Buzz
Vậy liệu nó có cảm thấy đau đớn không?
Nếu nói đến một sinh vật kiên cường, sống bền bỉ và mạnh mẽ nhất trong tự nhiên, thì chắc chắn đó phải là gấu nước.
Loài bọ 8 chân, chỉ dài chưa đầy một milimet này đã phải đối mặt với sự khắc nghiệt của tạo hóa, từ đỉnh núi Himalaya cao ngất cho đến đáy sâu của rãnh Mariana, từ sa mạc nóng bỏng ở xích đạo đến các sông băng lạnh giá ở Nam Cực.
Mặc dù vậy, chúng vẫn kiên cường tồn tại từ 530 triệu năm trước cho đến ngày nay.
Không chỉ thế, gấu nước còn được dự báo sẽ là loài sinh vật cuối cùng sống sót trên Trái Đất, khi tất cả các loài khác, kể cả con người, đã tuyệt chủng.
Điều này là nhờ khả năng chịu đựng vô vàn điều kiện sống khắc nghiệt mà không sinh vật nào có thể vượt qua được.
Cụ thể, gấu nước có thể sống sót trong dải nhiệt từ -272 đến 357 độ C, chịu được áp suất từ chân không đến 1.200 atm và sống mà không cần ăn uống trong suốt 30 năm.
Trong hành trình khám phá giới hạn sống của gấu nước, các nhà khoa học đã thử đưa chúng vào chân không vũ trụ suốt 12 ngày, và kỳ diệu thay, chúng vẫn không chết. Khi bị phơi dưới mức phóng xạ 5.700 Gray, gấu nước vẫn chẳng hề hấn gì. Trong khi đó, mức phóng xạ 10-20 Gray có thể giết chết con người.
Gấu nước đã từng bị thả xuống Mặt Trăng để chịu một cú va chạm với vận tốc 3240 km/h. Chúng cũng từng bị gắn vào đầu đạn và bắn đi với tốc độ 825 m/s. Dù trong những tình huống cực đoan này, gấu nước vẫn không hề chết.
Mọi thử nghiệm đạt đến đỉnh cao vào năm 2022, khi các nhà khoa học đặt gấu nước vào trạng thái lượng tử. Dù con mèo của Schrodinger còn sống chết lẫn lộn trong trạng thái này, gấu nước phần lớn vẫn sống sót.
Quả thật, gấu nước xứng đáng là loài sinh vật kiên cường nhất hành tinh.
Những con gấu nước bất tử, không sợ trời không sợ đất đã khiến các nhà khoa học từ bỏ mọi hy vọng giết chết chúng. Tuy nhiên, một nhóm các nhà khoa học Trung Quốc đã nghĩ ra một cách mới: họ đưa gấu nước ra để... xăm mình.
Ý tưởng này được khởi xướng bởi Ding Zhao và Min Qiu, hai kỹ sư tại Phòng thí nghiệm Trọng điểm Micro/Nano ở tỉnh Chiết Giang, Trung Quốc. Họ muốn thử nghiệm kỹ thuật vi chế tạo tương thích sinh học trên các sinh vật siêu nhỏ.
Vi chế tạo là kỹ thuật chế tác vật liệu ở quy mô siêu nhỏ, từ mức micro xuống tới nano, tức là từ một phần triệu đến một phần tỷ của một mét.
Những kỹ thuật này đã đóng góp mạnh mẽ vào cuộc cách mạng công nghiệp lần thứ ba và thứ tư của nhân loại, giúp tạo ra các con chip, bộ vi xử lý bán dẫn, các tấm pin năng lượng mặt trời và vô vàn cảm biến điện tử.
Giờ đây, các nhà khoa học đang nỗ lực đưa vi chế tạo lên một tầm cao mới, áp dụng công nghệ này trong lĩnh vực sinh học để thúc đẩy tiến bộ y sinh, với khả năng vi chế tạo có thể thực hiện trên mô tế bào sống, thậm chí là DNA của sinh vật.
Một trong những thách thức lớn của vi chế tạo sinh học là làm sao có thể chế tác các vật liệu sống mà chúng vẫn giữ được sự sống.
Khi chế tạo chip điện tử, các kỹ sư không ngần ngại nhúng các vật liệu bán dẫn vào axit và bazo siêu đậm đặc, nung chúng đến nhiệt độ chảy, đưa chúng vào lò plasma hoặc chiếu tia laser để quang khắc.
Mọi thao tác này đều mang tính phá hủy. Tuy nhiên, với sinh vật sống, đặc biệt là vi sinh vật, nếu sử dụng các phương pháp vi chế tạo phá hủy thì sẽ dễ dàng giết chết sinh vật. Khi đó, mọi cố gắng của chúng ta sẽ trở thành vô nghĩa.
Vì vậy, để thử nghiệm một phương pháp vi chế tạo mà không làm chết sinh vật, các nhà khoa học Trung Quốc đã chọn loài sinh vật cứng đầu, khó bị tiêu diệt nhất để tham gia thí nghiệm.
Và loài sinh vật đó không ai khác chính là gấu nước.
Trong thí nghiệm này, Zhao và Qiu đã dần dần sấy khô một con gấu nước để đưa chúng vào "trạng thái ẩn sinh". Nếu bạn lo lắng chúng sẽ biến thành mực một nắng, đừng lo, gấu nước có thể mất tới 97% nước trong cơ thể mà vẫn sống. Chúng chỉ tạm ngừng các chức năng sinh học và rơi vào trạng thái gần như bất động. Ngay khi được bổ sung nước, gấu nước sẽ lập tức cử động trở lại.
Mục tiêu của việc đưa gấu nước vào trạng thái ẩn sinh là để giảm thiểu tối đa sự tổn hại có thể xảy ra trong quá trình vi chế tạo, bắt đầu từ việc đưa chúng lên 'bàn xăm mình'.
Chiếc bàn xăm thực chất là một tấm giấy carbon-composite được làm lạnh xuống -143 độ C. Con gấu nước nằm lên đó, trong khi các nhà khoa học phủ anisole, một hợp chất hữu cơ có mùi giống như hoa hồi nấu phở lên chúng.
Ngay khi anisole tiếp xúc với giấy lạnh, nó sẽ đông lại thành một lớp băng phủ lên cơ thể để bảo vệ gấu nước. Quá trình xăm hình chính thức bắt đầu từ đây.
Thay vì dùng kim, Zhao và Qiu sẽ chiếu một chùm tia electron hội tụ vào vị trí mà họ muốn xăm lên gấu nước. Electron tác động với anisole sẽ kích hoạt phản ứng tạo ra một hợp chất sinh học tương thích, bám vào bề mặt gấu nước ở nhiệt độ cao hơn.
Sau đó, họ chỉ cần đặt con gấu nước vào một chiếc chuông chân không, rút hết không khí ra và dần dần tăng nhiệt độ cho đến khi nó ấm lại như nhiệt độ phòng.
Trong suốt quá trình này, lớp băng anisole sẽ thăng hoa, chỉ để lại hợp chất sinh học mà nó đã tạo ra ở những vùng anisole đã tiếp xúc với tia electron.
Khi đó, hình xăm sẽ lộ ra. Các nhà khoa học bổ sung nước cho gấu nước để nó sống lại. Và từ giờ phút này, con gấu nước sẽ luôn có mực trên cơ thể.
Trong bài công bố thí nghiệm đột phá trên tạp chí Nano Letters, Zhao và Qiu cho biết kỹ thuật vi chế tạo sinh học của họ đã tạo ra nhiều mẫu hình xăm trên cơ thể gấu nước, với độ phân giải lên đến 72 nanomet. Họ đã tạo ra các mẫu hình vuông, chấm tròn, đường thẳng, và thậm chí cả logo của Trường Đại học Tây Hồ ở Hàng Châu, Trung Quốc.
Những con gấu nước vẫn sống sót sau toàn bộ quy trình. Chúng thể hiện hành vi hoàn toàn bình thường, chứng tỏ việc xăm mình không gây hại đến sức khỏe của gấu nước.
Thực sự rất khó tin, hãy tưởng tượng bạn vào tiệm xăm, bị nhét vào lò nướng để sấy khô, rồi đặt lên một chiếc giường lạnh -143 độ C.
Thợ xăm sẽ đổ nước lên người bạn, và ngay lập tức, khi bạn nằm trên chiếc giường đó, nước sẽ đông thành băng. Sau đó, họ sẽ xăm cho bạn, nhét bạn vào một buồng chân không, rồi bù nước và làm ấm cơ thể bạn trở lại.
Con người chắc chắn không thể sống sót qua chuỗi quy trình khắc nghiệt này, nhưng gấu nước thì có thể.
Điều quan trọng hơn là nghiên cứu này không chỉ khẳng định sức sống bền bỉ của gấu nước, mà còn chứng minh rằng các kỹ thuật vi chế tạo trên sinh vật sống là hoàn toàn khả thi.
Thành công ban đầu này chắc chắn chưa làm Zhao và Qiu hài lòng, họ vẫn còn mục tiêu lớn hơn. Họ chia sẻ rằng mục tiêu tiếp theo của họ là tạo ra những hình xăm có công dụng trên cơ thể gấu nước, thay vì chỉ là những họa tiết đơn thuần. Sau đó, họ sẽ tiếp tục thu nhỏ mũi kim electron, để có thể khắc lên cơ thể vi khuẩn.
Cuối cùng, công nghệ này có thể được sử dụng để in các thiết bị điện tử hoặc cảm biến vi mô lên mô sống hoặc các sinh vật sống. Hãy tưởng tượng một ngày nào đó bạn có thể in một cảm biến nhiệt độ ngay trên bàn tay, khắc một vi mạch theo dõi đường huyết dưới da hoặc thậm chí tạo ra một con chip ngay trên bề mặt não bộ.
Rõ ràng, việc chế tạo mẫu vật chất sống là một thử thách lớn về mặt khoa học và kỹ thuật. Tuy nhiên, với việc các nhà khoa học đã vượt qua được thách thức này, đây sẽ là khởi đầu cho một thế hệ thiết bị dựa trên vật liệu sinh học, vốn trước đây chỉ xuất hiện trong các tác phẩm khoa học viễn tưởng.
