Khi James Watson và Francis Crick công bố cấu trúc xoắn kép của DNA vào năm 1953, họ đã giải một bài toán sinh học hóc búa và trao cho loài người mật mã điều khiển sự sống.
Đằng sau khám phá này không chỉ có Watson và Crick, mà còn có một con người đã bị thời gian lãng quên - đó là nhà hóa sinh người Thụy Sĩ Friedrich Miescher.
Friedrich Miescher. Đồ họa: Việt Anh (dựa trên ảnh chân dung Miescher chụp vào năm 1878 từ Wikimedia)
Tám mươi năm trước đó - năm 1869, khi đang làm thí nghiệm trên các tế bào mủ từ băng gạc đã qua sử dụng, Miescher đã xác định được thành phần cốt lõi của DNA: axit nucleic.
Song lúc bấy giờ hầu như không ai nhận thức được tầm quan trọng của nó đối với di truyền học. Có thể nói, khám phá của ông đã đi trước thời đại hàng thập kỷ.
Ngày nay, axit nucleic được coi là một trong bốn phân tử sinh học quan trọng nhất với sự sống - bên cạnh lipid, carbohydrate, và protein.
"Nếu bạn đang nghĩ về DNA, mọi thứ đều bắt đầu từ Miescher," trích lời của nhà sử học khoa học Neeraja Sankaran.
Vậy Miescher, nhà khoa học bị lãng quên, là ai?
Loại chất kỳ lạ
Miescher sinh năm 1844 tại Basel, Thụy Sĩ, trong một gia đình có truyền thống y khoa, nhờ đó niềm đam mê khoa học của ông đã được khơi dậy ngay từ nhỏ.
Theo học ngành y nhưng việc mất thính lực từ một trận sốt do bệnh thương hàn thời thơ ấu luôn ám ảnh ông rằng bản thân sẽ không thể trở thành một thầy thuốc giỏi.
Năm 1868, Miescher chuyển đến Tübingen, Đức, để làm việc trong phòng thí nghiệm của Felix Hoppe-Seyler, nhà khoa học kiệt xuất đã đặt nền móng cho ngành hóa sinh và sinh học phân tử hiện đại.
Tại đây, vào năm 1869, Miescher nghiên cứu các tế bào bạch cầu bằng cách thu thập mủ từ các băng gạc y tế đã qua sử dụng, bởi rất khó để tách chiết tế bào bạch cầu từ hạch bạch huyết, trong khi ông có thể tìm thấy chúng với số lượng lớn trong mủ từ các vết nhiễm trùng.
Theo lời nhà sinh học phân tử Ralf Dahm (Viện Sinh học Phân tử, Đức), Miescher có "một mục tiêu tham vọng không tưởng, đó là hiểu về sự sống dưới cấp độ hóa học, cách mà các phân tử cấu thành nên sự sống". Nghiên cứu về tế bào bạch cầu sẽ là điểm khởi đầu lý tưởng vì "khác với các loại tế bào khác, bạch cầu không nằm cố định ở trong một mô, mà di chuyển khắp nơi."
Khi bắt đầu nghiên cứu tế bào bạch cầu, ngoài nhận diện được ba phân tử sinh học cơ bản đã được tìm thấy vào thời điểm đó: lipid, carbohydrate, và protein, Miescher đã phát hiện ra một loại chất khiến ông bối rối vì nó không có các đặc tính giống như các chất còn lại.
Phòng thí nghiệm hóa sinh của Felix Hoppe-Seyler tại lâu đài Hohentübingen, Đại học Tübingen - nơi Friedrich Miescher phát hiện ra "nuclein" vào năm 1869. Ảnh chụp năm 1879. Ảnh: Thư viện Đại học Tübingen / Cold Spring Harbor Laboratory (dnalc.cshl.edu)
Để nhận diện thứ chất kỳ bí kia, ông đã thử dùng pepsin phân hủy protein, dùng iod nhận diện carbohydrate, và dùng cồn cùng ether hòa tan lipid. Nhưng tất cả đều vô hiệu. Nó không phải protein cũng không phải lipid, có tính axit, và đặc biệt là chứa phốt-pho theo một tỷ lệ rất đặc trưng.
Ông gọi chất mới này là "nuclein" vì ông đã phân tách nó ra từ nhân (nuclei) của các tế bào bạch cầu - nơi chứa DNA của chúng ta.
Biết rằng mình đã khám phá ra một điều vĩ đại, Miescher muốn tất cả mọi người đều biết đến công trình này.
Bị học trò cướp công?
Tuy nhiên, con đường công bố phát kiến của ông đầy trở ngại. Đầu tiên, Miescher phải đợi tới hai năm để xuất bản bài báo vì giáo sư của ông, Hoppe-Seyler, muốn kiểm chứng lại kết quả. Đây là một sự thận trọng cần thiết, vì một sinh viên trước đó của Hoppe-Seyler từng tuyên bố về việc tìm ra một chất mới nhưng cuối cùng hóa ra chỉ là nhầm lẫn.
Năm 1871, Miescher công bố phát hiện của mình trong một bài báo mang tên Về thành phần hóa học của các tế bào mủ. Tiến sĩ lịch sử sinh học Kersten Hall (Đại học Leeds, Vương quốc Anh) nhận xét: "Chỉ nghe tiêu đề thôi cũng đủ khiến người ta không còn hào hứng đọc tiếp."
Không chỉ có cái tên kém hấp dẫn, Miescher còn "giấu" ý nghĩa lớn nhất của phát hiện ở tận trang 19 trong tổng số 20 trang. "Bạn phải lội qua hàng loạt phân tích hóa học dài dòng, khô khan về những tế bào mà có thể bạn chẳng hề quan tâm, rồi mới nhận ra rằng ông ấy vừa làm một cuộc cách mạng trong sinh học," Dahm cho biết.
Ông cũng không có thứ gì đủ trực quan để thuyết phục người khác về phát hiện của mình. Dahm nói: "Vào thời của Miescher, DNA chỉ là một khái niệm trừu tượng. Nó là một phân tử được cho là tồn tại đâu đó trong tế bào, chứ chưa ai nhìn thấy hay hiểu rõ nó."
Dahm kể lại một lá thư Miescher từng viết: "Suốt nhiều năm nay, tôi phải quen với cảm giác rằng công việc của mình rất cấp bách, và mỗi tối đi ngủ tôi thấy mình như một cậu học trò chưa học bài." Đó là cảm giác luôn có điều gì đó còn dang dở, chưa hoàn thành.
Năm 1889, 20 năm sau phát kiến của Miescher, học trò của ông là Richard Altmann đã đặt ra thuật ngữ "Nucleic acid" (axit nucleic) để mô tả nuclein. Theo TS. Hall, "tôi nghĩ đó là một chút toan tính của người học trò nhằm chiếm đoạt công lao của người thầy."
Bằng cách đưa ra một cái tên khác cho cùng một phân tử DNA, Altmann đã lập luận đầy thuyết phục rằng nuclein của Miescher không giống với axit nucleic của mình. Chính điều này đã hạ thấp đáng kể những phát hiện của Miescher, bất công là, "cái tên của Altmann đã tồn tại mãi cùng với thuật ngữ axit nucleic," Hall nói thêm.
Trong cuốn sách Ngư phủ lúc rạng đông - Friedrich Miescher và khám phá DNA (NXB Springer Nature, sẽ phát hành vào tháng 6/2026) của TS. Kersten Hall và TS. Ralf Dahm, hai ông cho rằng chính Miescher, là người đầu tiên đề xuất ý tưởng về cách các biến dị trong đặc điểm sinh học có thể xuất hiện trong một phần tử. Năm 1892-1893, Miescher gợi ý rằng sự khác biệt di truyền có thể xuất phát từ những thay đổi rất nhỏ trong cấu trúc của các đại phân tử trong nhân tế bào - tức là di truyền có nền tảng ở cấp độ phân tử.
Nhiều thập kỷ sau, vào năm 1952, Rosalind Franklin chụp được bức ảnh nhiễu xạ tia X "Photo 51". Đây là hình ảnh nhiễu xạ tia X về cấu trúc ADN dạng ướt (dạng B) có độ phân giải cao, cung cấp bằng chứng thực nghiệm quan trọng nhất về hình xoắn kép của ADN.
Nhờ đó, vào năm 1953, Watson và Crick đã xác lập cấu trúc xoắn kép cho phân tử DNA mà Miescher tìm thấy. Hai ông đã có nhiều bằng chứng trực quan về khám phá của họ hơn khi so sánh với Miescher. Theo TS. Dahm, "vòng xoắn kép là một cấu trúc rất đẹp về mặt thẩm mỹ, hoàn toàn độc lập với chức năng của nó. Nó làm cho mọi thứ trở nên hữu hình, dễ hình dung".
Những cột mốc trong nghiên cứu DNA. Đồ họa: Việt Anh
Người đẩy đá lên đồi
Nhiều nhà khoa học nổi tiếng thường được nhắc đến khi nói về DNA, như Oswald Avery, James Watson và Francis Crick, nhưng Miescher thì gần như luôn bị quên lãng - dù chẳng ai tranh cãi về những gì ông đã làm. "Điều duy nhất Miescher chưa nhận ra là DNA chính là nhân tố then chốt trong việc truyền các đặc điểm di truyền - mà phải 75 năm sau đó con người mới khám phá được", William B. Ashworth Jr., Phó Giáo sư danh dự tại Khoa Lịch sử, Đại học Missouri–Kansas City (Mỹ), nhận xét.
Có một điểm tương đồng thú vị giữa công trình của Miescher và Gregor Mendel, đó là Mendel cũng đưa ra các phát hiện của mình vào khoảng cùng thời điểm (1865), và công trình của ông cũng phải đến thế kỷ 20 mới được đánh giá đúng mức. Miescher chỉ bắt đầu được chú ý nhiều hơn khi Albrecht Kossel - một học trò khác của Hoppe-Seyler - giải Nobel Y học năm 1910 nhờ phát hiện rằng "nuclein" được cấu tạo từ 5 hợp chất hữu cơ: adenine, cytosine, guanine, thymine và uracil.
Miescher tiếp tục nghiên cứu "nuclein" trong suốt phần còn lại của sự nghiệp. Năm 1872, Miescher được bổ nhiệm làm giáo sư sinh lý học tại Đại học Basel - vị trí trước đó từng do cha ông rồi đến bác của ông đảm nhiệm. Lần bổ nhiệm này giúp ông có thêm kinh phí và thiết bị cho nghiên cứu, nhưng cũng đồng nghĩa với việc Miescher phải giảng dạy.
Dù bỏ ra rất nhiều thời gian và công sức, Miescher lại không phải là một giảng viên giỏi. Tính cách rụt rè và việc quá tập trung vào nghiên cứu khiến ông khó tạo được sự gắn kết với sinh viên. Ông là người cầu toàn và nghiện việc, thường làm việc rất nhiều giờ liền để thực hiện các bước tách chiết nuclein.
Miescher qua đời vào năm 1895 vì bệnh lao ở tuổi 51, ngay cả đến bây giờ, công trình của ông hiếm khi được cộng đồng khoa học ghi nhận một cách xứng đáng. Sinh thời, ông từng tự ví mình như Sisyphus trong thần thoại Hy Lạp, phải nhọc nhằn đẩy một tảng đá lên đồi. Tảng đá này sẽ tự lăn xuống mỗi khi nó gần đến đỉnh, và Sisyphus phải lặp lại việc lăn đá muôn đời.
Ẩn dụ ấy có lẽ là một phần quan trọng trong di sản của Miescher. "Khoa học giống như việc đẩy tảng đá lên đồi, nhưng đó là một môn thể thao đồng đội," tiến sĩ Hall nói. Khoa học không đơn thuần gồm những thiên tài đơn độc và những khoảnh khắc Eureka.
Như trong chính trường hợp của Miescher, cần một chuỗi các manh mối đan xen phức tạp để các nhà khoa học có thể hiểu trọn vẹn ý nghĩa những phát hiện của ông. Và trên hành trình dài tìm hiểu về sự sống, Miescher đã để lại cho những người đi sau một manh mối quan trọng.
Việt Anh tổng hợp
---
Nguồn tham khảo:
The discovery of DNA started with this overlooked scientist, National Geographic.
https://www.nationalgeographic.com/history/article/friedrich-miescher-nucleic-acid-nuclein-dna-helix
DNA and proteins are key molecules of the cell nucleus, DNA from the beginning.
https://www.dnaftb.org/15/bio.html
Scientist of the Day - Friedrich Miescher, Linda Hall Library.
https://www.lindahall.org/about/news/scientist-of-the-day/friedrich-miescher/