Fanny Angelina Hesse – Người nội trợ làm thay đổi khoa học sự sống

Nhờ Fanny Angelina Hesse, vào năm 1881 từ bếp ăn, những miếng thạch agar mát lạnh đã làm thay đổi ngành khoa học sự sống. Tư liệu gia đình của Fanny Angelina Hesse đã làm sáng tỏ những đóng góp của người nội trợ này cho cuộc cách mạng ngành vi sinh vật.

Ngày nay, để nghiên cứu vi sinh vật trong môi trường thí nghiệm, các nhà khoa học thường lấy thạch agar trộn với các chất dinh dưỡng khác nhau làm môi trường để nuôi cấy vi khuẩn và các vi sinh vật. 

Ban đầu, agar không được sinh ra cho khoa học. Từ cuối thế kỷ XIX trở về trước, nó chỉ là nguyên liệu cho món súp và món tráng miệng. Các nhà nghiên cứu lúc bấy giờ không có phương pháp thuận lợi để nuôi cấy vi sinh vật thuần chủng, cách ly với các loài khác, mặc dù họ hiểu rằng đó là điều kiện tiên quyết để tìm ra cách chữa trị bệnh do loại vi sinh vật tương ứng gây ra. Khoai tây cắt lát hoặc lòng trắng trứng đông có một số nhược điểm, như khó quan sát do quá đục. 

Gelatin thì tốt hơn, nhưng bị vi sinh vật tiêu thụ quá dễ dàng và bị nóng chảy thành dạng lỏng tại nhiệt độ mà vi sinh vật ưa thích. Thêm agar vào hỗn hợp chất dinh dưỡng giúp giải quyết các vấn đề này, tạo ra môi trường nuôi cấy dạng đặc, trong suốt, và không bị phá hủy bởi vi khuẩn. 

Trong những ngày hè nóng nực năm 1881, Fanny Angelina Hesse đề xuất một chất thay thế bất ngờ cho gelatin mà người chồng Walther đang sử dụng để nghiên cứu vi khuẩn trong không khí. “Sự tan chảy của gelatin đã nhiều lần làm hỏng thí nghiệm khiến Walther phải tìm kiếm một loại hóa chất khác”. Hesse đã gợi ý agar, thứ được bà sử dụng nhiều năm trong nhà bếp để chế biến thạch trái cây và thạch rau củ.

Nhiều loại bánh pudding được sản xuất tại Indonesia dùng agar để tạo gel thay cho gelatin vốn sẽ tan chảy trong nhiệt độ cao của môi trường nhiệt đới. Bà tiếp xúc với agar khá tình cờ khi học hỏi cách nấu nướng từ một người hàng xóm từng sống tại xứ thuộc địa của Hà Lan. 

Từ đó, loại đường phức tạp thu được từ tảo algae đỏ (xuất phát từ tên agar-agar nghĩa là thạch trong tiếng Malay) trở nên quan trọng đối với nghiên cứu khoa học đến nỗi khi phải đối mặt với tình trạng hạn chế nguồn nguyên liệu từ Nhật trong Chiến tranh Thế giới II, nơi sản xuất chính của chất này là Vương quốc Anh đã tuyên bố tình trạng khẩn cấp quốc gia. Người dân khắp vương quốc tìm kiếm loại rong biển thay thế để có thể tiếp tục đảm bảo [nuôi cấy vi sinh vật –ND] cho sản xuất vaccine và thuốc kháng sinh. 

Dù quan trọng như thế nhưng ngày nay, đóng góp của Hesse trong lịch sử khoa học rất ít được biết đến. Phần lớn thông tin về cuộc đời của bà đến từ hai nguồn: bài báo của Arthur Parker Hitchens và Morris C. Leikind vào năm 1939 về ứng dụng thạch vào nghiên cứu vi khuẩn, và một tiểu sử ngắn xuất bản năm 1992 bởi cháu nội của bà, Wolfgang Hesse. Các bài báo phổ biến khác về Hesse có xu hướng miêu tả bà là một người nội trợ, nhưng các tài liệu mới tái xuất bản và được các con của Wolfgang chia sẻ lần đầu tiên đã tiết lộ bà còn là một họa sĩ minh họa khoa học và là một học giả. Người chắt Ursula Angelina von Stockhausen đã tìm lại được 11 bức tranh minh họa gốc được bà cố Hesse vẽ vào mùa hè năm 1906. Các hồ sơ sẽ sớm được trưng bày tại Bảo tàng của Viện Robert Koch, Berlin.

Điều đáng ngạc nhiên nhất là những người làm khoa học sử dụng thạch agar hằng ngày hầu như không biết đến Hesse. 

Hesse (thường được gọi là Lina) có tên khai sinh là Fanny Angelina Eilshemius tại New York vào ngày 22/6/1850. Cha bà là một thương nhân Hà Lan giàu có di cư sang Hoa Kỳ khi còn trẻ, trong khi mẹ bà sinh ra tại Lugano, Ý, là con gái của họa sĩ người Thụy Sĩ Louis Léopold Robert.

Cha mẹ bà kết hôn năm 1849 và có 10 người con, trong đó 5 người sống đến tuổi trưởng thành, Hesse là chị cả. Tinh thần nghệ thuật được nuôi dưỡng trong gia đình, bà tiếp bước ông ngoại bằng cách tạo ra các bức tranh minh họa khoa học, còn em trai Louis Michel Eilshemius trở thành họa sĩ tại thành phố New York.

Mặc dù sống tại Mỹ, gia đình vẫn duy trì mối liên hệ mật thiết với châu Âu. Sau những bất ổn của cuộc nội chiến, người giàu Mỹ thường đi nghỉ hè tại châu Âu, trong đó “Florence bên dòng Elbe” – thành phố Dresden của Đức, nổi lên là điểm đến được ưa thích. Tháng 9/1865, ở tuổi 15, Lina được gửi đến một trường nữ công gia chánh tại Neuchâtel, Thụy Sĩ, để học tiếng Pháp, nội trợ và trang trí, là những điều phổ biến đối với phụ nữ trẻ thượng lưu thời bấy giờ.

Gia đình tại Mỹ đã có quen biết với bác sĩ người Đức Richard Hesse đang hành nghề tại Brooklyn. Ông đã mai mối cho người anh em của mình, Walther, đang là bác sĩ tại Dresden, phục vụ các tàu Đức di chuyển đến và rời New York vào mùa đông năm 1872 và 1873. 

Sau cuộc gặp gỡ ban đầu tại New York, Walther và Lina tiếp tục hẹn hò tại Dresden rồi kết hôn tại Geneve vào năm 1874. Họ định cư tại bang Saxony, Đức. Mong muốn hiểu được thế lực vô hình gây bệnh cho con người đã kết nối họ với nhau.

Là bác sĩ tại thị trấn Schwarzenberg gần Dresden, Walther cố gắng tìm hiểu bệnh phổi bí ẩn đang làm khốn khổ các công nhân tại các khu mỏ uranium gần đó. Hai thập kỷ trước khi Marie Curie phát hiện radium vào năm 1898, nguy hại của chất phóng xạ vẫn chưa được biết đến. Walther chỉ còn cách tập trung vào vấn đề vệ sinh và bụi bẩn trong không khí.

Walther mở rộng nghiên cứu dưới sự bảo trợ của Max von Pettenkofer tại Munich năm 1878 và 1879. Tiếp đó, ông làm việc với nhà vi khuẩn học lừng danh Robert Koch, người đặt nền móng cho ngành vi khuẩn học, tại Berlin và được khuyến khích nghiên cứu về vi khuẩn. Tại đây, nhờ có Hesse, sức mạnh của agar đã được phát huy tối đa. 

“Berlin là thánh địa của nghiên cứu y học vào những năm 1880”, theo Benjamin Kuntz, Giám đốc của bảo tàng thuộc viện Robert Koch. Walther vào làm việc tại phòng thí nghiệm khi còn là một bác sĩ vô danh và một học giả trẻ. Tòa nhà nơi Koch và Walther từng làm việc vẫn còn hiện diện trong khuôn viên viện. 

Những sinh vật nhỏ bé lần đầu tiên được quan sát bởi thương nhân và nhà khoa học tự thân Antonie van Leeuwenhoek thông qua kính hiển vi, và được ông mô tả là ‘những động vật nhỏ’ trong mảng bám từ răng của chính mình. “Có nhiều động vật sống trong thứ vật chất trong răng miệng hơn cả số người của một vương quốc.” Nhưng quan sát không đồng nghĩa với hiểu biết. Cho đến đầu những năm 1880, các bác sĩ vẫn tranh luận sôi nổi rằng vi khuẩn là tác nhân gây bệnh hay chỉ là sản phẩm phụ của mô bị bệnh. 

Trong cuốn tiểu sử năm 1992, Wolfgang mô tả Hesse là trợ thủ chính của Walther trong nhiều dự án khác nhau, minh họa các mẫu hiển vi cho các bài báo của chồng, cũng như hỗ trợ công việc trong phòng thí nghiệm. Mùa hè năm 1881, Walther đã rất bực mình với gelatin được tráng trong các ống nghiệm nuôi cấy vi khuẩn, gelatin rất dễ bị chảy. “Một ngày nọ, ông hỏi Lina tại sao thạch và bánh pudding bà làm vẫn đông đặc khi để bên ngoài, và bà đã cho ông ấy biết về agar-agar.” Ổn định ở nhiệt độ cao, không bị phân hủy, dễ tiệt trùng và bảo quản lâu, agar có đầy đủ các đặc tính để thuận lợi nuôi cấy vi khuẩn thời gian dài trong điều kiện được kiểm soát.

Walther đã trình bày chi tiết phát hiện này trong một lá thư gửi cho Koch, lúc đó đang cố gắng xác định nguyên nhân gây ra bệnh lao, một căn bệnh truyền nhiễm khiến cứ bảy người nhiễm bệnh thì có một người tử vong ở Đức. Vào ngày 24/3/1882, Koch đã tổ chức một buổi thuyết trình quan trọng chứng minh rằng bệnh lao là do vi khuẩn gây ra, mở đường cho việc chẩn đoán và điều trị căn bệnh này tốt hơn (sau này ngày 24/3 hằng năm trở thành ngày Thế giới Phòng chống Lao). Vài năm sau, năm 1890, Koch viết: “Nhân loại có thể hy vọng trong một tương lai không xa, các mầm bệnh liên quan đến tất cả các bệnh truyền nhiễm có thể được xác định”.

Các tài liệu phổ biến về lịch sử ngành vi sinh vật học đôi khi cho rằng người đầu tiên sử dụng agar trong môi trường phòng thí nghiệm là Koch. Ví dụ, trang web của giải Nobel viết rằng nhà khoa học này “đã phát minh ra các phương pháp mới… nuôi cấy vi khuẩn thuần khiết trên môi trường rắn như khoai tây và trên thạch”. Trong bài giảng năm 1882 của mình, Koch đã đề cập đến vai trò của thạch trong việc phát hiện ra vi khuẩn Mycobacterium tuberculosis gây bệnh lao nhưng không lưu ý đến những đóng góp của gia đình Hesse cho nghiên cứu của ông. Bản thân Walther cũng chưa từng viết bài báo nào về agar, điều này có thể giải thích tại sao ngày nay tên của họ hầu như không được biết đến.

Hesse qua đời vào tháng 12/1934, 23 năm sau khi chồng bà qua đời vào tháng 7/1911. Phải đến năm 1939, một bài báo đưa ra một cái nhìn tổng quan ngắn gọn về sự nghiệp tiên phong của bà nhưng lưu ý: “Chúng tôi biết rất ít về khoảng đầu đời của bà”. Dựa trên một tư liệu chưa được xuất bản trước đó được viết bằng tiếng Đức, cuốn tiểu sử năm 1992 đã bị loại bỏ nhiều chi tiết cá nhân trong quá trình biên tập và dịch sang tiếng Anh. Trong đó, Wolfgang cho biết rằng mình tự hào sở hữu những bức minh họa gốc của bà nội. 

Con gái của Walther, Ursula Angelina von Stockhausen, đã chia sẻ 11 bức vẽ minh họa do Hesse vẽ bằng màu nước trong bài báo cuối cùng của Walther. Các bức họa ghi lại quá trình pha loãng các mẫu phân để nuôi cấy định lượng vi khuẩn đường ruột trên thạch agar. Các bức vẽ vội vàng nhưng vẫn chính xác và giàu thông tin.

Gia đình Hesse đã chia sẻ những bức ảnh chân dung chưa từng được công bố và bản đầy đủ của cuốn tiểu sử năm 1992. Trong đó, Wolfgang đã dựa vào các tài liệu khoa học và tài liệu cá nhân được gia đình lưu trữ cũng như ký ức của chính mình về bà nội (Wolfgang sinh năm 1915). Tài liệu lưu trữ của gia đình đã đem ra ánh sáng nhiều thông tin về cuộc đời của Hesse và với Wolfgang, độc giả gặp một người bà yêu thương, thích kể chuyện và dành thời gian chăm sóc các cháu, thường làm chúng ngạc nhiên với những chiếc bánh pudding đặc biệt vào dịp Giáng sinh.

Cuốn tiểu sử cũng phác họa chân dung một phụ nữ điềm tĩnh, từ tốn, quan tâm vun vén cho sự nghiệp của chồng. Hesse chưa bao giờ kể về đóng góp của mình trong việc đưa thạch agar vào nghiên cứu khoa học. Sự lặng lẽ này hoàn toàn đối lập với những nhà khám phá vĩ đại, vì họ không ngần ngại thể hiện sự vĩ đại của mình. Koch, chẳng hạn, đã than thở trong bài giảng nhận giải Nobel năm 1905 rằng những lời cảnh báo của ông về bệnh lao đã “không được chú ý”. Leeuwenhoek đã thêm chữ “van” vào tên mình, bắt chước như một quý tộc Hà Lan, sau khi ông trở nên nổi tiếng.

Agar vẫn được sử dụng đến ngày nay, phục vụ trong vô số khám phá mới thay đổi thế giới, từ thuốc kháng sinh đến công cụ chỉnh sửa gene CRISPR. Sự suy giảm nguồn rong biển do bị khai thác quá mức đã báo động giới nghiên cứu cần một chất thay thế agar. Có nhà khoa học đã thử nghiệm alginate như một loại chất tạo gel thay thế, nhưng agar vẫn dễ sử dụng hơn.

Hitchens và Leikind, tác giả của bài báo năm 1939, đã chỉ ra rằng “những đổi mới và khám phá nhỏ hơn vẫn được tưởng nhớ bằng tên của người phát minh”. Ví dụ, một báo cáo ngắn được xuất bản vào năm 1887 bởi Julius Petri đã khiến ông trở thành một cái tên quen thuộc, mãi gắn liền với những chiếc đĩa thủy tinh chứa thạch nuôi cấy vi sinh vật, bất chấp phản đối mạnh mẽ bởi nhiều học giả khác.

Dù agar có được nhận tên mới như ‘môi trường Hesse’, ‘thạch Hesse’ hay không, hoặc đĩa petri chứa agar có trở thành là ‘đĩa Hesse’ hay không, thì đóng góp của bà vẫn là bất tử. Điều đáng tiếc là tên của Hesse vẫn chưa được tôn vinh rộng rãi.□

Cao Hồng Chiến lược dịch 

Nguồn: https://www.smithsonianmag.com/history/meet-the-forgotten-woman-who-revolutionized-microbiology-with-a-simple-kitchen-staple-180984572/

Bài đăng Tia Sáng số 13/2024