Những phát hiện về vạn vật /Phần 10 - Chương 49

“Kính hiển vi của thiên nhiên”

Như chúng ta đã thấy, khoa giải phẫu thời cận đại đã tiến bộ khi Vesalius và những người khác nhấn mạnh vào việc nghiên cứu cơ thể con người bằng cách mổ xẻ. Thế nhưng chỉ sau một ít thập kỷ, một số sự so sánh kỳ lạ sẽ tỏ lộ cơ thể con người bằng những cách bất ngờ. Harvey đã tìm ra giải thích cho sự tuần hoàn máu nhờ những thí nghiệm của ông trên gà, ếch nhái, rắn và cá. Nhưng sự tuần hoàn máu của Harvey vẫn chưa đầy đủ và sẽ phải được những quan sát tỉ mỉ trên những động vật “hạ đẳng”, nhờ một khoa giải phẫu học so sánh. Mức độ của những sự đối chiếu này sẽ trở nên rộng lớn hơn, táo bạo hơn và lạ lùng hơn những gì Galen dám làm.

Người hùng của câu chuyện này là Marcello Malpighi (1628-1694), một nhà khoa học lớn mà công trình ông thực hiện không dựa vào một giáo điều duy nhất. Ông là một trong những nhà thám hiểm mới đầu tiên xác định sứ mệnh của mình không phải nhờ những lý thuyết của thầy mình hay nhờ đề tài nghiên cứu của mình. Họ không còn là những người thuộc “trường phái Aristote” hay “trường phái Galen”. Quan thầy của họ, người đỡ đầu của họ là những dụng cụ giúp họ mở rộng nhãn giới. Điều làm cho những nghiên cứu của ông có sự nhất quán là một dụng cụ mới. Malpighi sẽ trở thành một “nhà hiển vi học” và khoa học của ông sẽ là “khoa hiển vi học”, một từ mới xuất hiện lần đầu tiên bằng tiếng Anh trên Nhật Ký của Pepys năm 1664. Sự nghiệp khoa học của ông có sự nhất quán không phải do những gì ông khẳng định hay chứng minh, mà do những phương tiện vận chuyển đưa ông đi trong những cuộc hành trình quan sát.

Thường được gọi là nhà sáng lập khoa giải phẫu học hiển vi, Malpighi là một trong những nhà khám phá kiểu mới này, chuyển hướng chú ý từ vũ trụ sang lượng gia, từ vạn vật sang sự kiện. Các tác phẩm của Malpighi có thể được gọi là “Những cuộc du hành với kính hiển vi”, vì công trình của ông là một nhật ký hỗn hợp của một người du hành vào một thế giới không thể thấy bằng mắt thường. Vesalius khám phá ra những đường nét lớn của Lục địa con người, Harvey khám phá ra dòng sông Mississippi. Bây giờ đến lượt Malpighi mô tả địa hình, những cửa biển, những con rạch và những tiểu đảo bên trong. Không lạ gì công trình của ông ít có sự thống nhất lý thuyết. Trên một lãnh thổ tiến hóa tinh vi như thế này, có thể tìm thấy sự thích thú của việc khám phá khắp nơi.

Malpighi từng nói, hai lần nhìn qua kính viễn vọng của Galileo đã tỏ lộ về bầu trời nhiều hơn những gì từng được thấy trong suốt những thiên niên kỷ trước. Khi một nhà phê bình chỉ trích Malpighi là phí thời gian trong những chuyện nhỏ nhặt ở kính hiển vi và tương phản ông với cái nhìn tập trung toàn diện của Galen vào những hình thù thấy được, Malpighi đã có sẵn câu trả lời. Ông lưu ý rằng chính Galen cũng đã kể về những hình thể nhỏ bé nhất mà ông ta có thể thấy. “Tôi không phải nhà chiêm tinh”, Malpighi nhận định, “vì thế tôi không thể biết chắc chắn Galen sẽ nói gì, nhưng tôi nghĩ có thể ông ấy sẽ phải hát bài hát thánh ca tạ ơn Chúa vì Người đã tỏ lộ cho ông biết thật nhiều những thứ mà ông đã không biết, thậm chí những thứ nhỏ bé nhất”.

Tiếc rằng chúng ta không biết nhiều về dụng cụ đặc thù mà Malpighi đã sử dụng để quan sát. Chúng ta chỉ biết ông thường sử dụng một kính hiển vi có một thấu kính duy nhất mà ông gọi là “thấu kính bọ chét”, và thỉnh thoảng ông dùng một kính hiển vi có hai thấu kính. Ông coi những kính hiển vi của mình là những dụng cụ nòng cốt cho việc nghiên cứu và năm 1684, khi một đám cháy đã thiêu rụi căn nhà của ông ở Bologna cùng với tất cả những kính hiển vi của ông, ông đã vô cùng sầu não. Để bù đắp cho sự mất mát đó, Hội khoa học Hoàng Gia ở Luân Đôn đã đặt làm đặc biệt cho ông những thấu kính mới và một số nhà quí tộc yêu thích khoa học cũng gởi tặng ông các kính hiển vi của họ.

Malpighi đã sử dụng kính hiển vi để tập trung nghiên cứu cấu trúc tế vi của các cơ quan nội tạng của cơ thể. Hồi còn là sinh viên y khoa trẻ ở Đại học Bologna, ông đã bị ấn tượng rất mạnh bởi công trình của Harvey, mà ông đã nhận ra như là dấu hiệu của “kiến thức mới về giải phẫu học đang tiến bộ”. Ông tin rằng khi Harvey giải thích chức năng của tim và máu, ông này đã tạo một sự nhất quán kỳ diệu cho mọi khoa sinh lý con người và ông thấy rằng những kỹ thuật thí nghiệm, lý luận chặt chẽ và sự loại bỏ mọi khả thể khai thác của Harvey đều rất thuyết phục. Nhưng vào thời Malpighi, người ta vẫn chưa nhất trí đón nhận lý thuyết của Harvey

Malpighi nói Harvey đã minh chứng rõ ràng máu lưu thông trong cơ thể nhiều lần mỗi ngày. Nhưng vẫn còn thiếu một mắt xích quan trọng trong lý thuyết Harvey. Nếu máu lưu thông qua tim quá nhiều và quá nhanh và cơ thể tạo ra máu quá chậm như thế, thì hẳn nhiên máu phải có một qui trình tái tạo và tái tuần hoàn. Cùng lượng máu đó phải liên tục di chuyển từ các động mạch vào các tĩnh mạch để giữ cho sự sống được liên tục. Một nhà giải phẫu học tài giỏi sẽ không thấy khó khăn gì trong việc hiểu rõ các động mạch hay tĩnh mạch. Nhưng còn tương quan giữa chúng với nhau thì sao? Bao lâu điều bí ẩn này chưa được giải quyết, thì vẫn còn có thể nghi ngờ lý thuyết Harvey.

Malpighi xác định chỗ của điều bí ẩn ấy là phổi. Và ở đó ông sẽ giải quyết điều bí ẩn nhờ những kỹ thuật mới của khoa giải phẫu so sánh. Năm 1661 ông công bố những khám phá của mình trong hai lá thư viết từ Bologna cho một người bạn thân ở Pisa, Giovanni Borelli. Hai lá thư này mau chóng được xuất bản ở Bologna thành một cuốn sách với tựa đề Về phổi và đã trở thành một công trình tiên phong cho khoa y học cận đại.

Trong khoa giải phẫu truyền thống của Galen, phổi được nghĩ là cơ quan nội tạng bằng thịt, là nguồn của những khí chất nóng - ẩm và có bản chất nóng. Malpighi tự hỏi đây có phải cấu trúc thực sự của phổi không. “Vì Thiên Nhiên có thói quen đặt những cái khiếm khuyết làm nền cho những cái hoàn hảo, nên chúng ta tìm ra ánh sáng từng bước một”. Bằng cách mổ xẻ những động vật “hạ đẳng” và quan sát dưới kính hiển vi, ông hi vọng tìm ra những chìa khóa mới cho việc giải phẫu cơ thể người. Không biết là do giỏi tính toán, do trực giác khoa học, hay do may mắn, Malpighi đã tình cờ đến được tại chỗ để thấy rõ cái mắt xích còn thiếu trong lý thuyết tuần hoàn máu. Trong lá thơ gởi cho Borelli, Malpighi nhớ lại:

Tôi đã hi sinh hầu như cả một chủng loại ếch, một điều chưa từng xảy ra ngay cả trong cuộc chiến man rợ giữa loài ếch và loài mèo trong tác phẩm của Homer. Tôi đã thực hiện những cuộc mổ xẻ ếch, với sự trợ giúp của đồng nghiệp yêu quí của tôi, Carol Frassati, để đạt được hiểu biết chắc chắn hơn về chất màng mỏng của phổi và chính trong những cuộc mổ xẻ này tôi đã bất ngờ nhìn thấy những điều kỳ diệu hết sức… Thực vật, chúng ta thấy rất rõ khi mổ xẻ loài ếch, vì ở loài này chất màng mỏng có một cấu trúc đơn giản và các ống dẫn truyền cũng như hầu hết các cơ quan khác đều trong suốt, giúp ta thấy được cấu trúc bên trong.

Thế mà quan sát bằng kính hiển vi còn cho thấy những điều kỳ diệu hơn nữa, vì trong khi tim đang đập… ta có thể quan sát được chuyển động của máu theo những hướng ngược chiều trong những ống dẫn truyền và vì thế ta hiểu rõ được sự tuần hoàn của máu…

Vì bằng mắt thường tôi không thể thấy nhiều hơn trong cơ thể động vật, nên tôi đã tin rằng máu đổ vào một khoảng trống ở đó nó được gom lại bởi một ống mở ra tiếp nhận. Nhưng phổi của một con ếch khô làm tôi nghi ngờ điều này, vì các bộ phận nhỏ nhất của nó (sau này tôi biết là các mạch máu) ngẫu nhiên vẫn còn đỏ màu máu và với một thấu kính mạnh hơn tôi đã nhìn thấy không phải những đốm nhỏ giống như da cá mập mà là những ống nhỏ nối liền với nhau để tạo thành những vòng nhẫn và những đường ống này phân nhánh từ một tĩnh mạch ở một phía và động mạch ở phía kia nhiều đến nỗi không còn giữ lại tình trạng của một đường ống và thay vào là một mạng lưới xuất hiện, tạo nên hai ống từ những nhánh. Tôi có thể xác nhận sự quan sát này nơi phổi của loài rùa, cũng có tính màng mỏng và trong mờ.

Từ đó tôi thấy rõ rằng máu được chia ra và chảy qua những đường ống ngoằn ngoèo và không phải đổ vào những khoảng trống, mà luôn luôn được đẩy vào những ống nhỏ và được phân phối nhờ rất nhiều những khúc quanh của các mạch máu…

Để giúp những người khác kiểm chứng khám phá của ông, Malpighi đưa ra những hướng dẫn về cách chuẩn bị và làm một mẫu thử của phổi ếch trên một tấm kính nhỏ, cách chiếu sáng nó và rồi cách quan sát nó bằng một “ống kính bọ chét” có một thấu kính hay một kính hiển vi có hai thấu kính.

Cả sau khi mạch đập của ếch đã ngưng, người ta vẫn thấy dòng chảy của máu. Từ những quan sát này ta có được những kết luận rõ ràng về giải phẫu con người và về cấu trúc của phổi người.

Vì vậy, nhờ loại suy và nhờ tính chất đơn sơ mà Thiên Nhiên sử dụng trong mọi tạo vật, chúng ta có thể kết luận … rằng mạng lưới mà trước kia tôi tin là mạng thần kinh thực ra là một mách máu xen lẫn những bọng và xoang và vận chuyển khối lượng máu đến chúng hay ra khỏi chúng. Và mặc dầu trong phổi của những động vật hoàn, một mạch máu đôi khi có vẻ kết thúc và mở ra ở giữa mạng lưới các vòng nhẫn, nhưng rất có thể là, giống như ở các tế bào của loài ếch và rùa, nó có những mạch máu li ti tỏa ra xa hơn dưới dạng một mạng lưới, tuy rằng chúng không thể nhìn thấy được dù là bằng cặp mắt tinh tường nhất vì chúng quá nhỏ.

Malpighi €‘ã khám phá ra các mao mạch. Nhờ vật, ông đã tỏ lộ cấu trúc và chức năng của phổi, mở đường cho việc tìm hiểu qui trình hô hấp.

Bằng sự khéo léo, kiên nhẫn, kỹ thuật phòng thí nghiệm, niềm say mê tìm kiếm những sự tương đồng và chăm chỉ thu lượm những bằng chứng, Malpighi đã triển khai một khoa giải phẫu học so sánh mới. Những gì dã là nguyên nhân sai lầm cho Galen thì nay trở thành nguồn mạch kiến thức cho Malpighi. Khoa giải phẫu học so sánh này sử dụng một dụng cụ mà Malpighi gọi là “Kính hiển vi Thiên Nhiên”.

Malpighi cho thấy kính hiển vi mở ra những viễn cảnh vô hạn như thế nào. Ở lưỡi, ông nhận thấy những cơ quan vị giác giống như nụ hoa, hay nhú và ông bắt đầu mô tả chức năng của chúng. Ông mô tả cấu trúc của các tuyến. Ông là người tiên phong về giải phẫu não bằng cách quan sát sự phân phối chất xám và những cấu trúc tế vi của đại não và tiểu não. Ông khám phá ra tầng sắc tố của da. Các sinh viên y khoa của thế kỷ 20 thấy tên của Malpighi được gắn với các phần của thận và lá nách, vì ông là người đầu tiên mô tả những bộ phận này. Sau cùng, ông đã đẩy mạnh tiến bố của khoa phôi học bằng những quan sát tinh vi của ông trong kính hiển vi về sự phát triển của gà con trong quả trứng. Malpighi rất hăm hở đến bất kỳ chỗ nào mà kính hiển vi mời gọi, tới cả những loài động vật “hạ đẳng” và côn trùng, mà Aristote thậm chí nghĩ rằng chúng không có đủ cơ quan. Nghiên cứu cổ điển của ông về con tằm cung cấp một khảo luận chi tiết đầu tiên về giải phẫu học loài không có xương sống. Con tằm cũng giúp ông hiểu biết qui trình hô hấp nhờ hệ thống tinh vi và phức tạp của các ống khí quản trải rộng trên khắp thân thể nó. Với kính hiển vi, ông so sánh các tế bào và hệ thống các bọng của thực vật với hệ thống khí quản của côn trùng, từ đó ông đã lập ra khoa giải phẫu thực vật học.