những chất bí ẩn và người ta chỉ biết thông qua tác động của nó. Nhà hóa học người Ðức là Leona Mikhaelis ( 1875 - 1949 ) đã khám phá ra bí mật của men nhờ những định luật và phương pháp của động hóa học (bộ môn hóa lý nghiên cứu tốc độ của những phản ứng hóa học). Năm 1913 ông đã thiết lập được mối tương quan phụ thuộc của tốc độ phản ứng do men xúc tác với những điều kiện xác định. Ông giả thiết men hình thành hợp chất trung gian với chất mà men có phản ứng xúc tác. Giả thiết tươnng tự chứng tỏ men chẳng là cái gì khác ngoài những phân tử chịu tác động bởi các quy luật hóa lý học. Nhưng những phân tử đó là gì? Có lẽ đó là protit vì dung dịch men dễ mất hoạt tính thậm chí khi mới chỉ đun nhẹ mà ai cũng biết, chỉ có các phân tử protit mới có tính chịu nhiệt thấp như vậy. Nhưng toàn bộ những điều trên chỉ là giả thiết. Vào những năm 20, nhà bác học người Ðức là Risa Vinsơtete (1872 - 1942) đã nêu giả thuyết theo đó nói chung men không phải là protit. Thật ra như về sau mới rõ giả thuyết này là sai, nhưng uy tín khoa học của bản thân người đề ra giả thuyết làm người ta không dám nghi ngờ trong một thời gian dài về điều sai lầm của giả thuyết. Sau đó vài năm vấn đề bản chất protit của men lại được nêu lên lần này là do nhà hóa sinh học người Mỹ là Jem Bitxelo Xamne (1887 - 1955) nêu lại. Xemne đã tách được một loại men từ hạt Canavalium vào năm 1926, men này xúc tác phản ứng phân phủy nước tiểu thành amoniac và khí CO2. Trong quá trình thu hồi men, ông đã thấy những tinh thể hết sức nhỏ xuất hiện tại một thời điểm nhất định. Sau khi thu được tinh thể và hòa tan tinh thể đó vào nước, ông được một dung dịch có hoạt tính ureasa rất cao. Tất cả những cố gắng tách hoạt tính đó ra khỏi tinh thể đều thất bại. Nhưng tinh thể thu hồi được là men và như các thí nghiệm của Xamne đã chứng tỏ chúng đồng thời còn là protit. Như vậy Ureasa chẳng những là men đầu tiên thu được dưới dạng tinh thể mà còn là men đầu tiên được chứng minh là có bản chất protit. Người ta còn hoài nghi quy luật này có là phổ biến đối với tất cả các loại men hay không. Những nghiên cứu của nhà hoá sinh học người Mỹ là John Havot Noctrop (sinh năm 1891) đã chấm dứt sự hoài nghi này. Năm 1930 ông đã kết tinh được pepxin (men tiêu hóa protit của dịch dạ dày); hai năm sau-thu được trepxin và năm 1935 thì được chimotripxin cũng là những protit. Sau đó các nhà bác học khác đã thu được hàng chục loại men khác ở dạng tinh thể và tất cả đều là protit. Vào khoảng giữa những năm 30 người ta đã không có thể tách vấn đề men ra khỏi vấn đề protit nữa. TheGioiEbook.com
  • 101.
    Lược sử sinhhọc 101 II. ÐIỆN DI VÀ NHIỄU XẠ TIA RƠNGEN Sự phát triển các phương pháp vật lý và hóa học vào nửa đầu thế kỷ trước cho phép các nhà hóa sinh học nghiên cứu một cách chính xác hơn những đại phân tử protit, mà theo những khái niệm của các nhà bác học thì protit là cơ sở của sự sống. Và như vậy một lĩnh vực khoa học mới hình thành - sinh học phân tử, kết hợp trong vật lý học, hóa học và sinh học. Nhiệm vụ chủ yếu của sinh học phân tử là nghiên cứu tỷ mỉ cấu trúc tinh vi và chức năng hoạt động của các đại phân tử sinh học. Năm 1923, nhà hóa học người Thụy điển là Teodo Xvetberg (sinh năm 1884) đã nghiên cứu một phương pháp mới xác định kích thước của các phân tử protit-phương pháp ly tâm. Máy siêu ly tâm do ông thiết kế là một cái ống nhỏ khi quay tạo ra lực ly tâm mạnh hơn sức hút của trái đất hàng trăm nghìn lần. Dao động nhiệt của các phân tử nước ở nhiệt độ bình thường đủ để giữ những đại phân tử protit ở trạng thái lơ lửng. Sự dao động này chống lại được sức hút của trái đất, nhưng không có khả năng chống lại sức ly tâm. Trong máy ly tâm đang quay, các phân tử protit bị kết tủa hoặc lắng đọng lại. Trọng lượng phân tử của các phân tử protit có thể xác định bằng tốc độ lắng của phân tử. Chẳng hạn phân tử có kích thước trung bình, ví dụ như phân tử Hemoglobin (của sắc tố của máu) có trọng lượng phân tử bằng 67.600. Trọng lượng này lớn hơn trọng lượng phân tử nước 3.700 lần (trọng lượng phân tử nước là 18). Các phân tử protit khác còn có trọng lượng phân tử lớn hơn nhiều, có tới hàng trăm nghìn đơn vị. Kích thước và tính phức tạp của phân tử protit quy định cách sắp xếp của các nguyên tử trên bề mặt phân tử, các nguyên tử này có khả năng tích điện. Ở đây mỗi loại protit có sự phân bố điện tích dương và điện tích âm đặc trưng riêng của mình, chúng có khả năng tự thay đổi điện tích một cách xác định phụ thuộc vào sự biến đôỉ pH của môi trường xung quanh. Nếu đặt dung dịch protit trong một điện trường thì những phân tử protit riêng biệt bắt đầu chuyển động về cực dương hoặc cực âm với tốc độ được xác định bởi đặc tính tích điện, bởi kích thước và hình dáng phân tử v.v... Không có hai protit khác nhau ở trong cùng một điều kiện như nhau lại có cùng một tốc độ. Trên cơ sở quy luật đó, nhà hoá học người Thụy điển là Acne Vinhem Caurin Tizeliut (sinh năm 1902), học trò của Xvertberg, năm 1937 đã thiết kế ra một máy cấu tạo bằng ống hình chữ U, có chứa hỗn hợp protit có khả năng dịch chuyển dưới tác dụng của điện trường. (Hiện tượng chuyển chổ trong điện trường của những hạt lơ lửng trong chất lỏng gọi là điện di). Bởi vì mỗi thành phần của hổn hợp chuyển động với tốc độ đặc trưng, nên người ta có thể dần dần tách hổn hợp ra từng thành phần một. Những ống hình chữ U, được lắp bằng những đoạn nối một cách đặc biệt nên có thể dễ dàng tháo rời ra được từng đoạn. Nhờ đó mỗi một thành phần của hổn hợp nằm ở những đoạn riêng biệt có thể được tách ra khỏi các thành phần khác còn lại. TheGioiEbook.com
  • 102.
    Lược sử sinhhọc 102 Dùng những thấu kính hình trụ tương ứng và thay đôỉ sự phản chiếu tia sáng khi đi qua hổn hợp huyền phù ( theo sự thay đổi nồng độ protit), người ta có thể theo dõi được quá trình phân tách hổn hợp. Sự thay đổi khúc xạ cho những đường cong hiện sóng trên ảnh. Căn cứ vào những lượn sóng này có thể tính ra khối lượng của từng protit trong hổn hợp. Thí dụ protit của huyết tương khi chạy điện di được tách ra thành nhiều phân đoạn bao gồm albumin và ba nhóm globulin. Thêm vào đó, phân đoạn (-globulin có chứa kháng thể). Vào những năm thứ 40, người ta đã hoàn thiện các phương pháp điều chế công nghiệp những phân đoạn protit khác nhau. Siêu ly tâm và điện di phụ thuộc vào các tính chất chung của phân tử protit. Việc áp dụng tia Rơnghen đã cho phép các nhà hoá sinh học nghiên cứu cấu trúc bên trong của phân tử. Chùm tia Rơngen khi đi qua một chất sẽ bị khuyếch tán. Nếu các phân tử của vật chất được sắp xếp theo một trật tự chặt chẽ (như các nguyên tử trong tinh thể), thì sự khuyếch tán của tia Rơngen cũng có trật tự. Chùm tia Rơngen đập vào phim ảnh sau khi khuyếch tán sẽ cho sự sắp xếp đồi xứng của các điểm. Dựa vào hình ảnh đó, người ta có thể xác định vị trí của các nguyên tử trong tinh thể. Các phân tử lớn thường được cấu tạo từ những đơn vị nhỏ bé sắp xếp đều nhau trong phân tử. Ðều đó đúng với cả các phân tử protit, mà axit amin là những đơn vị cấu trúc của protit. Có thể đánh giá sự sắp xếp của các axit amin trong phân tử protit bằng cách xem chùm tia Rơngen khuyếch tán như thế nào. Mặc dù đối với protit sự khuyếch tán tia Rơngen biểu hiện không được rõ như đối với các tinh thể, nhưng cũng có thể dùng để phân tích protit. Vào đầu những năm 30 người ta đã làm sáng tỏ bức tranh chung về sự sắp xếp của các đơn vị axit amin trong không gian. Những nghiên cứu xuất sắc của nhà hoá học người Mỹ là Lainut Pauling (sinh năm 1901), đã làm rõ sự sắp xếp chính xác của các axit amin và chứng minh rằng chuỗi axit amin có hình xoắn ốc. Các nhà khoa học càng nghiên cứu sâu cấu tạo của protit càng thu được những kết quả phân tích cấu trúc tia Rơngen phức tạp hơn. Ðã đến lúc cần những tính toán công phu và phức tạp mà trí nhớ con người không có khả năng làm việc đó. May thay, vào những năm thứ 50, người ta chế tạo được máy tính điện tử có khả năng giải hàng loạt phép tính dài dòng nhất trong thời gian ngắn nhất. Lần đầu tiên người ta đã dùng máy tính điện tử để nghiên cứu vitamin. Năm 1926, hai thầy thuốc người Mỹ là Jojơ Risa Mainôt (1885-1950) và William Peri Mefi (sinh năm 1892) đã nhận thấy cho thêm gan một cách đều đặn vào khẩu phần ăn kiêng của người bệnh thiếu máu ác tính đã cứu họ thóat khỏi cái chết hiển nhiên. Hai ông giả thiết tính chất cứu sống được người đó là do trong gan có vitamin B12, và năm 1948 người ta đã tách được loại vitamin này. Phân tử của vitamin B12 rất phức tạp bao gồm 183 nguyên tử thuộc 6 nguyên tố khác nhau. Năm TheGioiEbook.com
  • 103.
    Lược sử sinhhọc 103 1956, khi dùng những phương pháp vật lý học mới và máy tính, một nhóm bác học dưới sự lãnh đạo của nhà hoá học hữu cơ người Scotland là Alexander Todder (sinh năm 1907) đã làm sáng tỏ cấu trúc chi tiết của vitamin B12 Bởi vì vitamin này chứa nhóm xianua, nguyên tử coban và nhóm amin ở giữa các cấu trúc khác nên vitamin này có tên là xianocobalamin. Hiển nhiên là để nghiên cứu protit bằng phương pháp nhiễu xạ tia Rơngen việc dùng máy tính điện tử là điều không thể thiếu được. Năm 1960, khi dùng phương pháp nhiễu xạ tia Rơgen và các máy tính, hai nhà hóa sinh học người Anh là Max Fecdinan Perutz (sinh năm 1912) và John Cauderi Kendrew (sinh năm 1917) đã đưa ra cấu trúc hoàn chỉnh của phân tử miôglôbin (protit của cơ, trong chừng mực nào đó gần giống hemôglôbin nhưng nhỏ hơn hemôglôbin bốn lần) với sự chỉ dẫn chính xác về sự sắp xếp cuả từng axitamin một III. PHƯƠNG PHÁP SẮC KÝ Nếu biết được bản chất hóa học của những tiểu đơn vị cấu thành phân tử và sự sắp xếp của những đơn vị này tuy còn ở dưới dạng chung, thì việc làm sáng tỏ cấu trúc của những phân tử lớn bằng phương pháp nhiễu xạ tia Rơgen sẽ dàng hơn nhiều. Không phải ngay một lúc người ta đã đạt được những tiến bộ trong việc nghiên cứu hóa học protit. Các nhà bác học của thế kỷ trước chỉ có thể nhận định một cách rất thiếu căn cứ là phân tử protit bao gồm các axit amin. Ðến đầu thế kỷ XX nhà hóa học người Ðức là Emil German Fischer (1852 - 1919) đã chứng minh được rằng các axit amin kết hợp với nhau thành protit bằng cách nào. Năm 1907 ông đã điều chế được một hợp chất đơn giản tương tự protit bao gồm 18 đơn vị: 15 phân tử của một loại axit amin này và 3 phân tử của loại axit amin khác. Còn cấu trúc phân tử của protit phức tạp mà người ta thường gặp trong thiên nhiên thì như thế nào? Trước tiên con số chính xác của từng loại axit amin trong phân tử protit là bao nhiêu? Người ta trả lời câu hỏi đó một cách đơn giản hơn cả bằng cách tách phân tử protit ra thành các loại axit amin riêng biệt và trên cơ sở phân tích hóa học mà xác định số lượng tương đối của từng hợp phần. Nhưng những người cùng thời với Fisher không đi theo con đường ấy. Lúc đó, bằng phương pháp hóa học thông thường, người ta không thể phân biệt nổi các axit amin có cấu trúc giống nhau. Giải đáp vấn đề ấy bắt đầu từ lúc xuất hiện phương pháp mới mà lần đầu tiên vào năm 1903, nhà thực vật học người Nga là Mikhain Xemenovits Txvet (1872 -1919) đã xây dựng được nguyên lý của phương pháp mới này. Khi nghiên cưú những sắc tố thực vật, Txvet đã rút được một hỗn hợp phức tạp bao gồm những hợp phần giống nhau đến nỗi hầu như người ta không thể tách những TheGioiEbook.com
  • 104.
    Lược sử sinhhọc 104 chất đó ra bằng các phương pháp hóa học thời ấy. Lúc đó ông đã nhỏ từng giọt dung dịch hỗn hợp vào một ống thủy tinh nhồi bột axit nhôm. Bề mặt của từng hạt bột ôxit nhôm đã giữ lại từng chất khác nhau của hỗn hợp bằng những lực giữ khác nhau. Khi hỗn hợp được rửa bằng dung môi mới cất thì các hợp phần được phân tách ra. Những hợp phần nào liên kết với bề mặt bột oxit nhôm một cách lỏng lẻo nhất sẽ bị rửa trôi và tách ra trước tiên. Cuối cùng hỗn hợp được chia tách thành những hợp phần riêng biệt khác nhau, mỗi một hợp phần được tách ra là một sắc tố và được đặc trưng bằng một vạch màu xác định trong quang phổ. Phương pháp phân tách theo màu sắc này gọi là phương pháp sắc ký ( từ chữ Hy lạp: chromatos-màu sắc và graphen-ghi lại). Ðáng tiếc là những công trình của Txvet trôi qua không ai biết tới, và 15 năm sau Vinsơte sau khi dùng lại phương pháp của Txvet mới cộng nhận phương pháp này. Từ đó người ta đã bắt đầu sử dụng rộng rãi phương pháp sắc ký để phân tích các hổn hợp phức tạp. Nhưng dùng ống nghiệm có chứa bột oxit nhôm để tách những khối lượng nhỏ bé của một hổn hợp là một việc hết sức phức tạp. Cần phải có phương pháp phân tách đơn giản và tin cậy hơn. Năm 1944, người ta đã tìm ra lối thoát khi hai nhà hoá sinh học người Anh là Actua Zon Pote Martin (sinh năm 1910) và Risa Loren Minlington Sanger (sinh năm 1914) đã dùng giấy lọc đơn giản trong phương pháp sắc ký. Thí nghiệm được tiến hành như sau: Người ta sấy khô một giọt hỗn hợp axit amin chấm ở mép dưới của một băng giấy lọc rồi nhúng nó vào một dung môi đặc biệt. Dung môi này theo định luật mao dẫn sẽ đi ngược lên theo tờ giấy. Khi qua giọt hổn hợp axit amin đã sấy khô, dung môi kéo theo những axit amin riêng biệt với tốc độc đặc trưng cho từng axit amin cụ thể. Kết quả là hổn hợp axit amin được tách ra thành một dãy những axit amin khác nhau. Sự sắp xếp của các axit amin trên giấy được phát hiện bằng những phương pháp lý hóa và hóa học đặc biệt. Việc xác định lượng axit amin có trong mỗi vệt giấy sắc ký sẽ không phải là điều khó khăn. Phương pháp sắc ký mới trên giấy rất có hiệu quả và rõ ràng. Nó đơn giản, rẻ tiền, không đòi hỏi những máy móc phức tạp, cho phép tách một cách tỉ mỉ một lượng nhỏ không đáng kể các hợp phần của hổn hợp. Phương pháp này đã được ứng dụng rộng rãi trong mọi lĩnh vực của hóa sinh học. Riêng Kelvin đã dùng phương pháp này trong những thực nghiệm của ông với hổn hợp của các tế bào thực vật đang tiến hành quang hợp. Thực chất phương pháp sắc ký trên giấy là không thể thiếu được trong các công trình nghiên cứu. Nhờ phương pháp này đã xuất hiện khả năng xác định một lượng chính xác của các axit amin khác nhau của một protit nào đó. Ðiều đó, đến lượt mình lại cho phép xác định thành phần axit amin của các loại protit, giống như người ta xác định số nguyên tử trong các nguyên tố khác nhau tham gia trong một hợp chất nào đó. IV. TRÌNH TỰ SẮP XẾP CỦA CÁC AXIT AMIN TheGioiEbook.com
  • 105.
    Lược sử sinhhọc 105 Nhưng tất cả chỉ vẻn vẹn có thế thôi thì vẫn chưa đủ. Như đã biết, các nhà hóa học chẳng những lưu ý đến số nguyên tử trong một hợp chất bất kỳ mà còn chú ý cả đến trình tự sắp xếp của chúng. Ðối với các axit amin trong phân tử protit cũng vậy. Vấn đề trình tự sắp xếp của các axit amin rất phức tạp. Thậm chí nếu trong một phân tử tổng cộng chỉ có vài chục axit amin thì số kiểu kết hợp có thể có của các axit amin sẽ đạt đến con số khổng lồ. Còn nếu có hơn 500 axit amin ví dụ: trong hemoglobin là phân tử cở trung bình, thì số kiểu biểu diễn cách sắp xếp có thể có của các axit amin được thể hiện bằng một con số gồm 600 con số. Làm cách nào chọn đúng được sự sắp xếp có thể có nhất của các axit amin của một protit cụ thể từ một con số nhiều không tưởng tượng được khả năng kết hợp đã nói ở trên? Rõ ràng là dựa vào phương pháp sắc ký trên giấy vấn đề này đã được giải quyết một cách dễ dàng. Nhưng nhà hóa sinh học người Anh là Frederic Senger đã tách phân tử này thành những chuỗi ngắn rồi dùng phương pháp sắc ký trên giấy xác định các axit amin và trật tự sắp xếp của chúng. Ðó không phải là công việc nhẹ nhàng vì thậm chí một đoạn chỉ có 4 cấu tử đã có thể có 24 cách sắp xếp khác nhau. Sau khi phát hiện ra những chuỗi ngắn nào kết thành chuỗi dài, Senger dần dần đã khôi phục lại được cấu trúc của những chuỗi dài hơn. Ðến năm 1953 ông đã biết được trật tự sắp xếp chính xác của các axit amin trong phân tử Insulin. Sau Senger có nhà hóa sinh học người Mỹ là Vinsen Vinhio (sinh năm 1901) đã dùng phương pháp của Senger để nghiên cứu Oxitoxin là một phân tử rất đơn giản. Oxitoxin (hocmon thuộc thuỳ sau của tuyến yên) tổng cộng chỉ có 8 axit amin. Sau khi xác định được trình tự sắp xếp của các axit amin, Vinhio thử tổng hợp một hợp chất sao cho mỗi một axit amin ở vào đúng vị trí cũ trong phân tử oxitoxin. Sự tổng hợp đã thực hiện vào năm 1955-1956; kết quả là ông thu được oxitoxin tổng hợp mà về mặt tính chất không thua kém hocmon (oxitoxin) tự nhiên. Phương pháp phân tích của Senger không khác phương pháp tổng hợp của Vinhio nhưng được lặp lại về sau này trên một quy mô rộng lớn hơn. Năm 1960, các nhà bác học đã xác định được trình tự sắp xếp của các axit amin trong men ribonucleaza bao gồm 124 axit amin, con số này nhiều gấp hai lần rưỡi số axit amin trong phân tử Insulin. Người ta đã tổng hợp được từng đoạn của ribonucleaza, sau đó nghiên cứu hoạt tính men của chúng. Như vậy, đến năm 1963 người ta đã khẳng định rằng đối với hoạt động chức năng của một phân tử nhất định căn bản chỉ cần axit amin 12 và 13 (hixtidin và metiodin. Ðây là bước tiến đáng kể trong việc xác định cơ chế chính xác của sự hoạt động chức năng của phân tử men. Ðến giữa thế kỷ 20, phân tử protit đã trở thành <<quen thuộc>>. TheGioiEbook.com
  • 106.
    Lược sử sinhhọc 106 CHƯƠNG XIV: SINH HỌC PHÂN TỬ- AXIT NUCLEIC I. VIRUT VÀ GEN II. VAI TRÒ CỦA ADN III. CẦU TRÚC CỦA AXIT NUCLEIC IV. MẬT MÃ DI TRUYỀN V. NGUỒN GỐC CỦA SỰ SỐNG I. VIRUT VÀ GEN Như vậy người ta đã điều khiển được protit và bỗng nhiên phát hiện ra một điều hoàn toàn bất ngờ và lạ lùng: cơ sở hóa học của sự sống nói chung không phải là phân tử protit mà là một phân tử khác. Chỉ sau khi nghiên cứu bản chất của virut lọt qua lọc người ta mới hiểu được tầm quan trọng lớn lao của khám phá này. Bản chất của virut là điều bí ẩn đối với cả một thế hệ loài người. Một người biết rằng virut gây ra bệnh và người ta đã nghiên cứu ra phương pháp chống lại chúng. Nhưng dù sao tính chất vật lý của virut vẫn là điều chưa biết được. Việc phát minh ra máy lọc có lổ nhỏ đủ có thể giữ lại những phần tử virut đã đóng vai trò quyết định trong việc xác định kích thước của virut. Virut hơi nhỏ hơn những tế bào nhỏ nhất đã biết một chút, nhưng lại lớn hơn nhiều so với phân tử protit lớn nhất. Chỉ có kính hiển vi điện tử mới cho phép phân biệt được virut. Kích thước của chúng dao động trong một giới hạn rộng, kể từ virut-chấm nhỏ nhất-đến những cấu trúc tương đối lớn có dạng hình học chính xác với những cấu tạo ở bên trong khác nhau. Xếp vào loại những virut lớn nhất là thể thực khuẩn đi "săn" các vi khuẩn nhỏ bé; một số thực khuẩn có đuôi và giống như con nòng nọc bé xíu. Còn loại lớn hơn virut nhưng nhỏ hơn vi khuẩn, được gọi là Ricketsia để ghi nhớ nhà bác học Riketsia. Riketsia nói riêng, gây bệnh chàm ở vùng núi Skali, một bệnh được nhà vi sinh vật học nghiên cứu. Ðã nãy ra vấn đề virút có phải là các cơ thể sống hay không? Năm 1935 nhà hóa sinh học người Mỹ là Uenđen Meredit Stenli ( sinh năm 1904) khi nghiên cứu chiết xuất virut bệnh đốm cây thuốc lá đã thu được những tinh thể hình kim. Thì ra là những tinh thể này có tính gây nhiễm trùng cao. Nói cách khác, nhà bác học đã thu được virut ở dạng tinh thể, và các tinh thể sống là hiện tượng khó mà giải thích được. Mặt khác, tại sao lại không thể cho là học thuyết tế bào không chính xác, rằng tế bào không phải là đơn vị không chia cắt được của sự sống? Virut nhỏ hơn tế bào rất nhiều và trái với tế bào, virut không thể tồn tại độc lập trong bất cứ điều kiện nào. Nhưng khi virut xâm nhập được vào trong tế bào, TheGioiEbook.com
  • 107.
    Lược sử sinhhọc 107 virut sinh sản ở đó và trong một số biểu hiện chủ yếu nó tỏ ra như một sinh vật. Phải chăng có những cấu tạo nội tế bào nào đấy hoặc những yếu tố tiền tế bào nào đấy là cấu trúc cơ sở thật sự của sự sống, cấu trúc này điều khiển phần còn lại của tế bào? Phải chăng virut là một hợp phần của tế bào mà xưa kia hay vào lúc nào đó đã tách khỏi tế bào, và sẳn sàng trở lại tế bào, trở thành vị khách lạ với << chủ nhân >> thật sự của nó? Nếu điều đó đúng là như vậy, thì những hợp phần tiền tế bào như thế đúng ra phải nằm cả trong những tế bào bình thường. Ðúng hơn cả phải công nhận thể nhiễm sắc là kẻ ứng cử để thực hiện nhiệm vụ này. Trong những năm đầu của thế kỷ 20í, người ta đã biết rõ ràng thể nhiễm sắc có mang trong mình những nhân tố điều khiển sự di truyền các tính chất vật lý. Ðiều đó quy định cương vị chỉ đạo của thể nhiễm sắc lại lớn hơn virut rất nhiều lần. Song số lượng thể nhiễm sắc ít hơn số lượng các dấu hiệu được di truyền rất nhiều. Từ đó có thể rút ra kết luận là một thể nhiễm sắc bao gồm có thể từ hàng nghìn phân tử, mỗi một phân tử điều khiển một dấu hiệu riêng biệt. Nhà thực vật học người Ðan mạch là Vinhem Lutvic Johanxen ( 1857-1927), đã gọi những phân tử đó là Gen (từ Hy lạp: đem cuộc sống đến cho một vật nào). Nhưng trong 10 năm đầu của thế kỷ XX người ta vẫn chưa thấy được Gen riêng biệt cũng như những virut riêng biệt, mặc dù biểu hiện đó đã quan sát thấy rõ ràng. Nhà di truyền học người Mỹ là Thomas Hant Morgan (1866- 1945) sau khi dùng ruồi dấm ( Drosophila) làm đối tượng mới trong nghiên cứu sinh học, đã tìm được chìa khóa nghiên cứu vấn đề này. Ruồi dấm là một côn trùng nhỏ, đơn giản và sinh sản khá dễ dàng; ngoài ra trong tế bào của ruồi chỉ có tất cả 4 cặp thể nhiễm sắc làm cho công tác nghiên cứu được dễ dàng. Khi nghiên cứu ruồi dấm từ thế hệ này sang thế hệ khác. Morgan đã phát hiện được một số lượng rất lớn các đột biến. Ông đã chứng minh rằng những dấu hiệu khác nhau có liên quan với nhau, có nghĩa là chúng được di truyền lại như một phức hệ. Nghĩa là các Gen điều khiển các dấu hiệu ấy phải nằm trong một thể nhiễm sắc và di truyền như là một thể thống nhất. Nhưng các dấu hiệu liên kết với nhau không mãi mãi gắn với nhau. Có trường hợp một dấu hiệu được di truyền không có liên quan đến dấu hiệu khác. Ðiều đó xãy ra vì các cặp thể nhiễm sắc ngẫu nhiên trao đổi với nhau những đoạn ngắn (sự trao đổi chéo), do đấy tính toàn vẹn của thể nhiễm sắc là không tuyệt đối. Những thí nghiệm tương tự cho phép xác định vị trí của từng Gen cụ thể trên thể nhiểm sắc. Khoảng cách giữa hai Gen càng lớn thì xác suất bắt chéo các Gen phân bố ngẫu nhiên càng lớn. Khi nghiên cứu tần số nhờ đó tách được hai dấu hiệu liên quan nhau bằng cách đặc biệt, người ta có thể TheGioiEbook.com
  • 108.
    Lược sử sinhhọc 108 xác định vị trí tương đối của các Gen. Năm 1911 lần đầu tiên người ta đã vẽ một bản đồ về vị trí của Gen trong thể nhiễm sắc (đối vơí ruồi dấm). Một trong những người học trò của Morgan, nhà di truyền học người Mỹ là German Joseph Muller (1890-1967) đã ra phương pháp tăng tần số đột biến (1919). Ông thấy tăng nhiệt độ thì làm tăng tần số đột biến, đó không phải là kết quả của sự pha trộn chung của Gen. Hóa ra bao giờ cũng có một Gen lệch, trong khi đó gen tương ứng với gen lệch ở thể nhiễm sắc khác của cùng một cặp đó vẫn không bị động tới. Muller đi đến kết luận là những biến đổi ấy xãy ra ở mức độ phân tử. Aïp dụng tia Rơngen cónăng lượng cao hơn sự đun nóng nhẹ là bước nghiên cứu tiếp theo của ông. Tia Rơngen riêng lẻ sau khi rơi vào thể nhiễm sắc. Chỉ tác dụng vào một điểm xác định trên thể nhiễm sắc. Thật vậy, năm 1927, Muller đã chứng minh rằng tia Rơngen đã làm tăng một cách đáng kể nhịp điệu đột biến. Nhà thực vật học người Mỹ là Albe Frensis Blesli (sinh năm 1874) đã tiếp tục nghiên cứu vấn đề này. Năm 1937, ông đã chứng minh rằng có thể tăng nhịp độ đột biến, khi tác dụng bằng những chất đặc trưng (những tác nhân gây đột biến). Tác nhân gây đột biến tốt hơn cả là Chosixin-chất alcaloit tách từ cây thu thuỷ tiên Colchium autumnale thuộc họ Iridacae (hành tỏi). Như vậy là đến giữa những năm 30 người ta đã tước bỏ lớp vỏ huyền bí của virut và Gen. Chúng chính là những phân tử có khối lượng như nhau và gần nhau về bản chất hóa học. Nhưng như vậy có thể xem gen là những virut đã bị << thuần hóa>> khi thâm nhập vào trong tế bào được hay không? Và phải chăng virut có thể là Gen <<hoang dại>>? II. VAI TRÒ CỦA ADN Khi vừa mới thu được dạng tinh thể của virut, đã xuất hiện khả năng tiến hành những nghiên cứu theo phương pháp nhiễu xạ tia Rơngen. Dĩ nhiên, virut được xếp vào protit và là một biến dạng đặc biệt của protit mang tên là nucleoprotit. Những thành tựu của kỹ thuật nhuộm tiêu bản đã cho phép làm sáng tỏ bản chất hóa học của các cấu trúc riêng lẻ ở mức độ dưới tế bào. Ðã xác định được thể nhiễm sắc (và do đấy cả Gen) cũng thuộc loại nucleoprotit. Phân tử nucleoprotit được cấu tạo từ các phân tử protit-liên kết với chất phospho gọi là axit nucleic. Lần đầu tiên nhà sinh học người Thuỵ sĩ là Friedrich Miescher (1844-1895) đã phát hiện thầy các axit nucleic trong nhân của tế bào. Trong một thời gian dài người ta coi axit nucleic là một hợp phân đặc trưng của nhân. Nhưng khi vở lẻ axit nucleic có mặt cả ở ngoài nhân tế bào thì việc đổi tên cho axit này đã muộn rồi. Nhà hóa sinh học người Ðức là Albrecht Kochsen (1852-1927) đã nghiên cứu tỉ mỉ axit nucleic và vào năm 1882, ông đã tách được axit nucleic ra thành những hợp phần nhỏ có chứa axit phosphoric và đường, nhưng ông không thể xác định được thành phần chính xác của những chất này. Ngòai ra, ông đã thấy trong axit nucleic hai hợp chất của nhóm purin mà phân tử của chúng là hợp chất mạch vòng, có hai vòng chứa 4 nguyên tử nitơ. Kochsen gọi nhóm TheGioiEbook.com
  • 109.
    Lược sử sinhhọc 109 chất này là Adenin và Guanin (đôi khi ký hiệu đơn giản là A và G). Ông cũng tìm ra bazo pirimidin (những chất có vòng đơn chứa hai nguyên tử nitơ), được gọi là Xitozin, Timin và Uranin (X, T và U). Nhà hóa học người Mỹ là Febut Aron Teodo Levin (1869-1940) khi nghiên cứu những chất này trong những năm 20 và 30 đã chứng minh là trong phân tử axit nucleic có phân tử axit phosphoric phân tử đường và phân tử của một purin hoặc pirimidin tạo nên hợp chất gồm ba hợp phầnmà ông gọi là nucleotit. Phân tử axit nucleic cấu tạo bằng một chuỗi nhỏ những nucleotit này, giống như phân tữ protit-cấu tạo bằng những chuỗi axit amin. Chuỗi nucleotit được cấu tạo sao cho phân tử axit phosphoric của nucleotic này nối với nhóm đường của một nucleotic khác cạnh nó. Ðó chính là cái khung đường-phosphat, từ đó nảy ra các nhánh purin và pirimin riêng biệt. Tiếp theo, Levin chứng minh rằng các axit nucleic có hai loại đường: đường riboza chỉ chứa năm nguyên tư ícarbon thay cho 6 nguyên tử carbon có trong đường đã được người ta nghiên cứu kỹ lưỡng, và đường Dezoxiriboza trong đó ít hơn Riboza 1 nguyên tử carbon. Mỗi một phân tử axit nucleic có chứa một trong hai loại đường này và không bao giờ cùng một lúc chứa hai loại đường. Như vậy ta đã phân biệt được hai loại axit nucleic, axit ribonucleic (ARN) và axit Dezoxiribonucleic (ADN). Mỗi loại axit nucleic có những purin và pirimidin thuộc bốn kiểu khác nhau. Trong ADN không có Uraxin, mà trong thành phần của nó chỉ có A, G, X và T, trong khi đó ARN lại không có Timin, mà chỉ có A, G, X, U. Nhà hóa học người Scotland là Alexander Totdơ (sinh năm 1907) sau khi tổng hợp được các nucleotit khác nhau vào những năm 40, đã xác nhận những dẫn liệu của Levin. Thoạt tiên các nhà hóa sinh học không thừa nhận ý nghĩa to lớn của axit nucleic. Tuy đã biết rằng phân tử protit có gắn với những chất phụ khác nhau không phải là protit như đường, lipit, kim loại và những hợp chất chứa vitamin v.v..., song các nhà hóa sinh học vẫn coi protit là phần chủ yếu của phân tử. Thậm chí sau khi phát hiện ra nucleoprotit trong thể nhiễm sắc và virut, các nhà hóa sinh học vẫn tin rằng axit nucleic là phần thứ yếu của phân tử. Vào những năm 90 của thế kỷ 19, Kochsen đã tiến hành quan sát, mà sau này người ta mới hiểu rỏ tất cả ý nghĩa của những quan sát đó. Tinh trùng hầu như chỉ cấu tạo từ các thể nhiễm sắc nằm sát nhau và chứa các chất hóa học mang đầy đủ thông tin nhờ đó các dấu hiệu di truyền của đời cha mới di truyền được cho đời con. Nhưng Kochsen phát hiện ra rằng protit của tinh trùng đơn giản hơn nhiều so với protit của các mô khác, trong khi đó axit nucleic của tinh trùng lại giống axit nucleic của các mô trong cơ thể. Từ đó suy ra chắc hẳn là thông tin di truyền đúng ra phải nằm trong những phân tử không đổi của các axit nucleic tinh trùng hơn là nằm trong protit hết sức đơn giản. TheGioiEbook.com
  • 110.
    Lược sử sinhhọc 110 Nhưng niềm tin vào phân tử protit vẫn chưa bị lung lay bởi vì những kết quả nghiên cứu của các năm 30 chỉ nói lên một điều quá đơn giản rằng mang thông tin di truyền trong cấu tạo của các axit nucleic là những phân tử rất nhỏ, chỉ gồm có 4 nucleotit. Những nghiên cứu với nòi phế cầu khuẩn Pneumococcus (tác nhân gây bệnh viêm phổi), do một số nhà bác học thực hiện dưới sự lãnh đạo của nhà vi khuẩn học người Mỹ là Oxvandơ Teodo Everi (1877-1955) là bước ngoặc đáng kể. Nang bao chung quanh tế bào, ở một số nòi vi khuẩn gây bệnh là dạng trơn (nòi S), ở số khác là dạng xù xì không có nang tế bào (nòi R). Có lẻ nòi R không có khả năng tổng hợp nang bào. Thêm dịch chiết của nòi S vào nòi R, nòi này biến thành nòi S; bản thân dịch chiết không thể tạo thành nang, nhưng có lẻ đã gây ra những biến đổi ở nòi R, cho phép vi khuẩn đạt được nhiệm vụ đó. Dịch chiết mang thông tin di truyền cần thiết đối với sự biến đổi đặc tính vật lý học của vi khuẩn. Nhưng nhờ phân tích dịch chiết mà phần kỳ diệu nhất của thí nghiệm đã được sáng tỏ, đó là dung dịch chỉ bao gồm axit nucleic chứ không lẫn với bất cứ loại protit nào. Như vậy, ít nhất là trong trường hợp này, axit nucleic chứ không phải protit là chất liệu mang thông tin di truyền. Kể từ đó trở đi, vấn đề đã rõ là chính axit nucleic là cơ sở đầu tiên và là cơ sở mấu chốt của sự sống. Nhưng bởi vì chính vào năm 1944 là năm lần đầu tiên người ta thực hiện phương pháp sắc ký trên giấy, cho nên giống như năm 1859 xuất bản cuốn nguồn gốc các loàicó thể gọi năm 1944 một cách xác đáng rằng đó là năm của các sự kiện vĩ đại nhất trong sinh học. Kể từ năm 1944, quan niệm mới về các axit nucleic đã thu được nhiều lý lẽ có cơ sở nhất, do có những nghiên cứu của các nhà virut học. Người ta đã chứng minh rằng virut có vỏ protit bao bọc bên ngoài còn bên trong là phân tử axit nucleic. Năm 1955, nhà hóa sinh học người Mỹ là Franken Konrat (sinh năm 1910) đã tách virut ra làm hai phần và sau đó nối được hai phần đó lại. Phần protit, bản thân nó, không có bất cứ tính nhiễm trùng nào, nó là phần chết. Còn phần chứa axit nucleic là phần sống, có thể gây nhiễm trùng, mặc dù nó biểu hiện hoạt tính cao nhất khi có mặt của hợp phần protit. Việc áp dụng chất đồng vị phóng xạ đã chứng tỏ rằng thể thực khuẩn chỉ thâm nhập vào tế bào vi khuẩn phần cấu tạo bằng axit nucleic còn phần protit thì ở lại bên ngoài tế bào. Axit nucleic của thể thực khuẩn vào bên trong tế bào, chẳng những tạo thành những phân tử axit nucleic mới giống nó ( chứ không giống axit nucleic của tế bào) mà còn tạo thành cả những phân tử protit đặc trưng cho thể thực khuẩn chứ không đặc trưng cho tế bào. Không còn gì nghi ngờ là chính phân tử axit nucleic, chứ không phải protit, mang thông tin di truyền. TheGioiEbook.com
  • 111.
    Lược sử sinhhọc 111 Những phân tử của virut mang ADN hoặc ARN hoặc đồng thời cả hai loại axit đó. Nhưng trong tế bào, chỉ thấy ADN ở trong gen. Bởi vì gen được coi là đơn vị di truyền, nên ta phải làm hoàn toàn sáng tỏ ý nghĩa của ADN. III. CẤU TRÚC CỦA AXIT NUCLEIC Tiếp theo công trình của Everi, việc nghiên cứu axit nucleic được tiến hành mạnh mẽ. Ấn tượng cho rằng axit nucleic là những phân tử nhỏ được hình thành do những phương pháp tách axit nucleic trước đây rất thô sơ, nên đã tách phân tử axit nucleic ra làm nhiều đoạn nhỏ. Những phương pháp tinh vi hơn đã chứng minh rằng những phân tử axit nucleic còn lớn hơn cả những phân tử protit lớn nhất. Nhà hóa sinh học ngươiì Mỹ là Ecuyn Chragaff (sinh năm 1905) đã tách phân tử axit nucleic thành nhiều đoạn rồi phân tích bằng phương pháp sắc ký trên giấy. Ðến cuối những năm 40, ông nêu rõ trong phân tử ADN có số nhóm purin bằng số nhóm pirimidin. Còn nói cụ thể thì số nhóm adenin (purin) thường bằng số nhóm timin (pirimidin), trong khi đó số nhóm guanin (purin) bằng số nhóm xitoxin (pirimidin). Ðiều này có thể biểu thị như sau: A=T, G=X. Nhà vật lý học người Anh là Maurix Hiu Frederic Uynkins (sinh năm 1916) đã áp dụng phương pháp nhiễu xạ tia Rơgen vào nghiên cứu ADN trong thời kỳ đầu của những năm 50. Những đồng nghiệp của ông ở trường đại học Tổng hợp Cambridge là nhà hóa sinh học Frensis Hari Captain Crick (sinh năm 1916) và nhà hóa sinh học người Mỹ là Jame Duc Watson (sinh năm 1928) đã cố gắng xây dựng cấu trúc phân tử sao cho cấu trúc phân tử ấy giải thích được những tài liệu của Uynkinxs Trước đó không lâu, Pauling đã đề ra giả thuyết cấu tạo hình xoắn ốc của phân tử protit. Crick và Watson cho rằng phân tử ADN có cấu tạo theo hình xoắn ốc phù hợp với tài liệu của Uynkins. Tuy nhiên họ phải công nhận sự tồn tại của mạch xoắn ốc kép để chứng minh những tài liệu của Chargaff. Họ hình dung gồm hai bộ khung đường- phosphat xoay quanh một trục chung và hình thành dạng phân tử hình trụ. Các purin và pirimidin chìa vào bên trong theo hướng tâm của hình trụ. để đảm bảo cho đường kính không đổi trong toàn bộ chiều daiì của hình trụ, những phân tử purin lớn phải ở sát với những phân tử pirimidin nhỏ, có nghĩa là A gần T và G gần X, như thế sẽ giải thích được những số liệu của Chargaff Hơn nữa còn xuất hiện cách giải thích có thể chấp nhận được về các giai đoạn chủ yếu của sự phân bào có tơ, sự tăng gấp đôi số thể nhiễm sắc, cơ chế gần gũi với vấn đề này là sự sinh sản của virut trong tế bào. Mỗi một phân tử ADN in ra bản sao giống với nó theo cách sau: cả hai bộ khung TheGioiEbook.com
  • 112.
    Lược sử sinhhọc 112 đường, phosphat duỗi ra và mỗi một bộ khung là một hình mẫu dập ra bản sao mới. Bất cứ chỗ nào trên bộ khung có adenin thì chỉ có phân tử timin được chọn ra từ số chất dự trử có mặt trong tế bào và ngược lại. Bất cứ nơi nào trên bộ khung có phân tử guanin thì phân tử guanin chỉ chọn đúng phân tử xitizin có mặt trong tế bào và ngược lại. Như vậy bộ khung một hình thành bộ khung mới số 2; trong khi đó bộ khung cũ số 2 hình thành bộ khung mới số 1. Hai mạch xoắn ốc mới xuất hiện tương đối nhanh ở nơi mà trước đó chỉ có một mạch xoắn ốc. Nếu phân tử ADN ban đầu chạy dọc theo chiều dài của thể nhiễm sắc (hoặc virut), thì quá trình được kết thúc bằng sự hình thành hai thể nhiễm sắc giống in như nhau ở nơi mà trước đó chỉ có một thể nhiễm sắc. Nhưng không phải quá trình này lúc nào cũng diễn ra trơn tru toàn vẹn. Nếu có một tác động nào đó làm rối loạn quá trình tự sao chép này, thì phân tử ADN mới hình thành sẽ hơi khác với phân tư ADN <<tổ tiên>> của mình, trường hợp này sẽ coi như là sự đột biến. Năm 1953, mô hình phân tử ADN do Watson và Crick xây dựng đã ra đời. IV. MẬT MÃ DI TRUYỀN Những phân tữ axit nucleic truyền thông tin có liên quan đến các tính chất vật lý học như thế nào? Những kết quả nghiên cứu của các nhà di truyền học người Mỹ là JojeUensơ Beadle (sinh năm 1903) và Edua Lauri Teitum (sinh năm 1909) đã trả lời câu hỏi này. Năm 1941 họ đã bắt đầu một loại thực nghiệm với nấm mốc Neurospora crassa có khả năng sống trong môi trường dinh dưỡng không có axit amin nhờ sự tổng hợp axit amin từ những hợp chất khá đơn giản chứa nitơ. Nếu người ta tác động bằng tia Rơgen vào nấm men thì sẽ xuất hiện những thể đột biến. Một số nấm men mất khả năng tạo thành axit amin cần thiết. Ví dụ một thể đột biến mất khả năng tạo thành acid amin lizin thì để duy trì sự sống cho nòi vi khuẩn này, người ta phải cho thêm lizin vào môi trường dinh dưỡng. Như Bidon và Teitum đã chứng minh, sự mất hoạt tính tương tự vì thiếu men đặc trưng, mà men này chỉ có trong nòi bình thường chứ không có trong nòi đột biến. Từ đó hai ông rút ra kết luận là khả năng tạo thành lizin là chức năng chuyển hóa của một gen đặc biệt điều khiển sự tạo thành men đó. Những phân tử axit nucleic được di truyền thông qua tinh trùng và tế bào trứng, có khả năng sinh ra một bộ men đặc biệt. Nhiệm vụ của các men đó là điều khiển cơ chế hóa học của tế bào. Về phần mình cơ chế hóa học này lại chịu trách nhiệm về mọi tính chất mà đặc tính di truyền của các tính chất này đã được nghiên cứu. Vì thế có thể bỏ qua chiếc cầu nối giữa ADN với các tính trạng vật lý của sinh vật. Vì ADN của các gen chỉ có trong phạm TheGioiEbook.com
  • 113.
    Lược sử sinhhọc 113 vi của hạt nhân, còn quá trình tổng hợp protit lại diễn ra ở ngoài nhân, nên sự tạo thành men bằng con đường gen, có thể tiến hành thông qua các sản phẩm trung gian. Nghiên cứu tế bào bằng kính hiển vi điện tử đã khám phá ra những chi tiết khá tinh vi trong cấu tạo của tế bào và xác định được vị trí chính xác của quá trình tổng hợp protit. Trong tế bào, người ta đã phát hiện được một số lớn những hạt có tổ chức bé nhỏ hơn ty thể rất nhiều, và vì thế chúng có tên là vi thể (từ tiếng Hy lạp: mikros: nhỏ bé, soma: thể). Năm 1956, Jocjo Emin Palat (sinh năm 1912) là một trong những người Mỹ nghiên cứu tích cực nhất về vi thể. Ông đã chứng minh rằng những vi thể giàu ARN (do đó người ta đổi tên vi thể thành ribo-ribosom). Khi ấy người ta đã phát hiện ra rằng thể ribo là nơi tổng hợp protit. Nhưng thông tin di truyền cần phải đi từ thể nhiễm sắc sang thể ribo. Một biến dạng đặc biệt của ARN đảm nhiệm việc này, được gọi là ARN thông tin. ARN-thông tin lập lại chính xác cấu trúc một đoạn xác định của ADN của thể nhiễm sắc là đơn vị thông tin di truyền gen; rồi tiếp đó được chuyển từ nhân ra tế bào chất, ở đây ARN-thông tin đính vào thể ribo. Nhưng để tổng hợp được các protit, các axit amin phải được tạo thành nhờ các men có trong bản thân tế bào hoặc nhập vào trong tế bào cùng với sản phẩm thức ăn. Nhà hóa sinh học người Mỹ là Melon Bus Hoglend (sinh năm 1921), lần đầu tiên đã nghiên cứu vấn đề đưa axit amin vào thể ribo. Ông xác nhận rằng mỗi một axit amin trước khi đến chổ tổng hợp protit đã được kết hợp vơí ARN-vận chuyển và ARN-vận chuyển đem chúng đến vị trí phù hợp trên ARN-thông tin. Còn một điểm chưa rõ: phân tử ARN-vận chuyển này gắn vào axit amin như thế nào? Ðơn giản hơn cả, nên hình dung là axit amin gắn với purin và pirimindin của axit nucleic: những axit amin khác nhau được gắn với từng purin hoặc pirimidin của axit nucleic. Nhưng trong số 20 axit amin khác nhau của phân tử protit chỉ có 4 purin và pirimidin trên phân tử axit nucleic. Vì nguyên do đó, hoàn toàn hiển nhiên là cầìn phải có sự tổ hợp của ít nhất là nucleotit đối với một axit amin ( từ 3 nucleotit có thể có 64 tổ hợp khác nhau). Sự điều chỉnh cách tổ hợpü trinucleotit cho khớp với axit amin (nghĩa là cách tổ hợp nucleotit như thế nào và theo trật tự kế tiếp nhau như thế nào trong thành phần của ARN-thông tin cho phù hợp với một axit amin nhất định) là một vấn đề sinh học có tầm quan trọng bậc nhất vào thời kỳ đầu những năm 60 có quan hệ tới việc dò đọc mật mã thông tin di truyền. Nhà hóa sinh học người Mỹ là Xevero Osoa (sinh năm 1905) họat động tích cực nhất theo phương hướng này. V. NGUỒN GỐC CỦA SỰ SỐNG TheGioiEbook.com
  • 114.
    Lược sử sinhhọc 114 Như vậy những thành tựu của sinh học phân tử ở giữa thế kỷ XX đã củng những quan điểm duy vật một cách hết sức vững chắc. Có thể giải thích toàn bộ di truyền học xuất phát từ quan điểm của hóa học, phù hợp với những quy luật đúng đắn đối với giới hữu sinh lẫn giới vô sinh. Thậm chí ngay cả bộ óc cũng chịu sự tác động mãnh liệt đó. Quá trình học tập và ghi nhớ hoàn toàn chẳng những có thể là các quá trình xuất hiện và củng cố những đường liên hệ thần kinh mà còn là sự tổng hợp và bảo vệ những phân tử ARN chuyên hóa. Chỉ còn một vấn đề sinh học của thế kỷ XX chưa đề cập đến , trong đó quan điểm sinh lực luận vẫn thống trị-đó là sự kiện hiện tượng tự sinh chưa được chứng minh. Nếu những dạng sống quả thực không thể không phát triển được từ vật chất không sống thì lúc đó sự sống xuất hiện như thế nào? Dễ dàng nhất là giả thiết rằng sự sống được những lực siêu tự nhiên sáng tạo ra. Năm 1908, nhà hóa học người Thụy điển là Xvante Augustus (1859-1927) đưa ra giả thiết về nguồn gốc sự sống không có sự tham gia của các lực siêu tự nhiên. Ông nảy ra ý nghĩ cho rằng sự sống trên trái đất bắt đầu khi những cái phôi của sự sống từ Vũ trụ bay đến hành tinh chúng ta. Những <<hạt sống>> được đưa tới ở trong khoảng không Vũ trụ vô tận, được di chuyển bởi áp lực của ánh sáng từ các ngôi sao, đã rơi xuống chỗ này hoặc chỗ khác, khi sinh sôi nảy nở ở hành tinh này hoặc hành tinh khác. Giả thiết Arenius chỉ làm lệch hướng giải quyết vấn đề. Nếu sự sống từ bên ngoài được đưa đến hành tinh của chúng ta thì nó xuất hiện tại đó như thế nào và từ đâu nó rơi xuống hành tinh của chúng ta? Và cũng có thể sự sống vẫn xuất hiện từ vật chất không sống chăng? Những bình thí nghiệm của Pasteur đã khử trùng bảo quản được trong suốt một thời gian giới hạn nào đó; nhưng nếu để hằng tỉ năm thì sẽ như thế nào? Hoặc là thay cho cái bình, người ta dùng cả một đại dương dung dịch trong những điều kiện khác hẳn với những điều kiện này thì ra sao? Không có lý do nào để nghĩ rằng những chất hóa học chủ yếu hình thành ra vật sống, đã thay đổi về cơ bản trong suốt hằng thế kỷ. Rất có thể không có sự thay đổi các chất hóa học đó. Thật vậy các axit amin với khối lượng ít, được tách ra từ một số sinh vật hóa thạch tuổi có đến hàng chục triệu năm, vẫn giống như những axit amin thường gặp trong các mô sống của sinh vật ngày nay. Nhưng dù sao thì cơ chế hóa học của thế giới nói chung vẫn có thể bị biến đổi. Những tài liệu mới về hóa học Vũ trụ cho phép nhà hóa học người Mỹ là Garon Clayton Uri (sinh năm 1893) đề ra giả thiết là khí quyển nguyên thuỷ của trái đất chỉ có hydro và các khí chứa hydro như metan và amoniac, trong khí quyển này hoàn toàn không có oxy tự do và nghĩa là trong những lớp thượng tầng- khí quyển không có ozon (O3-một trong các dạng của oxy). Hiện nay lớp ozon tồn tại và hấp thu phần lớn các tia tử ngoại của ánh sáng mặt trời. Trong bầu khí quyển nguyên thuỷ hiếm khí ấy, có thể bức xạ đem năng lượng xuyên thấu tới đại dương và ở đây xãy ra những phản ứng mà ngày nay không thể tạo nên được. Dần dần những TheGioiEbook.com
  • 115.
    Lược sử sinhhọc 115 phức hợp của các phân tử có thể được hình thành; khi sự sống chưa xuất hiện, những phức hợp này không bị tiêu huỷ mà được tích lũy lại. Kết quả là những phân tử tự sao chép tạo ra một phức hợp axit nucleic và đó là cơ sở của sự sống. Nhờ đột biến và tác động của chọn lọc tự nhiên, những dạng axit nucleic hoạt động nhất được hình thành ; các axit này có thể được chuyển hóa bên trong tế bào và tế bào, có thể bắt đầu tổng hợp chất lục diệp (chlorofin). Quang hợp (nhờ những quá trình khác và có lẻ những cơ thể sống khác không tham gia vào quá trình quang hợp) có thể làm giàu oxy tự do cho bầu khí quyển nguyên thuỷ của Trái đất. Trong khí quyển này và trong thế giới, nơi sự sống đang lan tràn, có lẽ không thể có kiểu tự sinh như người ta đã mô tả ở trên. Giả thiết này dù đã được suy nghĩ cẩn thận, nhưng về cơ bản vẫn là giả thiết. Ðến năm 1953, một trong những học trò của Uri là Stanley Loido Miller (sinh năm 1930) đã làm một thí nghiệm rất hay. Ông lấy nước tinh khiết, khử trùng cẩn thận, và thêm vào đó << khí quyển >> gồm hydro, metan và amoniac. Miller cho hỗn hợp ấy chảy tuần hoàn trong một máy kín cách ly, và bắt chước sự chiếu xạ tử ngoại của mặt trời. Thí nghiệm kéo dài trong vòng một tuần, sau đó Miller tách dung dịch trong máy bằng phương pháp sắc ký trên giấy. Trong dung dịch đã phát hiện những hợp chất hữu cơ đơn giản và thậm chí cả một vài axit amin đơn giản nhất. Năm 1962, những thí nghiệm tương tự đã được lặp lại ở trường Ðại học Tổng hợp California. Người ta cho thêm etan vào <<khí quyển>> kết quả là đã thu được nhiều hợp chất hữu cơ khác nhau hơn. Cuối cùng vào năm 1965, cũng bằng phương pháp đó người ta tổng hợp được adenozintrifosfat (ATP) là một trong những dạng hợp chất fosfat chủ yếu có năng lượng cao. Nếu hiện tượng đó được lặp lại trong vòng một tuần lễ ở trong một máy thí nghiệm cở nhỏ, thì cái gì trông đợi có thể xãy ra qua hàng tỷ năm trong đại dương rộng lớn, với lớp khí quyển bao bọc? Rất khó tưởng tượng ra quá trình tiến hóa trong thời kỳ đầu tồn tại của Trái đất, nhưng khi chúng ta đặt chân lên mặt trăng, có thể chúng ta sẽ được làm quen với quá trình hóa học cuả các dạng tiền sinh vật. Còn nếu đặt chân tơí sao hỏa, có lẻ, chúng ta sẽ nghiên cứu những dạng sống đơn giản đang phát triển trong các điều kiện hoàn toàn khác với điều kiện hiện nay của Trái đất. Thậm chí ngay cả trên hành tinh này mỗi năm chúng ta ngày một thêm những vấn đề ngày càng mới hơn. Năm 1960 người ta đã tâm nhập vào nơi sâu nhất của đại dương trong điều kiện hoàn toàn xa lạ với con người. Có lẻ chính trong đại dương chúng ta sẽ có sự tiếp xúc với trí khôn không phải TheGioiEbook.com
  • 116.
    Lược sử sinhhọc 116 của loài người, mà hình như thế, loài cá heo (Delphinus) đã có trí khôn kiểu đó. Thế còn bộ óc của con người-phải chăng bộ óc sẽ bộc lộ bí mật của mình nếu chúng ta nghiên cứu bộ óc xuất phát từ quan điểm của sinh học phân tử? Nhờ những thành tựu của điều khiển học và điện tử học, người ta có thể sáng tạo ra hệ thống biết suy nghĩ vô tri vô giác. Nhưng người ta say mê những điều tiên đoán như vậy để làm gì khi còn cần phải trông đợi? Có lẻ khung cảnh huy hoàn của khoa học tựu trung ở chổ trong tương lai khoa học sẽ hứa hẹn những điều kỳ diệu và vĩ đại hơn nhiều so với tất cả những điều mà khoa học đã thực hiện được trước đây. Những người cùng thời với chúng ta sẽ còn phát hiện ra bao nhiêu điều mới mẻ nữa? TheGioiEbook.com
  • 117.
    Lược sử sinhhọc 117 TÀI LIỆU THAM KHẢO 1. A. Asimov. 1978. Lược sử sinh học. NXB khoa học và kỹ thuật Hà Nội. 2. Gordon Rattray Taylor. The science of life - A picture history of Biology. McGraw Hill Book Company, Inc. Newyork Toronto. 3. Nguyễn Thị Thanh Huyền. 1998. Chuyện kể về các nhà bác học sinh học. NXB giáo dục. 4. Phạm Thành Hổ. 1997. Giáo trình tiến hóa. Trường Ðại học Khoa Học Tự Nhiên Thành phố Hồ Chí Minh. 5. Phan Thanh Quang. 1999. Sự sống nguồn gốc và quá trình tiến hóa. Nhà xuất bản giáo dục. 6. Vũ Bội Tuyền. 1998. Những nhà sinh học nỗi tiếng thế giới. NXB Thanh niên. TheGioiEbook.com