Thuyết Sáng tạo tin vào sự
sáng tạo của Chúa. Các nhà Tiến hóa luận phủ nhận Thuyết Sáng tạo và lý luận rằng
sự sống nẩy sinh tự phát từ những phân tử không sống rồi tiến hóa thành sinh vật
ngày nay. Nhưng những thí nghiệm nổi tiếng của Pasteur trong thế kỷ 19 đã giáng
một đòn phủ đầu vào lý thuyết sinh vật hình thành tự phát của tiến hóa luận và
do đó tự động ủng hộ Thuyết Sáng tạo. Đó là một trong những câu chuyện thú vị
nhất trong lịch sử khoa học.
Phải nói ngay rằng công lao của Pasteur lớn đến nỗi bao nhiêu lời ca ngợi dành cho ông cũng không đủ. Trang mạng “Creation-Evolution Headlines” viết về ông với những lời mở đầu hùng hồn sau đây:
Nhà khoa học nào đóng góp nhiều nhất vào việc cứu sống con người? Ai được ca ngợi là nhà sinh học vĩ đại nhất của mọi thời đại? Ai đã tạo ra cuộc cách mạng trong y học và sức khỏe công cộng? Đó là Louis Pasteur – một người Công giáo tin vào Thuyết Sáng tạo. Để dẹp bỏ ý nghĩ cho rằng đức tin vào Chúa bất lợi cho khoa học, bạn hãy lắng nghe tuyên bố của nhà khoa học vĩ đại này: “Càng nghiên cứu tự nhiên tôi càng sững sờ ngạc nhiên trước công trình của Đấng Sáng Tạo”
Trang Access Excellence viết những lời tương tự: Nếu phải lựa chọn một danh sách những ân nhân vĩ đại nhất của nhân loại, Louis Pasteur phải đứng đầu danh sách đó.
Nói theo cách nói của người Việt, công lao của Pasteur to lớn như trời biển. Liệt kê các khám phá của ông, ta sẽ có một danh sách gạch đầu dòng kín đặc một trang giấy, toàn những khám phá vĩ đại, với tầm vóc của những nguyên lý bao trùm lên khoa học và triết học, đồng thời có ý nghĩa thiết thực đến mức có thể nói rằng tất cả chúng ta đều đã mắc nợ Pasteur rất nhiều.
Thật vậy, không thể tưởng tượng nổi xã hội hiện đại sẽ ra sao nếu không có những hiểu biết về vi trùng, về tẩy trùng, về tiêm chủng, miễn dịch,… Không có số liệu thống kê trực tiếp để chỉ ra rằng những thành tựu khoa học của Pasteur từ giữa thế kỷ 19 tới nay đã cứu sống bao nhiêu người, nhưng không ai nghi ngờ rằng những thành tựu ấy là một trong những nguyên nhân chủ yếu dẫn tới sự tăng dân số ở mức nhảy vọt trong thế kỷ 20 cho tới bây giờ, nâng tuổi thọ trung bình của con người từ 55 lên tới 70 như hiện nay… Nhưng, trong khi thụ hưởng những thành quả thực tiễn do những công trình khoa học của Pasteur mang lại, nhiều người trong chúng ta chẳng hề hay biết gì về ý nghĩa trọng đại của những công trình ấy, thậm chí chẳng cần biết Pasteur là ai. Vì thế, bài viết này xin được xem như một cây nến thắp lên để tưởng nhớ vị ân nhân vĩ đại của chúng ta, nhân dịp kỷ niệm 120 năm ngày mất của ông sắp tới (28/09/1895 – 28/09/2015).
Louis Pasteur sinh năm 1822 tại Dole, một thành phố thuộc miền đông nước Pháp, là con trai thứ ba trong một gia đình Công giáo làm nghề thuộc da. Bố là Jean-Joseph Pasteur và mẹ là Jeanne-Etiennette Roqui. Mặc dù không có nhiều học vấn nhưng hai ông bà hết lòng chăm lo cho con cái sao cho chúng được hưởng một nền giáo dục đầy đủ hơn mình.
Năm 1827, gia đình chuyển tới Arbois, nơi Louis bắt đầu cắp sách tới trường. Từ đó đến lúc hoàn thành chương trình trung học, Louis chỉ là một học trò trung bình, không có gì xuất sắc nổi trội. Cậu chỉ mê câu cá và vẽ tranh. Tranh vẽ của Louis ở tuổi thiếu niên cho thấy cậu có tiềm năng trở thành một họa sĩ vẽ chân dung giỏi sau này. Những tranh cậu vẽ bạn bè ở trường trung học được đưa vào ít nhất hai bản liệt kê các họa sĩ thế kỷ 19. Hình dưới đây là chân dung bố của Pasteur do Louis vẽ năm 15 tuổi.
Nhưng bố của Louis không muốn cậu trở thành họa sĩ, và bản thân Louis cũng bắt đầu quan tâm nhiều đến môn Hóa và các môn khoa học khác. Mong muốn cao nhất của ông bố là con trai mình sẽ hoàn thành chương trình giáo dục tại các trường địa phương và trở thành giáo sư trung học tại Arbois. Nhưng ông hiệu trưởng nhận thấy Louis có nhiều tiềm năng phát triển nên đã cố gắng thuyết phục cả hai bố con rằng Louis nên thi vào đại học danh tiếng École Normale Supérieure ở Paris [1].
Đây là đại học uy tín nhất nước Pháp chuyên đào tạo ra những nhà nghiên cứu khoa học và văn chương giảng dạy đại học. Năm 1844 Pasteur thi đỗ vào đại học đó, và ngay năm sau đã lấy được bằng cử nhân khoa học (licencié ès sciences). Năm 1846, ông được bổ nhiệm làm giáo sư vật lý tại Collège de Tournon tại Ardèche, nhưng Antoine Jérome Balard (một trong những người khám phá ra nguyên tố bromine) muốn ông quay lại École Normale Supérieure để làm trợ giảng môn Hóa. Ông đã nghe theo tiếng gọi của Balard, cộng tác với Balard trong phòng thí nghiệm tại École Normale Supérieure, bắt tay vào nghiên cứu một đề tài thuộc lĩnh vực tinh thể học.
Chính tại đây, Pasteur đã bước vào thế giới khoa học, để từ đó về sau liên tiếp tạo ra một loạt công trình khoa học để đời, với số lượng khó có thể tưởng tượng một đời người có thể làm nổi, và với chất lượng của những nguyên lý bao trùm vũ trụ và bao trùm đời sống nhân loại.
Công trình đầu tiên thực hiện trong phòng thí nghiệm của Balard năm 1848 ít được xã hội bên ngoài biết đến so với các công trình khác của ông sau này, nhưng lại được đánh giá là cống hiến vĩ đại nhất của Pasteur đối với khoa học. Đó là công trình về tính bất đối xứng của những phân tử hữu cơ liên quan tới sự sống.
Định luật thứ nhất: Tính bất đối xứng của sự sống
Trong cuốn “On Giants’s Shoulders” (Trên vai những người khổng lồ), Melvyn Bragg cho biết người ta đã tiến hành một cuộc thăm dò dư luận ở Pháp xem ai là người Pháp nổi tiếng nhất. Đối tượng được hỏi toàn là trẻ em, vì trẻ em là những người trung thực và vô tư nhất. 70% trả lời đó là Louis Pasteur. Đọc đến đó, tôi nghĩ: nếu hỏi tiếp Pasteur là ai thì sao nhỉ? Có lẽ đa số, kể cả người lớn, đều trả lời ngay rằng ông là cha đẻ của khoa học về vi trùng, nhà sinh học vĩ đại nhất,… nhưng ít ai ngờ rằng Pasteur trước tiên là một nhà hóa học, và công trình khoa học đầu tiên của ông là một công trình để đời về hóa học tinh thể.
Thật vậy, tại phòng thí nghiệm của Balard, Pasteur bắt tay vào nghiên cứu tinh thể của một loại hợp chất hữu cơ chiết xuất từ nho, được gọi là acid tartaric.
Trước đó, nhà hóa học xuất sắc người Pháp là Jean Baptiste Biot đã khám phá ra một hiện tượng thú vị của hợp chất hữu cơ này:dung dịch acid tartaric làm quay mặt phẳng của chùm ánh sáng phân cực đi qua nó.
Chẳng bao lâu sau, người ta tổng hợp được acid tartaric tại phòng thí nghiệm, với thành phần hóa học giống hệt acid tartaric chiết xuất từ sinh vật trong tự nhiên. Nhưng điều kỳ lạ và vô cùng khó hiểu là acid tartaric tổng hợp không hề tác động tới chùm ánh sáng phân cực đi qua nó.
Câu hỏi lớn đặt ra là tại sao hai hợp chất hữu cơ hoàn toàn giống nhau về thành phần hóa học lại có ứng xử hoàn toàn khác nhau đối với chùm ánh sáng đi qua nó?
Pasteur nghi ngờ sự “giống nhau hoàn toàn” đó. Theo ông, nếu tác động tới ánh sáng khác nhau, ắt 2 hợp chất đó phải có gì đó khác nhau. Ông ngờ rằng cấu trúc nội tại của 2 hợp chất này phải khác nhau và sự khác biệt ấy phải lộ ra dưới dạng tinh thể, mặc dù thành phần hóa học hoàn toàn như nhau.
Đó là sự mách bảo vô giá của trực giác. Mách bảo ấy hối thúc ông lao vào tìm kiếm sự khác biệt về cấu trúc tinh thể của 2 loại hợp chất hữu cơ “giống hệt nhau”. Cuối cùng ông đã phát hiện ra cái ông muốn tìm: trong khi các tinh thể của acid tartaric tự nhiên hoàn toàn giống nhau, tinh thể của acid tartaric tổng hợp bao gồm 2 loại, mặc dù thoạt nhìn rất giống nhau, nhưng thực ra chúng khác nhau – tinh thể loại này là ảnh gương của tinh thể loại kia, tương tự như bàn tay trái là ảnh gương của bàn tay phải; hơn nữa, 2 loại tinh thể đó có số lượng tương đương với nhau, tỷ lệ 50-50.
Với một chiếc kim phân tách và một kính hiển vi, Pasteur đã kiên trì tách 2 loại tinh thể đó riêng rẽ ra từng bên, rồi tiến hành thí nghiệm ánh sáng đối với từng loại. Kết quả thật kỳ diệu: dung dịch của mỗi loại tinh thể riêng rẽ này đều làm quay mặt phẳng ánh sáng phân cực, nhưng theo hai chiều đối nghịch nhau, một loại làm mặt phẳng ánh sáng quay trái, loại kia làm quay phải. Nói một cách hình ảnh, acid tartaric tổng hợp bao gồm 2 loại phân tử đối xứng gương với nhau (loại này là ảnh gương của loại kia), nhưng một loại “thuận tay trái”, một loại “thuận tay phải”, và vì chúng có số lượng tương đương với nhau nên khi cùng tồn tại trong hợp chất acid tartaric tổng hợp, tác động đối với ánh sáng phân cực bị triệt tiêu – acid tartaric tổng hợp không tác động đối với ánh sáng phân cực.
Tóm lại, acid tartaric tự nhiên (chiết xuất từ nho) chỉ bao gồm một loại tinh thể thuận tay trái, có khả năng tác động đến ánh sáng phân cực đi qua nó, trong khi acid tartaric tổng hợp bao gồm 2 loại tinh thể đối xứng gương với nhau, không có tác động đối với ánh sáng phân cực.
Từ đó Pasteur khái quát hóa thành một định luật vô cùng quan trọng: hợp chất hữu cơ chiết xuất từ sinh vật (living things) chỉ chứa một loại phân tử thuận tay trái, tức là bất đối xứng (asymmetry), trong khi hợp chất hữu cơ tổng hợp, tức hợp chất hữu cơ không sống (non-living things), chứa 2 loại phân tử đối xứng gương với nhau. Tổng quát hóa điều này, ông vạch ra ranh giới giữa sự sống với thế giới không sống là ở tính bất đối xứng: tính bất đối xứng là đặc trưng của sự sống!
Nhiều nhà lịch sử khoa học sau này nhận định đó là đóng góp sâu sắc nhất và độc đáo nhất của Pasteur cho khoa học, và là khám phá khoa học vĩ đại nhất của ông!
Về vấn đề này, bài báo “Louis Pasteur” trên trang mạng Creation-Evolution nêu lên câu hỏi lớn:
Tại sao sự sống lại bất đối xứng? Tại sao sự sống chỉ “thuận tay trái”, trong khi xác suất để thuận tay trái hoặc tay phải là hoàn toàn như nhau?
Cho đến tận hôm nay vẫn không có ai trả lời được câu hỏi này – một thách đố vĩ đại đối với khoa học!
Thật vậy, xác suất để một chuỗi acid amin chỉ xuất hiện một tay là vô cùng nhỏ – nhỏ đến mức coi như bằng không, tương tự như xác suất để gieo một đồng xu 1000 lần sao cho cả 1000 lần đều sấp (hoặc đều ngửa). Điều này nói lên rằng ắt phải có một chương trình thiết kế thông minh để sự sống phải như thế! Nói cách khác, ắt phải có một sự can thiệp của Đấng Sáng Tạo!
Vâng, những hiện tượng có xác suất gần như bằng 0, tức là hầu như không thể xẩy ra nhưng vẫn xảy ra chính là dấu hiệu giúp chúng ta nhận biết có sự can thiệp của Chúa!
Cần nhấn mạnh ngay rằng vấn đề bất đối xứng nói trên không chỉ có ý nghĩa triết học như chúng ta vừa thấy, mà còn có ý nghĩa rất thiết thực trong đời sống.
Thật vậy, chúng ta vừa nói rằng đặc trưng của sự sống là những phân tử bất đối xứng có khả năng tác động tới ánh sáng (làm quay mặt phẳng ánh sáng phân cực). Vậy nếu một hợp chất hữu cơ biểu lộ khả năng tác động tới ánh sáng thì đó chính là dấu hiệu có sự sống. Pasteur đã áp dụng nguyên lý đó để tìm ra nguyên nhân lên men rượu, và từ đó xây dựng nên một lý thuyết vĩ đại khác, đó là lý thuyết về mầm bệnh (theory of germ), hay còn gọi là lý thuyết về vi trùng.
Khoảng giữa thế kỷ 19, ngành công nghiệp và thị trường rượu của Pháp lâm vào khủng hoảng trầm trọng vì tình trạng rượu lên men, bị chua, đắng, mất hương vị, gây nên thiệt hại không biết bao nhiêu mà kể. Các nhà khoa học đều cho rằng đó là quá trình biến đổi hóa học của rượu, và không ai tìm ra cách cứu chữa. Tình hình nghiêm trọng đến nỗi đích thân hoàng đế Pháp đương thời là Napoléon III phải nhờ Pasteur cứu nguy.
Sau khi tiến hành những thí nghiệm cẩn thận, Pasteur khám phá ra rằng dung dịch rượu lên men chứa đựng những hợp chất có khả năng tác động tới ánh sáng, tức là chứa đựng những phân tử bất đối xứng. Theo định luật về tính bất đối xứng do chính ông tìm ra, Pasteur cho rằng rượu ắt phải chứa đựng vi sinh vật. Đó là thời điểm đánh dấu sự ra đời của lý thuyết về vi trùng, rằng trong không khí vốn sẵn có vi trùng, và vi trùng đó tiếp xúc với rượu, gây ra sự lên men làm hỏng rượu. Một loạt thí nghiệm lập tức được tiến hành để kiểm chứng giả thuyết của Pasteur. Kết quả xác nhận tiên đoán ấy hoàn toàn đúng.
Chưa hết, Pasteur còn chỉ ra phương pháp bảo vệ rượu: chỉ cần đun nóng rượu tới khoảng 55 – 60 độ, vi khuẩn bị tiêu diệt, nhưng rượu vẫn giữ nguyên hương vị, rồi đóng chai hoặc đóng thùng đảm bảo kín, rượu sẽ giữ được rất lâu không hỏng. Ngày nay chúng ta được uống rượu ngon, đó là nhờ công ơn của Pasteur, trong đó định luật về tính bất đối xứng của sự sống đóng vai trò nền tảng! Kết thúc cuộc khủng hoảng rượu, Pasteur có một tuyên bố bất hủ: “Một chai rượu chứa đựng nhiều triết học hơn tất cả các sách vở trên thế giới!”.
Trong những năm cuối đời, Pasteur thể hiện một nỗi hối tiếc vì đã bỏ dở những nghiên cứu lý thuyết về tinh thể học, mà theo ông, có thể dẫn tới việc khám phá ra một lực nền tảng bất đối xứng trong vũ trụ, từ đó sẽ vén lên bức màn bí mật của sự sống. Ông nói: “Vũ trụ là bất đối xứng và tôi bị thuyết phục rằng sự sống, như chúng ta đã biết, là kết quả trực tiếp của tính bất đối xứng của vũ trụ hoặc hệ quả gián tiếp của nó. Vũ trụ là bất đối xứng”.
Xem thế đủ thấy khát vọng hiểu biết sự sống của Pasteur lớn đến nhường nào. Dường như định luật về tính bất đối xứng của sự sống đối với ông vẫn chưa đủ. Ông còn muốn biết sự sống hình thành từ đâu. Phải chăng sự sống hình thành một cách ngẫu nhiên do sự kết hợp tình cờ của các nguyên tử trong tự nhiên? Câu hỏi lớn đó dằn vặt ông, dẫn ông tới một khám phá vĩ đại khác: định luật sự sống chỉ có thể ra đời từ sự sống!
Định luật thứ hai: sự sống chỉ ra đời từ sự sống
Sau định luật về tính bất đối xứng của sự sống, Pasteur đã giáng cho học thuyết tiến hóa một đòn chết người thứ hai, đó là định luật của ông về sự hình thành sự sống (biogenesis), khẳng định rằng chỉ có sự sống mới đẻ ra sự sống.
Nguồn gốc sự sống vốn là một trong những câu hỏi triết học sâu xa nhất của nhân loại.
Ít nhất ta có thể biết chắc chắn rằng ngay từ thời Hy Lạp cổ đại, thậm chí có thể trước đó rất lâu, từ dân thường cho tới các triết gia đều tin rằng sự sống có thể nẩy sinh từ các chất liệu không sống. Con người từng ngây thơ tưởng tượng rằng các sinh vật nhỏ li ti như giòi, bọ, ruồi,… dường như xuất hiện một cách thần kỳ từ hư không. Tưởng tượng này xuất phát từ những quan sát thông thường: nhìn vào một góc nào đó, một xó xỉnh nào đó, một chỗ ao tù nước đọng nào đó, một xác động vật đã chết và thối rữa nào đó, … ban đầu chẳng hề thấy một sinh vật nào ở đó, nhưng chẳng bao lâu sau bỗng thấy lúc nhúc giòi bọ xuất hiện. Rõ ràng là sinh vật xuất hiện một cách “tự phát”! Nhiều người có thể sẽ rất ngạc nhiên khi biết một nhà đại thông thái cổ Hy Lạp như Aristotle cũng đã từng cho rằng rệp sinh ra từ những hạt sương rơi trên cây cối, bọ chét sinh ra từ những vật thối rữa, chuột sinh ra từ rơm rạ,… Chúng ta có thể thấy buồn cười trước những suy nghĩ ngây thơ đó, ấy là vì chúng ta đang sống ở thế kỷ 21.
Vâng, xin nhấn mạnh rằng trong thời đại ngày nay, câu chuyện hoang đường về sự ra đời của sự sống một cách tự phát và ngẫu nhiên bị coi là ngu xuẩn, nhưng đừng quên rằng nó đã từng là một ý nghĩ phổ biến trong một giai đoạn lịch sử kéo dài ít nhất hơn 2000 năm, kể từ thời Aristotle mãi cho đến giữa thế kỷ 19, tức là tới thời đại của Pasteur. Đến lúc ấy người ta vẫn tin rằng vi sinh vật nẩy sinh từ vật chất không sống; một mặt, chúng có vẻ sinh sôi nảy nở nhanh chóng ngay cả trong chất lỏng được chưng cất; mặt khác, có rất nhiều biến thể, chúng có vẻ hầu như hỗn độn và không thể phân loại được. Rốt cuộc, thật dễ dàng để tưởng tượng chúng xuất hiện mà không cần có một tác động nào cả; có thể có một “lực sống” (vital force) nào đó đã làm cho chúng hình thành. Mặc dù cũng có một số người phản đối, nhưng những thí nghiệm trên cả hai phía trong cuộc tranh luận này đều mang lại kết quả không rõ ràng.
Thiết tưởng sẽ không thừa khi lưu ý rằng đến giữa thế kỷ 19, các khoa học khác như toán học, vật lý học, thiên văn,… đều đã phát triển tới trình độ rất cao. Vậy mà hiểu biết về sự sống còn ngây thơ như thế (!). Nói như vậy để thấy rõ công lao khai sáng của Pasteur về bí mật của sự sống lớn đến chừng nào.
Đúng vào lúc cuộc tranh cãi về sự hình thành sự sống rơi vào tình trạng nhập nhằng thì Pasteur quyết định nhập cuộc, bất chấp lời khuyên của các đồng nghiệp rằng sẽ lãng phí thời gian; nhưng một lần nữa, niềm đam mê khám phá và trực giác thiên tài đã dẫn ông tới một thí nghiệm vô cùng đơn giản những rất tài tình, làm sáng tỏ sự thât. Ông đã công bố thí nghiệm của mình với một tuyên bố đắc thắng: “Không bao giờ học thuyết sinh vật hình thành tự phát có thể hồi phục lại được nữa từ cú đòn chết người mà thí nghiệm đơn giản này đã giáng lên nó”.
Thí nghiệm đó đến nay vẫn được xem như một mô hình mẫu mực của phương pháp khoa học chính xác.
Trước hết, quan sát thực tế cho thấy một lọ kín tuyệt đối đựng nước dinh dưỡng (nước thịt đã luộc chín) sẽ không tạo ra sự sống. Nhưng nếu lọ mở, nước dinh dưỡng sẽ tiếp xúc với không khí, sinh vật sẽ hình thành.
Sinh vật ấy từ đâu mà ra? Đối thủ của Pasteur nghĩ rằng đó là những sinh vật hình thành một cách tự phát từ không khí – họ phỏng đoán rằng trong không khí có chứa một thành phần tạo ra sự sống (vital ingredient). Nhưng Pasteur bác bỏ quan điểm đó, ông cho rằng vi khuẩn bám trên bụi lẫn trong không khí là nguồn gốc tạo ra các sinh vật trong bình, thay vì bản thân không khí.
Để chứng minh điều đó, ông phải tạo ra một môi trường mở đối với không khí, nhưng ngăn chặn được vi khuẩn – không cho vi khuẩn bám trên bụi trong không khí có thể xâm nhập được vào bên trong bình để tiếp xúc với nước dinh dưỡng . Từ đó sẽ kiểm tra không khí trong bình có thể tạo ra sự sống được hay không.
Ý tưởng đó dẫn ông đến thí nghiệm nổi tiếng – thí nghiệm với chiếc bình thủy tinh có cổ cong giống cổ con thiên nga.
Ông đổ một chất nước dinh dưỡng vào một chiếc bình có cổ thiên nga – cổ vòi cong hình chữ S nằm ngang để mở với không khí, tức là không khí bên ngoài có thể lọt vào bên trong bình, nhưng vi khuẩn không vào được, vì chúng bị kẹt lại cùng với bụi tại các đoạn uốn cong. Trước hết, ông đun sôi nước dinh dưỡng trong bình để đảm bảo trong bình lúc đầu không hề có sinh vật, rồi đợi một thời gian xem sinh vật có xuất hiện trong bình hay không. Nếu có thì nước dinh dưỡng sẽ bị biến dạng, thay đổi mầu sắc. Kết quả thật mỹ mãn: sau một thời gian chờ đợi đủ lâu, nước dinh dưỡng không hề thay đổi mầu sắc, không hề có sinh vật mới xuất hiện trong bình! Pasteur đã chỉ cho các nhà phê bình và những người hoài nghi rằng trong trường hợp này, nước dinh dưỡng trong bình cổ cong vẫn vô trùng (không có sự sống trong đó). Trong khi đó, bình thủy tinh bình thường, tức là bình không có cổ thiên nga, xuất hiện rất nhiều vi sinh vật tụ tập. Điều này chứng tỏ giả thiết tồn tại một thành phần tạo ra sự sống trong không khí chỉ là một ảo tưởng!
Tuy nhiên, một số kẻ ngoan cố vẫn chống đối. Họ cho rằng, nếu không khí bị nhiễm vi khuẩn, nó sẽ tạo thành một lớp sương mù dày đặc (ý nói không thể có vi khuẩn trong không khí). Pasteur đã đáp trả bằng một loạt thí nghiệm trong các môi trường khác nhau, trong thành phố, trong nước, và thậm chí lên tận núi cao Mont Blanc (nơi ông đã phải chịu đựng một đêm lạnh trong một nhà trọ khốn khổ). Các bình trong thành phố trở nên u ám với vi khuẩn, nhưng tất cả những bình trên núi cao là vô trùng. Ông kết luận rằng các hạt bụi chứa vi khuẩn thay đổi theo độ cao và tùy theo mức độ ô nhiễm môi trường, nhưng các thí nghiệm đều cho thấy rõ ràng là vi khuẩn bám trên bụi trong không khí là nguồn gốc tạo ra sinh vật trong bình, thay vì bản thân không khí. Ông công khai thách thức các đối thủ của mình bằng cách tiến hành các thí nghiệm nghiêm ngặt loại trừ bụi trong không khí, và đưa họ tới chỗ không thể chống đỡ được nữa.
Cuối cùng Viện Hàn lâm Khoa học Pháp đã đánh giá các thí nghiệm của Pasteur là “sự chính xác hoàn hảo nhất”, và đã đến lúc ngay cả những kẻ chỉ trích ông cay đắng nhất và những người ủng hộ nhiệt thành nhất của thuyết sinh vật hình thành tự phát cũng phải đồng ý với kết luận của ông. Pasteur tuyên bố mạnh mẽ: “Không! Hôm nay không còn một trường hợp nào có thể xác nhận vi sinh vật nẩy sinh từ một thế giới không có vi trùng. Những người cố duy trì quan điểm này là nạn nhân của một ảo tưởng, nạn nhân của những thí nghiệm kém cỏi, bị làm hỏng bởi những sai lầm mà họ vừa không có khả năng hiểu vừa không tránh khỏi”.
Ngày nay, các tín đồ của học thuyết sinh vật hình thành tự phát đang trở lại với ý định trả thù. Họ được gọi là nhà sinh học vũ trụ (astrobiologists) và tiến hóa hóa học. Quan điểm của họ là hiện tượng sinh vật hình thành tự phát không xảy ra một cách nhanh chóng, nhưng có thể diễn ra trong quá trình kéo dài hàng triệu năm, không phải từ nước dinh dưỡng, mà từ một loại soup-nguyên thủy (primordial-soup) – một loại chất hữu cơ hình thành một cách tự nhiên, như một số axit amin. Họ tin rằng, nếu có đủ thời gian và hoàn cảnh thích hợp, cuộc sống phát sinh từ các phân tử đơn giản rồi phát triển thành mọi loài sinh vật như ngày nay ta thấy, từ cá ngựa cho tới hươu cao cổ, khủng long, hoa hồng, và con người. Nhưng rốt cuộc họ có tìm được bằng chứng nào không? Tuyệt đối không!
Cho đến hôm nay, khi bạn đang đọc những dòng này, định luật hình thành sự sống của Pasteur, rằng chỉ có sự sống mới sinh ra sự sống, vẫn đứng vững như nó đã đứng vững từ năm 1862.
Câu chuyện này làm tôi nhớ đến một kỷ niệm ngót 55 năm trước, khi thầy dạy sinh vật của tôi hùng hồn giảng Thuyết Tiến hóa của Darwin, rằng sinh vật đơn bào tiến hóa thành sinh vật đa bào dưới nước, rồi thành nòng nọc, cá, ếch nhái, rồi lên bờ biến thành động vật bò sát, bò sát tiến hóa theo hai nhánh, một nhánh bay lên trời thành chim, một nhánh dưới đất thành động vật có vú, động vật có vú cao cấp nhất là khỉ, rồi khỉ tiến hóa thành người,… Thầy cho biết, động vật đầu tiên đơn giản nhất là con amip, vì nó chỉ có đúng một tế bào. Tôi giơ tay hỏi thầy: “Thưa thầy, vậy con amip từ đâu mà ra ạ? ”. Thay vì được thầy trả lời, tôi bị thầy mắng cho một trận. Tôi mang nỗi ấm ức ấy mãi cho đến sau này, khi biết rằng câu hỏi của tôi thực ra là câu hỏi thách đố các nhà Tiến hóa hoc, những người si mê học thuyết Darwin. Những người này chính là những đối thủ của Pasteur trong câu chuyện vừa kể ở trên. Họ tin rằng sự sống nẩy sinh tự phát, tức là hình thành một cách ngẫu nhiên từ những thực thể không sống (non-living things) – vào một ngày đẹp trời nào đó, dưới một tác nhân sấm sét nào đó trong quá khứ hàng triệu, hàng tỷ năm trước, đã xẩy ra một sự kết hợp ngẫu nhiên các hạt cơ bản, các nguyên tử, các phân tử nào đó, theo một cách nào đó để ngẫu nhiên sự sống ra đời. Hiện nay họ đang cố áp dụng mọi kỹ thuật hiện đại để tái tạo ra cái ngày đẹp trời đó, nhưng thời gian trôi qua hàng chục năm nay cho thấy cái ngày đẹp trời đó vẫn chưa xẩy ra. Có những lúc họ đã reo lên “eureka, tìm thấy rồi”, nhưng khảo sát kỹ lại thì vẫn chưa ổn, vẫn chưa thấy cái ngày đẹp trời đó đâu cả.
Tại sao có những người ngoan cố như thế? Đơn giản vì họ không tin và không muốn tin vào sự sáng tạo của Chúa. Họ có thể rất giỏi về chuyên môn sinh học, hóa học, vật lý học,… nhưng họ vô minh, họ kém về triết học, và đặc biệt, họ không có cái trực giác kỳ diệu như Louis Pasteur. Nhiều người đã hỏi nhà hóa học Émile Duclaux rằng tại sao nhiều nhà hóa học khác trong thời của Pasteur cũng dùng kính hiển vi tối tân để soi vào các tinh thể acid tartaric tổng hợp mà chẳng thấy có sự khác biệt nào cả, trong khi Pasteur lại phát hiện ra 2 loại tinh thể khác nhau của hợp chất đó, cái này là ảnh gương của cái kia. Duclaux trả lời rằng đơn giản vì những người ấy đinh ninh trong óc rằng không thể tồn tại 2 loại tinh thể khác nhau trong cùng một hợp chất! Vậy họ kém Pasteur ở trực giác! Nhưng trực giác là cái gì, nếu không phải là một tia sáng do Chúa rọi vào linh hồn của chúng ta?
Thay lời kết
Trên tuyến xe lửa đi về Paris, có một thanh niên trẻ ngồi cạnh một cụ già. Chỉ ít phút sau khi đoàn tàu chuyển bánh, cụ rút trong túi áo ra một cỗ tràng hạt và chìm đắm trong cầu nguyện. Anh sinh viên quan sát cử chỉ của cụ già với vẻ khó chịu.
Sau một hồi lâu, xem chừng không thể chịu nổi, anh ta mạnh dạn lên tiếng:
- Thưa ông, ông vẫn còn tin vào những chuyện nhảm nhí thế à?
Cụ già thản nhiên trả lời:
- Đúng vậy, tôi vẫn tin. Còn cậu, cậu không tin sao?
Anh thanh niên xấc xược trả lời:
- Lúc nhỏ tôi có tin, nhưng bây giờ làm sao còn có thể tin vào những chuyện nhảm nhí ấy được nữa, bởi vì khoa học đã mở mắt cho tôi. Ông cứ tin tôi đi, hãy học hỏi những khám phá mới của khoa học, rồi ông sẽ thấy những gì ông tin từ trước đến nay đều là những chuyện nhảm nhí hết.
Cụ già nhỏ nhẹ hỏi người sinh viên:
- Cậu vừa nói về những khám phá mới của khoa học, liệu cậu có thể giúp tôi hiểu được những khám phá đó không?
- Được chứ, ông cứ cho tôi địa chỉ, tôi sẽ gửi sách vở đến cho ông, rồi ông sẽ say mê đi vào thế giới phong phú của khoa học cho mà xem.
Cụ già từ từ rút ra trong túi một tấm danh thiếp và trao cho anh sinh viên. Đọc qua tấm danh thiếp, anh sinh viên bỗng tái mặt xấu hổ, rồi lẳng lặng rời sang toa khác.
Ấy là vì trên tấm danh thiếp có ghi:
“Louis Pasteur, viện nghiên cứu khoa học Paris”.
Câu chuyện trên làm tôi nghĩ ngay đến một câu nói bất hủ của chính Pasteur:
“Một chút khoa học sẽ gạt bỏ Chúa, giầu khoa học sẽ quay về với Chúa” (Un peu de science éloigne de Dieu, beaucoup de science y ramène).
Phạm Việt Hưng
Phải nói ngay rằng công lao của Pasteur lớn đến nỗi bao nhiêu lời ca ngợi dành cho ông cũng không đủ. Trang mạng “Creation-Evolution Headlines” viết về ông với những lời mở đầu hùng hồn sau đây:
Nhà khoa học nào đóng góp nhiều nhất vào việc cứu sống con người? Ai được ca ngợi là nhà sinh học vĩ đại nhất của mọi thời đại? Ai đã tạo ra cuộc cách mạng trong y học và sức khỏe công cộng? Đó là Louis Pasteur – một người Công giáo tin vào Thuyết Sáng tạo. Để dẹp bỏ ý nghĩ cho rằng đức tin vào Chúa bất lợi cho khoa học, bạn hãy lắng nghe tuyên bố của nhà khoa học vĩ đại này: “Càng nghiên cứu tự nhiên tôi càng sững sờ ngạc nhiên trước công trình của Đấng Sáng Tạo”
Trang Access Excellence viết những lời tương tự: Nếu phải lựa chọn một danh sách những ân nhân vĩ đại nhất của nhân loại, Louis Pasteur phải đứng đầu danh sách đó.
Nói theo cách nói của người Việt, công lao của Pasteur to lớn như trời biển. Liệt kê các khám phá của ông, ta sẽ có một danh sách gạch đầu dòng kín đặc một trang giấy, toàn những khám phá vĩ đại, với tầm vóc của những nguyên lý bao trùm lên khoa học và triết học, đồng thời có ý nghĩa thiết thực đến mức có thể nói rằng tất cả chúng ta đều đã mắc nợ Pasteur rất nhiều.
Thật vậy, không thể tưởng tượng nổi xã hội hiện đại sẽ ra sao nếu không có những hiểu biết về vi trùng, về tẩy trùng, về tiêm chủng, miễn dịch,… Không có số liệu thống kê trực tiếp để chỉ ra rằng những thành tựu khoa học của Pasteur từ giữa thế kỷ 19 tới nay đã cứu sống bao nhiêu người, nhưng không ai nghi ngờ rằng những thành tựu ấy là một trong những nguyên nhân chủ yếu dẫn tới sự tăng dân số ở mức nhảy vọt trong thế kỷ 20 cho tới bây giờ, nâng tuổi thọ trung bình của con người từ 55 lên tới 70 như hiện nay… Nhưng, trong khi thụ hưởng những thành quả thực tiễn do những công trình khoa học của Pasteur mang lại, nhiều người trong chúng ta chẳng hề hay biết gì về ý nghĩa trọng đại của những công trình ấy, thậm chí chẳng cần biết Pasteur là ai. Vì thế, bài viết này xin được xem như một cây nến thắp lên để tưởng nhớ vị ân nhân vĩ đại của chúng ta, nhân dịp kỷ niệm 120 năm ngày mất của ông sắp tới (28/09/1895 – 28/09/2015).
Louis Pasteur sinh năm 1822 tại Dole, một thành phố thuộc miền đông nước Pháp, là con trai thứ ba trong một gia đình Công giáo làm nghề thuộc da. Bố là Jean-Joseph Pasteur và mẹ là Jeanne-Etiennette Roqui. Mặc dù không có nhiều học vấn nhưng hai ông bà hết lòng chăm lo cho con cái sao cho chúng được hưởng một nền giáo dục đầy đủ hơn mình.
Năm 1827, gia đình chuyển tới Arbois, nơi Louis bắt đầu cắp sách tới trường. Từ đó đến lúc hoàn thành chương trình trung học, Louis chỉ là một học trò trung bình, không có gì xuất sắc nổi trội. Cậu chỉ mê câu cá và vẽ tranh. Tranh vẽ của Louis ở tuổi thiếu niên cho thấy cậu có tiềm năng trở thành một họa sĩ vẽ chân dung giỏi sau này. Những tranh cậu vẽ bạn bè ở trường trung học được đưa vào ít nhất hai bản liệt kê các họa sĩ thế kỷ 19. Hình dưới đây là chân dung bố của Pasteur do Louis vẽ năm 15 tuổi.
Nhưng bố của Louis không muốn cậu trở thành họa sĩ, và bản thân Louis cũng bắt đầu quan tâm nhiều đến môn Hóa và các môn khoa học khác. Mong muốn cao nhất của ông bố là con trai mình sẽ hoàn thành chương trình giáo dục tại các trường địa phương và trở thành giáo sư trung học tại Arbois. Nhưng ông hiệu trưởng nhận thấy Louis có nhiều tiềm năng phát triển nên đã cố gắng thuyết phục cả hai bố con rằng Louis nên thi vào đại học danh tiếng École Normale Supérieure ở Paris [1].
Đây là đại học uy tín nhất nước Pháp chuyên đào tạo ra những nhà nghiên cứu khoa học và văn chương giảng dạy đại học. Năm 1844 Pasteur thi đỗ vào đại học đó, và ngay năm sau đã lấy được bằng cử nhân khoa học (licencié ès sciences). Năm 1846, ông được bổ nhiệm làm giáo sư vật lý tại Collège de Tournon tại Ardèche, nhưng Antoine Jérome Balard (một trong những người khám phá ra nguyên tố bromine) muốn ông quay lại École Normale Supérieure để làm trợ giảng môn Hóa. Ông đã nghe theo tiếng gọi của Balard, cộng tác với Balard trong phòng thí nghiệm tại École Normale Supérieure, bắt tay vào nghiên cứu một đề tài thuộc lĩnh vực tinh thể học.
Chính tại đây, Pasteur đã bước vào thế giới khoa học, để từ đó về sau liên tiếp tạo ra một loạt công trình khoa học để đời, với số lượng khó có thể tưởng tượng một đời người có thể làm nổi, và với chất lượng của những nguyên lý bao trùm vũ trụ và bao trùm đời sống nhân loại.
Công trình đầu tiên thực hiện trong phòng thí nghiệm của Balard năm 1848 ít được xã hội bên ngoài biết đến so với các công trình khác của ông sau này, nhưng lại được đánh giá là cống hiến vĩ đại nhất của Pasteur đối với khoa học. Đó là công trình về tính bất đối xứng của những phân tử hữu cơ liên quan tới sự sống.
Định luật thứ nhất: Tính bất đối xứng của sự sống
Trong cuốn “On Giants’s Shoulders” (Trên vai những người khổng lồ), Melvyn Bragg cho biết người ta đã tiến hành một cuộc thăm dò dư luận ở Pháp xem ai là người Pháp nổi tiếng nhất. Đối tượng được hỏi toàn là trẻ em, vì trẻ em là những người trung thực và vô tư nhất. 70% trả lời đó là Louis Pasteur. Đọc đến đó, tôi nghĩ: nếu hỏi tiếp Pasteur là ai thì sao nhỉ? Có lẽ đa số, kể cả người lớn, đều trả lời ngay rằng ông là cha đẻ của khoa học về vi trùng, nhà sinh học vĩ đại nhất,… nhưng ít ai ngờ rằng Pasteur trước tiên là một nhà hóa học, và công trình khoa học đầu tiên của ông là một công trình để đời về hóa học tinh thể.
Thật vậy, tại phòng thí nghiệm của Balard, Pasteur bắt tay vào nghiên cứu tinh thể của một loại hợp chất hữu cơ chiết xuất từ nho, được gọi là acid tartaric.
Trước đó, nhà hóa học xuất sắc người Pháp là Jean Baptiste Biot đã khám phá ra một hiện tượng thú vị của hợp chất hữu cơ này:dung dịch acid tartaric làm quay mặt phẳng của chùm ánh sáng phân cực đi qua nó.
Chẳng bao lâu sau, người ta tổng hợp được acid tartaric tại phòng thí nghiệm, với thành phần hóa học giống hệt acid tartaric chiết xuất từ sinh vật trong tự nhiên. Nhưng điều kỳ lạ và vô cùng khó hiểu là acid tartaric tổng hợp không hề tác động tới chùm ánh sáng phân cực đi qua nó.
Câu hỏi lớn đặt ra là tại sao hai hợp chất hữu cơ hoàn toàn giống nhau về thành phần hóa học lại có ứng xử hoàn toàn khác nhau đối với chùm ánh sáng đi qua nó?
Pasteur nghi ngờ sự “giống nhau hoàn toàn” đó. Theo ông, nếu tác động tới ánh sáng khác nhau, ắt 2 hợp chất đó phải có gì đó khác nhau. Ông ngờ rằng cấu trúc nội tại của 2 hợp chất này phải khác nhau và sự khác biệt ấy phải lộ ra dưới dạng tinh thể, mặc dù thành phần hóa học hoàn toàn như nhau.
Đó là sự mách bảo vô giá của trực giác. Mách bảo ấy hối thúc ông lao vào tìm kiếm sự khác biệt về cấu trúc tinh thể của 2 loại hợp chất hữu cơ “giống hệt nhau”. Cuối cùng ông đã phát hiện ra cái ông muốn tìm: trong khi các tinh thể của acid tartaric tự nhiên hoàn toàn giống nhau, tinh thể của acid tartaric tổng hợp bao gồm 2 loại, mặc dù thoạt nhìn rất giống nhau, nhưng thực ra chúng khác nhau – tinh thể loại này là ảnh gương của tinh thể loại kia, tương tự như bàn tay trái là ảnh gương của bàn tay phải; hơn nữa, 2 loại tinh thể đó có số lượng tương đương với nhau, tỷ lệ 50-50.
Với một chiếc kim phân tách và một kính hiển vi, Pasteur đã kiên trì tách 2 loại tinh thể đó riêng rẽ ra từng bên, rồi tiến hành thí nghiệm ánh sáng đối với từng loại. Kết quả thật kỳ diệu: dung dịch của mỗi loại tinh thể riêng rẽ này đều làm quay mặt phẳng ánh sáng phân cực, nhưng theo hai chiều đối nghịch nhau, một loại làm mặt phẳng ánh sáng quay trái, loại kia làm quay phải. Nói một cách hình ảnh, acid tartaric tổng hợp bao gồm 2 loại phân tử đối xứng gương với nhau (loại này là ảnh gương của loại kia), nhưng một loại “thuận tay trái”, một loại “thuận tay phải”, và vì chúng có số lượng tương đương với nhau nên khi cùng tồn tại trong hợp chất acid tartaric tổng hợp, tác động đối với ánh sáng phân cực bị triệt tiêu – acid tartaric tổng hợp không tác động đối với ánh sáng phân cực.
Tóm lại, acid tartaric tự nhiên (chiết xuất từ nho) chỉ bao gồm một loại tinh thể thuận tay trái, có khả năng tác động đến ánh sáng phân cực đi qua nó, trong khi acid tartaric tổng hợp bao gồm 2 loại tinh thể đối xứng gương với nhau, không có tác động đối với ánh sáng phân cực.
Từ đó Pasteur khái quát hóa thành một định luật vô cùng quan trọng: hợp chất hữu cơ chiết xuất từ sinh vật (living things) chỉ chứa một loại phân tử thuận tay trái, tức là bất đối xứng (asymmetry), trong khi hợp chất hữu cơ tổng hợp, tức hợp chất hữu cơ không sống (non-living things), chứa 2 loại phân tử đối xứng gương với nhau. Tổng quát hóa điều này, ông vạch ra ranh giới giữa sự sống với thế giới không sống là ở tính bất đối xứng: tính bất đối xứng là đặc trưng của sự sống!
Nhiều nhà lịch sử khoa học sau này nhận định đó là đóng góp sâu sắc nhất và độc đáo nhất của Pasteur cho khoa học, và là khám phá khoa học vĩ đại nhất của ông!
Về vấn đề này, bài báo “Louis Pasteur” trên trang mạng Creation-Evolution nêu lên câu hỏi lớn:
Tại sao sự sống lại bất đối xứng? Tại sao sự sống chỉ “thuận tay trái”, trong khi xác suất để thuận tay trái hoặc tay phải là hoàn toàn như nhau?
Cho đến tận hôm nay vẫn không có ai trả lời được câu hỏi này – một thách đố vĩ đại đối với khoa học!
Thật vậy, xác suất để một chuỗi acid amin chỉ xuất hiện một tay là vô cùng nhỏ – nhỏ đến mức coi như bằng không, tương tự như xác suất để gieo một đồng xu 1000 lần sao cho cả 1000 lần đều sấp (hoặc đều ngửa). Điều này nói lên rằng ắt phải có một chương trình thiết kế thông minh để sự sống phải như thế! Nói cách khác, ắt phải có một sự can thiệp của Đấng Sáng Tạo!
Vâng, những hiện tượng có xác suất gần như bằng 0, tức là hầu như không thể xẩy ra nhưng vẫn xảy ra chính là dấu hiệu giúp chúng ta nhận biết có sự can thiệp của Chúa!
Cần nhấn mạnh ngay rằng vấn đề bất đối xứng nói trên không chỉ có ý nghĩa triết học như chúng ta vừa thấy, mà còn có ý nghĩa rất thiết thực trong đời sống.
Thật vậy, chúng ta vừa nói rằng đặc trưng của sự sống là những phân tử bất đối xứng có khả năng tác động tới ánh sáng (làm quay mặt phẳng ánh sáng phân cực). Vậy nếu một hợp chất hữu cơ biểu lộ khả năng tác động tới ánh sáng thì đó chính là dấu hiệu có sự sống. Pasteur đã áp dụng nguyên lý đó để tìm ra nguyên nhân lên men rượu, và từ đó xây dựng nên một lý thuyết vĩ đại khác, đó là lý thuyết về mầm bệnh (theory of germ), hay còn gọi là lý thuyết về vi trùng.
Khoảng giữa thế kỷ 19, ngành công nghiệp và thị trường rượu của Pháp lâm vào khủng hoảng trầm trọng vì tình trạng rượu lên men, bị chua, đắng, mất hương vị, gây nên thiệt hại không biết bao nhiêu mà kể. Các nhà khoa học đều cho rằng đó là quá trình biến đổi hóa học của rượu, và không ai tìm ra cách cứu chữa. Tình hình nghiêm trọng đến nỗi đích thân hoàng đế Pháp đương thời là Napoléon III phải nhờ Pasteur cứu nguy.
Sau khi tiến hành những thí nghiệm cẩn thận, Pasteur khám phá ra rằng dung dịch rượu lên men chứa đựng những hợp chất có khả năng tác động tới ánh sáng, tức là chứa đựng những phân tử bất đối xứng. Theo định luật về tính bất đối xứng do chính ông tìm ra, Pasteur cho rằng rượu ắt phải chứa đựng vi sinh vật. Đó là thời điểm đánh dấu sự ra đời của lý thuyết về vi trùng, rằng trong không khí vốn sẵn có vi trùng, và vi trùng đó tiếp xúc với rượu, gây ra sự lên men làm hỏng rượu. Một loạt thí nghiệm lập tức được tiến hành để kiểm chứng giả thuyết của Pasteur. Kết quả xác nhận tiên đoán ấy hoàn toàn đúng.
Chưa hết, Pasteur còn chỉ ra phương pháp bảo vệ rượu: chỉ cần đun nóng rượu tới khoảng 55 – 60 độ, vi khuẩn bị tiêu diệt, nhưng rượu vẫn giữ nguyên hương vị, rồi đóng chai hoặc đóng thùng đảm bảo kín, rượu sẽ giữ được rất lâu không hỏng. Ngày nay chúng ta được uống rượu ngon, đó là nhờ công ơn của Pasteur, trong đó định luật về tính bất đối xứng của sự sống đóng vai trò nền tảng! Kết thúc cuộc khủng hoảng rượu, Pasteur có một tuyên bố bất hủ: “Một chai rượu chứa đựng nhiều triết học hơn tất cả các sách vở trên thế giới!”.
Trong những năm cuối đời, Pasteur thể hiện một nỗi hối tiếc vì đã bỏ dở những nghiên cứu lý thuyết về tinh thể học, mà theo ông, có thể dẫn tới việc khám phá ra một lực nền tảng bất đối xứng trong vũ trụ, từ đó sẽ vén lên bức màn bí mật của sự sống. Ông nói: “Vũ trụ là bất đối xứng và tôi bị thuyết phục rằng sự sống, như chúng ta đã biết, là kết quả trực tiếp của tính bất đối xứng của vũ trụ hoặc hệ quả gián tiếp của nó. Vũ trụ là bất đối xứng”.
Xem thế đủ thấy khát vọng hiểu biết sự sống của Pasteur lớn đến nhường nào. Dường như định luật về tính bất đối xứng của sự sống đối với ông vẫn chưa đủ. Ông còn muốn biết sự sống hình thành từ đâu. Phải chăng sự sống hình thành một cách ngẫu nhiên do sự kết hợp tình cờ của các nguyên tử trong tự nhiên? Câu hỏi lớn đó dằn vặt ông, dẫn ông tới một khám phá vĩ đại khác: định luật sự sống chỉ có thể ra đời từ sự sống!
Định luật thứ hai: sự sống chỉ ra đời từ sự sống
Sau định luật về tính bất đối xứng của sự sống, Pasteur đã giáng cho học thuyết tiến hóa một đòn chết người thứ hai, đó là định luật của ông về sự hình thành sự sống (biogenesis), khẳng định rằng chỉ có sự sống mới đẻ ra sự sống.
Nguồn gốc sự sống vốn là một trong những câu hỏi triết học sâu xa nhất của nhân loại.
Ít nhất ta có thể biết chắc chắn rằng ngay từ thời Hy Lạp cổ đại, thậm chí có thể trước đó rất lâu, từ dân thường cho tới các triết gia đều tin rằng sự sống có thể nẩy sinh từ các chất liệu không sống. Con người từng ngây thơ tưởng tượng rằng các sinh vật nhỏ li ti như giòi, bọ, ruồi,… dường như xuất hiện một cách thần kỳ từ hư không. Tưởng tượng này xuất phát từ những quan sát thông thường: nhìn vào một góc nào đó, một xó xỉnh nào đó, một chỗ ao tù nước đọng nào đó, một xác động vật đã chết và thối rữa nào đó, … ban đầu chẳng hề thấy một sinh vật nào ở đó, nhưng chẳng bao lâu sau bỗng thấy lúc nhúc giòi bọ xuất hiện. Rõ ràng là sinh vật xuất hiện một cách “tự phát”! Nhiều người có thể sẽ rất ngạc nhiên khi biết một nhà đại thông thái cổ Hy Lạp như Aristotle cũng đã từng cho rằng rệp sinh ra từ những hạt sương rơi trên cây cối, bọ chét sinh ra từ những vật thối rữa, chuột sinh ra từ rơm rạ,… Chúng ta có thể thấy buồn cười trước những suy nghĩ ngây thơ đó, ấy là vì chúng ta đang sống ở thế kỷ 21.
Vâng, xin nhấn mạnh rằng trong thời đại ngày nay, câu chuyện hoang đường về sự ra đời của sự sống một cách tự phát và ngẫu nhiên bị coi là ngu xuẩn, nhưng đừng quên rằng nó đã từng là một ý nghĩ phổ biến trong một giai đoạn lịch sử kéo dài ít nhất hơn 2000 năm, kể từ thời Aristotle mãi cho đến giữa thế kỷ 19, tức là tới thời đại của Pasteur. Đến lúc ấy người ta vẫn tin rằng vi sinh vật nẩy sinh từ vật chất không sống; một mặt, chúng có vẻ sinh sôi nảy nở nhanh chóng ngay cả trong chất lỏng được chưng cất; mặt khác, có rất nhiều biến thể, chúng có vẻ hầu như hỗn độn và không thể phân loại được. Rốt cuộc, thật dễ dàng để tưởng tượng chúng xuất hiện mà không cần có một tác động nào cả; có thể có một “lực sống” (vital force) nào đó đã làm cho chúng hình thành. Mặc dù cũng có một số người phản đối, nhưng những thí nghiệm trên cả hai phía trong cuộc tranh luận này đều mang lại kết quả không rõ ràng.
Thiết tưởng sẽ không thừa khi lưu ý rằng đến giữa thế kỷ 19, các khoa học khác như toán học, vật lý học, thiên văn,… đều đã phát triển tới trình độ rất cao. Vậy mà hiểu biết về sự sống còn ngây thơ như thế (!). Nói như vậy để thấy rõ công lao khai sáng của Pasteur về bí mật của sự sống lớn đến chừng nào.
Đúng vào lúc cuộc tranh cãi về sự hình thành sự sống rơi vào tình trạng nhập nhằng thì Pasteur quyết định nhập cuộc, bất chấp lời khuyên của các đồng nghiệp rằng sẽ lãng phí thời gian; nhưng một lần nữa, niềm đam mê khám phá và trực giác thiên tài đã dẫn ông tới một thí nghiệm vô cùng đơn giản những rất tài tình, làm sáng tỏ sự thât. Ông đã công bố thí nghiệm của mình với một tuyên bố đắc thắng: “Không bao giờ học thuyết sinh vật hình thành tự phát có thể hồi phục lại được nữa từ cú đòn chết người mà thí nghiệm đơn giản này đã giáng lên nó”.
Thí nghiệm đó đến nay vẫn được xem như một mô hình mẫu mực của phương pháp khoa học chính xác.
Trước hết, quan sát thực tế cho thấy một lọ kín tuyệt đối đựng nước dinh dưỡng (nước thịt đã luộc chín) sẽ không tạo ra sự sống. Nhưng nếu lọ mở, nước dinh dưỡng sẽ tiếp xúc với không khí, sinh vật sẽ hình thành.
Sinh vật ấy từ đâu mà ra? Đối thủ của Pasteur nghĩ rằng đó là những sinh vật hình thành một cách tự phát từ không khí – họ phỏng đoán rằng trong không khí có chứa một thành phần tạo ra sự sống (vital ingredient). Nhưng Pasteur bác bỏ quan điểm đó, ông cho rằng vi khuẩn bám trên bụi lẫn trong không khí là nguồn gốc tạo ra các sinh vật trong bình, thay vì bản thân không khí.
Để chứng minh điều đó, ông phải tạo ra một môi trường mở đối với không khí, nhưng ngăn chặn được vi khuẩn – không cho vi khuẩn bám trên bụi trong không khí có thể xâm nhập được vào bên trong bình để tiếp xúc với nước dinh dưỡng . Từ đó sẽ kiểm tra không khí trong bình có thể tạo ra sự sống được hay không.
Ý tưởng đó dẫn ông đến thí nghiệm nổi tiếng – thí nghiệm với chiếc bình thủy tinh có cổ cong giống cổ con thiên nga.
Ông đổ một chất nước dinh dưỡng vào một chiếc bình có cổ thiên nga – cổ vòi cong hình chữ S nằm ngang để mở với không khí, tức là không khí bên ngoài có thể lọt vào bên trong bình, nhưng vi khuẩn không vào được, vì chúng bị kẹt lại cùng với bụi tại các đoạn uốn cong. Trước hết, ông đun sôi nước dinh dưỡng trong bình để đảm bảo trong bình lúc đầu không hề có sinh vật, rồi đợi một thời gian xem sinh vật có xuất hiện trong bình hay không. Nếu có thì nước dinh dưỡng sẽ bị biến dạng, thay đổi mầu sắc. Kết quả thật mỹ mãn: sau một thời gian chờ đợi đủ lâu, nước dinh dưỡng không hề thay đổi mầu sắc, không hề có sinh vật mới xuất hiện trong bình! Pasteur đã chỉ cho các nhà phê bình và những người hoài nghi rằng trong trường hợp này, nước dinh dưỡng trong bình cổ cong vẫn vô trùng (không có sự sống trong đó). Trong khi đó, bình thủy tinh bình thường, tức là bình không có cổ thiên nga, xuất hiện rất nhiều vi sinh vật tụ tập. Điều này chứng tỏ giả thiết tồn tại một thành phần tạo ra sự sống trong không khí chỉ là một ảo tưởng!
Tuy nhiên, một số kẻ ngoan cố vẫn chống đối. Họ cho rằng, nếu không khí bị nhiễm vi khuẩn, nó sẽ tạo thành một lớp sương mù dày đặc (ý nói không thể có vi khuẩn trong không khí). Pasteur đã đáp trả bằng một loạt thí nghiệm trong các môi trường khác nhau, trong thành phố, trong nước, và thậm chí lên tận núi cao Mont Blanc (nơi ông đã phải chịu đựng một đêm lạnh trong một nhà trọ khốn khổ). Các bình trong thành phố trở nên u ám với vi khuẩn, nhưng tất cả những bình trên núi cao là vô trùng. Ông kết luận rằng các hạt bụi chứa vi khuẩn thay đổi theo độ cao và tùy theo mức độ ô nhiễm môi trường, nhưng các thí nghiệm đều cho thấy rõ ràng là vi khuẩn bám trên bụi trong không khí là nguồn gốc tạo ra sinh vật trong bình, thay vì bản thân không khí. Ông công khai thách thức các đối thủ của mình bằng cách tiến hành các thí nghiệm nghiêm ngặt loại trừ bụi trong không khí, và đưa họ tới chỗ không thể chống đỡ được nữa.
Cuối cùng Viện Hàn lâm Khoa học Pháp đã đánh giá các thí nghiệm của Pasteur là “sự chính xác hoàn hảo nhất”, và đã đến lúc ngay cả những kẻ chỉ trích ông cay đắng nhất và những người ủng hộ nhiệt thành nhất của thuyết sinh vật hình thành tự phát cũng phải đồng ý với kết luận của ông. Pasteur tuyên bố mạnh mẽ: “Không! Hôm nay không còn một trường hợp nào có thể xác nhận vi sinh vật nẩy sinh từ một thế giới không có vi trùng. Những người cố duy trì quan điểm này là nạn nhân của một ảo tưởng, nạn nhân của những thí nghiệm kém cỏi, bị làm hỏng bởi những sai lầm mà họ vừa không có khả năng hiểu vừa không tránh khỏi”.
Ngày nay, các tín đồ của học thuyết sinh vật hình thành tự phát đang trở lại với ý định trả thù. Họ được gọi là nhà sinh học vũ trụ (astrobiologists) và tiến hóa hóa học. Quan điểm của họ là hiện tượng sinh vật hình thành tự phát không xảy ra một cách nhanh chóng, nhưng có thể diễn ra trong quá trình kéo dài hàng triệu năm, không phải từ nước dinh dưỡng, mà từ một loại soup-nguyên thủy (primordial-soup) – một loại chất hữu cơ hình thành một cách tự nhiên, như một số axit amin. Họ tin rằng, nếu có đủ thời gian và hoàn cảnh thích hợp, cuộc sống phát sinh từ các phân tử đơn giản rồi phát triển thành mọi loài sinh vật như ngày nay ta thấy, từ cá ngựa cho tới hươu cao cổ, khủng long, hoa hồng, và con người. Nhưng rốt cuộc họ có tìm được bằng chứng nào không? Tuyệt đối không!
Cho đến hôm nay, khi bạn đang đọc những dòng này, định luật hình thành sự sống của Pasteur, rằng chỉ có sự sống mới sinh ra sự sống, vẫn đứng vững như nó đã đứng vững từ năm 1862.
Câu chuyện này làm tôi nhớ đến một kỷ niệm ngót 55 năm trước, khi thầy dạy sinh vật của tôi hùng hồn giảng Thuyết Tiến hóa của Darwin, rằng sinh vật đơn bào tiến hóa thành sinh vật đa bào dưới nước, rồi thành nòng nọc, cá, ếch nhái, rồi lên bờ biến thành động vật bò sát, bò sát tiến hóa theo hai nhánh, một nhánh bay lên trời thành chim, một nhánh dưới đất thành động vật có vú, động vật có vú cao cấp nhất là khỉ, rồi khỉ tiến hóa thành người,… Thầy cho biết, động vật đầu tiên đơn giản nhất là con amip, vì nó chỉ có đúng một tế bào. Tôi giơ tay hỏi thầy: “Thưa thầy, vậy con amip từ đâu mà ra ạ? ”. Thay vì được thầy trả lời, tôi bị thầy mắng cho một trận. Tôi mang nỗi ấm ức ấy mãi cho đến sau này, khi biết rằng câu hỏi của tôi thực ra là câu hỏi thách đố các nhà Tiến hóa hoc, những người si mê học thuyết Darwin. Những người này chính là những đối thủ của Pasteur trong câu chuyện vừa kể ở trên. Họ tin rằng sự sống nẩy sinh tự phát, tức là hình thành một cách ngẫu nhiên từ những thực thể không sống (non-living things) – vào một ngày đẹp trời nào đó, dưới một tác nhân sấm sét nào đó trong quá khứ hàng triệu, hàng tỷ năm trước, đã xẩy ra một sự kết hợp ngẫu nhiên các hạt cơ bản, các nguyên tử, các phân tử nào đó, theo một cách nào đó để ngẫu nhiên sự sống ra đời. Hiện nay họ đang cố áp dụng mọi kỹ thuật hiện đại để tái tạo ra cái ngày đẹp trời đó, nhưng thời gian trôi qua hàng chục năm nay cho thấy cái ngày đẹp trời đó vẫn chưa xẩy ra. Có những lúc họ đã reo lên “eureka, tìm thấy rồi”, nhưng khảo sát kỹ lại thì vẫn chưa ổn, vẫn chưa thấy cái ngày đẹp trời đó đâu cả.
Tại sao có những người ngoan cố như thế? Đơn giản vì họ không tin và không muốn tin vào sự sáng tạo của Chúa. Họ có thể rất giỏi về chuyên môn sinh học, hóa học, vật lý học,… nhưng họ vô minh, họ kém về triết học, và đặc biệt, họ không có cái trực giác kỳ diệu như Louis Pasteur. Nhiều người đã hỏi nhà hóa học Émile Duclaux rằng tại sao nhiều nhà hóa học khác trong thời của Pasteur cũng dùng kính hiển vi tối tân để soi vào các tinh thể acid tartaric tổng hợp mà chẳng thấy có sự khác biệt nào cả, trong khi Pasteur lại phát hiện ra 2 loại tinh thể khác nhau của hợp chất đó, cái này là ảnh gương của cái kia. Duclaux trả lời rằng đơn giản vì những người ấy đinh ninh trong óc rằng không thể tồn tại 2 loại tinh thể khác nhau trong cùng một hợp chất! Vậy họ kém Pasteur ở trực giác! Nhưng trực giác là cái gì, nếu không phải là một tia sáng do Chúa rọi vào linh hồn của chúng ta?
Thay lời kết
Trên tuyến xe lửa đi về Paris, có một thanh niên trẻ ngồi cạnh một cụ già. Chỉ ít phút sau khi đoàn tàu chuyển bánh, cụ rút trong túi áo ra một cỗ tràng hạt và chìm đắm trong cầu nguyện. Anh sinh viên quan sát cử chỉ của cụ già với vẻ khó chịu.
Sau một hồi lâu, xem chừng không thể chịu nổi, anh ta mạnh dạn lên tiếng:
- Thưa ông, ông vẫn còn tin vào những chuyện nhảm nhí thế à?
Cụ già thản nhiên trả lời:
- Đúng vậy, tôi vẫn tin. Còn cậu, cậu không tin sao?
Anh thanh niên xấc xược trả lời:
- Lúc nhỏ tôi có tin, nhưng bây giờ làm sao còn có thể tin vào những chuyện nhảm nhí ấy được nữa, bởi vì khoa học đã mở mắt cho tôi. Ông cứ tin tôi đi, hãy học hỏi những khám phá mới của khoa học, rồi ông sẽ thấy những gì ông tin từ trước đến nay đều là những chuyện nhảm nhí hết.
Cụ già nhỏ nhẹ hỏi người sinh viên:
- Cậu vừa nói về những khám phá mới của khoa học, liệu cậu có thể giúp tôi hiểu được những khám phá đó không?
- Được chứ, ông cứ cho tôi địa chỉ, tôi sẽ gửi sách vở đến cho ông, rồi ông sẽ say mê đi vào thế giới phong phú của khoa học cho mà xem.
Cụ già từ từ rút ra trong túi một tấm danh thiếp và trao cho anh sinh viên. Đọc qua tấm danh thiếp, anh sinh viên bỗng tái mặt xấu hổ, rồi lẳng lặng rời sang toa khác.
Ấy là vì trên tấm danh thiếp có ghi:
“Louis Pasteur, viện nghiên cứu khoa học Paris”.
Câu chuyện trên làm tôi nghĩ ngay đến một câu nói bất hủ của chính Pasteur:
“Một chút khoa học sẽ gạt bỏ Chúa, giầu khoa học sẽ quay về với Chúa” (Un peu de science éloigne de Dieu, beaucoup de science y ramène).
Phạm Việt Hưng
[1] Ở Việt Nam thường gọi trường này là Cao đẳng Sư phạm. Theo tôi cách gọi này không ổn. Và có lẽ không nên dịch tên trường, vì không có cách dịch nào phản ánh chính xác nội dung đào tạo của trường.
Tài liệu tham khảo:
■ Louis Pasteur, Creation-Evolution Headlines, http://crev.info
■ Louis Pasteur, Access Excellence, http://www.accessexcellence.org
■ Louis Pasteur, Wikipedia, https://en.wikipedia.org
■ The essay by Prof. Cohn for the Centennial Celebration of the death of Pasteur,http://pyramid.spd.louisville.edu
■ Khơi Nguồn Đặc Sủng Thánh Linh Công Giáo http://www.khoi-nguon.com
Không có nhận xét nào:
Đăng nhận xét