Chuyện của loài chuột_Từ kẻ bám chân vĩ đại đến đồng minh khoa học của con người

 

Novosibirsk, thành phố lớn thứ ba ở Nga, thủ phủ của vùng Siberia nổi tiếng với gần 60 tượng đài các loại. Bạn có thể tìm thấy ở đó những quảng trường rộng lớn, nơi người Nga đã dựng lên hàng loạt bức tượng khổng lồ gợi nhắc về thời kỳ Chiến tranh Vệ quốc vĩ đại, tưởng nhớ lãnh tụ Vladimir Ilʹich Lenin và tôn vinh những anh hùng liệt sĩ đã hi sinh trong kháng chiến.

Thế nhưng, ai chẳng biết, bất kể thành phố Xô Viết điển hình nào ở Nga cũng sẽ có tượng Vladimir Ilʹich Lenin, đài tưởng niệm anh hùng cách mạng và quảng trường chiến thắng phát-xít. Thứ làm Novosibirsk trở nên khác biệt, và được biết đến nhiều hơn trên thế giới - lạ thay, lại chính là bức tượng nhỏ bé nằm khiêm tốn bên trong khuôn viên Viện Tế bào Di truyền học:

Cao vỏn vẹn 70 cm, bức tượng bằng đồng có tên là "Памятник лабораторной мыши" hay "Tượng đài chuột thí nghiệm". Tác phẩm do tay nhà điêu khắc Alexei Agrikolyansky hoàn thành vào năm 2013 từng được chia sẻ khắp internet vì sự độc đáo và ý nghĩa của nó.

"Đó là sự kết hợp hình ảnh của một con chuột thí nghiệm và một nhà khoa học, bởi vì cả hai đều được kết nối với nhau để phục vụ cùng một mục đích", Agrikolyansky mô tả ý tưởng mình muốn truyền tải.

"Hình ảnh con chuột được tái hiện tại thời điểm một kiến thức khoa học vừa được khám phá. Nếu bạn nhìn kỹ vào đôi mắt của nó, bạn có thể thấy con chuột đã nghĩ ra điều gì đó. Nhưng toàn bộ bản giao hưởng khám phá khoa học, niềm vui, "eureka!" thì vẫn chưa vang lên".

***

Nhưng thường, chỉ có cái chết mới làm nên tượng đài. Mỗi năm, hơn 120 triệu con chuột đang phải hi sinh mạng sống của chúng bên trong các phòng thí nghiệm trên khắp thế giới để giúp con người làm khoa học. Con số, tương đương với khoảng 330.000 con chuột mỗi ngày.

Ước tính, cứ 100 động vật thí nghiệm được sử dụng thì có tới 95 trong số đó là chuột. 5% còn lại là tổng hợp của tất cả các loài từ côn trùng, động vật thân mềm, cá, bò sát, lưỡng cư, thú lớn cho đến động vật linh trưởng.

Tại bất kỳ thời điểm nào trên thế giới cũng có 25 triệu con chuột đang chạy miệt mài trên những bánh xe quay tròn, bơi đến kiệt sức trong ống nghiệm chứa nước, bị cấy vào người những khối u mang gen ung thư hoặc phải chịu đựng những cú chích điện liên tục.

Để đảm bảo nguồn cung chuột thí nghiệm, loài người phải vận hành cả một ngành công nghiệp tỷ đô, chuyên nhân giống, nuôi và phân phối chuột tới các phòng thí nghiệm và cơ sở nghiên cứu trên toàn cầu.

Chỉ cần thiếu chuột, nhiều khám phá khoa học sẽ phải dừng lại, giống như những gì đã xảy ra trong giai đoạn đầu của đại dịch COVID-19. Chuỗi cung ứng bị thiếu hụt đúng lúc nhu cầu sử dụng chuột thí nghiệm mang thụ thể SARS-CoV-2 tăng đột biến, đã làm chậm quá trình nghiên cứu vắc-xin tại nhiều quốc gia trên thế giới.

Nhưng rốt cuộc, tại sao chuột lại được con người lựa chọn để làm thí nghiệm? Chẳng phải chúng vốn là một loài dịch hại, chuyên phá phách, đánh cắp thức ăn và làm lây lan bệnh tật hay sao? Từ một loài vật bị hắt hủi, những con chuột đã làm thế nào để đi đến chỗ được tôn vinh?

Hóa ra, mối lương duyên giữa chuột và người không hề đơn giản. Đó là một câu chuyện rất dài, đã bắt đầu từ cách đây hàng trăm triệu năm, khi những con khủng long vẫn còn đi bộ trên mặt đất và động vật linh trưởng, bao gồm cả con người, còn lâu sau này mới xuất hiện.

Một trong những lý do khiến chuột được sử dụng để mô phỏng con người trong nhiều thí nghiệm, đó là bởi chúng chia sẻ tới 85% gen mã hóa protein với chúng ta. Trong đó, có những gen giống nhau tới 99%.

Cũng không có gì phải ngạc nhiên bởi 145 triệu năm về trước, con người và chuột từng có chung một tổ tiên. Đó là một loài gặm nhấm nhỏ thuộc dòng Eutheria, dòng sinh vật tổ của tất cả các loài động vật có vú và nhau thai hiện đại, từ chuột nhà, hươu, nai, sư tử, chó, mèo, cho đến linh trưởng, con người và cá voi xanh khổng lồ.

Những con Eutheria khi đó đã sống rải rác trên khắp hành tinh. Dưới cái bóng của khủng long, chúng đã học được cách lẩn trốn để tồn tại. Những con khủng long khổng lồ thì không nói, nhưng nhiều loài khủng long nhỏ sẵn sàng bỏ vào miệng bất cứ con động vật có vú tí hon nào.

Mọi chuyện thay đổi vào khoảng 66 triệu năm trước, khi một thiên thạch khổng lồ tên là Chicxulub đâm xuống khu vực bán đảo Yucatán, Mexico ngày nay. Vụ nổ đã tạo ra một đám mây bụi khổng lồ bao trùm lấy hành tinh, chắn hết ánh nắng Mặt Trời và tạo ra một kiểu môi trường được ví như "mùa đông hạt nhân".

Không có ánh sáng, thực vật bắt đầu chết. Kế đó là các loài động vật ăn thực vật và động vật ăn thịt phụ thuộc. Kết quả là ngay cả các loài khủng long khổng lồ, đang thống trị toàn bộ thế giới cũng không thoát được nạn tuyệt chủng.

Được gọi là đại tuyệt chủng kỷ Phấn trắng – Paleogene, sự kiện này cuối cùng đã giết chết ¾ số loài thực vật và động vật trên toàn cầu. Không có bất kỳ một loài sinh vật lớn nào nặng trên 25 kg có thể tồn tại qua thời kỳ đó.

Eutheria, tổ tiên của chuột và con người, đã may mắn sống sót. Sở hữu thân hình nhỏ bé, lông lá và một chế độ ăn tạp từ hạt thực vật cho tới xác thối, Eutheria có thể thích nghi với một thế giới lạnh lẽo và thiếu thốn. Chúng đã đợi được cho tới khi đám mây bụi lắng xuống và sự sống xanh bắt đầu nảy nở trở lại.

Trái Đất lúc này như được sinh ra một lần nữa. Khi không còn khủng long, những con Eutheria bước vào thời kỳ cực thịnh của mình. Chúng nhanh chóng phát triển bùng nổ. Chỉ trong vòng 10 triệu năm đầu tiên của Kỷ Tân sinh (Cenozoic), Eutheria đã tiến hóa thành 130 chi và 4.000 loài động vật có vú khác nhau.

 

 

Sự phân kỳ này bây giờ mới đẩy nhánh động vật gặm nhấm và động vật linh trưởng ra xa khỏi nhau trên gốc cây sự sống. Cho đến khi một nhánh tiến hóa của Eutheria trở thành chuột và một nhánh khác trở thành loài người, chúng ta đã không có bất kỳ sợi dây liên kết nào với loài chuột trong khoảng thời gian hơn 50 triệu năm.

Về cơ bản, linh trưởng và loài gặm nhấm đã chia sẻ những không gian sống, nguồn thức ăn và lãnh thổ tách biệt nhau trên Trái Đất. Trong khi tổ tiên của loài người đang ở Châu Phi, thì tổ tiên của loài chuột đang ở đâu đó, một vùng đất nằm giữa Đông Nam Á và Ấn Độ. Cả hai đã sống những cuộc đời tách biệt, hạnh phúc mà không làm phiền gì đến nhau.

Mọi chuyện lại một lần nữa thay đổi vào khoảng 10.000 năm trước, trong giai đoạn cuối của kỷ băng hà cuối cùng. Mối quan hệ giữa chuột và người mới bén rễ trở lại sau 50 triệu năm, từ một thời kỳ chuyển giao quan trọng của nền văn minh: Sự xuất hiện của những xã hội nông nghiệp.

Ngày đó, trên một vùng đất được gọi là Lưỡi liềm màu mỡ (Fertile Crescent), kéo dài từ lãnh thổ Israel ngày nay, qua Liban, Syria rồi ngược xuống Iraq về phía Vịnh Ba Tư, một nhóm người trước đây chỉ biết săn bắn, hái lượm thì giờ bắt đầu biết trồng trọt và thuần hóa động vật.

Khi con người biết mình có sức mạnh cải tạo thiên nhiên, họ đã từ bỏ lối sống du mục, đứng lại và tự biến mình thành trung tâm của vũ trụ. Tại những nơi mà con người dừng chân mọc lên vô số ngôi làng.

Ban đầu chỉ là những nơi trú ẩn bằng đá thô sơ, cho bản thân và cho gia súc, dần dần chúng trở thành những ngôi nhà, chuồng trại và những công trình xây dựng có chức năng. Chẳng hạn với việc trồng cấy ngũ cốc theo mùa, những ngôi làng sẽ cần một kho dự trữ, trong đó chứa lương khô, các loại hạt, và cả cỏ cho súc vật.

Cũng trong khoảng thời gian lịch sử này, những con chuột đang trên đường của chúng di cư về phía tây từ Ấn Độ. 

Chuột đã bám chân loài người, chúng chui vào đồ đạc, làn giỏ, đi lậu vé trên xe ngựa, tàu thuyền để tới khắp các lục địa trên thế giới.

Chúng đã bắt gặp những ngôi làng đầu tiên của con người ở Lưỡi liềm màu mỡ. Vốn là những sinh vật gặm nhấm phải đào hang, lẩn trốn và ăn bất cứ thứ gì tìm được trên mặt đất như một vận may, ánh mắt những con chuột đã sáng lên khi thấy làng mạc của con người.

Chúng coi đó là cả một thiên đường, nơi có những kho ngũ cốc cứ hết lại đầy, những "dinh thự" bằng gỗ và đá thô sơ đã chừa lại nhiều ngóc ngách cho lũ chuột lẩn trốn. Và quan trọng nhất, với tốc độ và kỹ năng đã được tích lũy qua hàng triệu năm tiến hóa, chuột có thừa thời gian để chạy trước khi loài linh trưởng to xác vụng về phát hiện ra mình và bổ lưỡi rìu của họ xuống.

Trong những năm đầu của nền văn minh nông nghiệp, con người chỉ có thể nhìn lũ chuột trộm ngũ cốc của mình mà gần như không thể làm gì – ít nhất là trước khi loài mèo được thuần hóa và những kiến thức cơ khí đầu tiên giúp con người tạo ra được chiếc bẫy.

Với khả năng sinh sôi nảy nở, chuột đã tận dụng được khoảng thời gian vàng đó để thiết lập khu định cư chung với loài người, tự biến chúng từ một loài hoang dã trở thành chuột nhà.

Kể từ đó, những con chuột đã bám chân loài người và di cư tới bất cứ đâu. Chúng chui vào đồ đạc, làn giỏ, đi lậu vé trên xe ngựa, tàu thuyền. Khi con người phát triển nền nông nghiệp của mình từ Trung Đông qua Tây Nam Âu, những tuyến đường giao thương đã mang cả loài chuột tới Địa Trung Hải rồi sang tới Bắc Phi.

Không khó để tưởng tượng khi Columbus tìm ra Châu Mỹ, ông cũng mang theo cả một đàn chuột trên tàu Santa Maria và giới thiệu chúng đến với tân thế giới.

 

Ở phía đông, một nhánh tiến hóa khác của loài chuột đã tìm được tới nền văn minh nông nghiệp thứ hai ở Trung Quốc. Sau đó, chúng cũng đã đi cùng những người thương nhân tới Nga rồi qua Châu Âu.

Chỉ trong vòng một thiên niên kỷ, chuột đã thành công bám chân con người để đi tới mọi vùng đất trên Trái Đất. Nhanh chóng, chúng ta có thể tìm thấy chuột ở bất cứ đâu, từ thành thị cho tới nông thôn, trên tất cả các lục địa, ở độ cao 4.750 mét, xa về phía bắc ở Biển Bering, tiến về phía nam như các vùng đảo cận Nam Cực.

Bất cứ khi nào con người xây một khu định cư cho mình, họ cũng đang xây dựng một ngôi nhà cho loài chuột. Số lượng chuột trên thế giới hiện đã lên tới hơn 20 tỷ con. Và sẽ  không quá bất ngờ nếu một ngày, các công ty diệt chuột rồi cũng phải mở chi nhánh trên Sao Hỏa. Đó là tương lai khi các chuyến tàu liên hành tinh khởi hành mỗi ngày và lũ chuột lại tìm ra một cái lỗ để lậu vé.

Chỉ cần bám lấy bước chân của con người, chuột đã dùng chiến thuật đơn giản đó, để trở thành loài động vật có vú thành công thứ hai trong toàn bộ lịch sử sự sống tiến hóa trên Trái Đất.

 

Mặc dù đạt được tới sự thành công rực rỡ bên trong giống loài của mình, trong phần lớn lịch sử của nền văn minh, chuột không được con người coi trọng. Hãy nhìn vào cách mà con người đặt tên cho chúng, "mouse" trong Tiếng Anh hay danh pháp khoa học của loài chuột nhà "Mus musculus" đều bắt nguồn từ "mūṣ" - trong tiếng Phạn có nghĩa là "ăn trộm".

Những con chuột trộm ngũ cốc của con người, chúng phá hoại mùa màng, đồ đạc và nhà ở. Cũng bởi vậy mà chuột luôn bị con người xua đuổi và tìm cách trừ diệt. Trong quá trình đó, loài người đã tìm thấy một đồng minh cho mình, những con mèo. Mèo được nhiều nền văn minh cổ đại tôn sùng, chẳng hạn như trong văn hóa Ai Cập, cũng chính bởi chúng đã giúp con người xua đuổi chuột.

Thế nhưng, ít người biết ở một giai đoạn hiếm hoi của nền văn minh Đông Phương, chuột cũng đã từng được sùng bái –dù chỉ là vì nỗi sợ hãi. Trong văn hóa Trung Quốc và Việt Nam, chỉ có hổ và chuột được gọi là "lão" và "ông" (Ông Tý).

Đó là bởi cả hai loài này đều có thể giết người. Trong khi hổ chỉ tấn công những người thợ săn hoặc nhóm người riêng lẻ, chuột cắn phá mùa màng có thể đưa cả một làng, một bộ tộc vào nạn đói. Do vậy, trước mỗi mùa vụ, người dân thường phải sắm lễ ra đồng để cúng ông chuột.

Trong 12 con giáp, chuột cũng là loài đứng đầu, trên cả trâu – loài gia súc đại diện cho sự ấm no và thịnh vượng. Người dân Đông Phương từng coi trọng chuột và gán cho chúng những đức tính như thông minh, lanh lợi. Khả năng sinh sôi nảy nở của chuột đại diện cho sự thịnh vượng và phát đạt.

Tuy nhiên, càng về sau này, khi nền sản xuất nông nghiệp càng phát triển, cái đói đã không còn đeo đẳng con người nữa thì chuột cũng mất dần vị thế bị e dè, kính sợ. Từ các đức tính tốt, chuột bắt đầu bị coi là biểu tượng cho những thói hư tật xấu như sự tinh ranh, lười lao động, tâm lý đục khoét, moi móc và tham ô…

Sự kỳ thị loài chuột kéo dài cho mãi tới tận thế kỷ 18, khi một trào lưu kỳ lạ xuất hiện ở Nhật Bản, rồi sau đó lan dần sang các nước Phương Tây. Được gọi là "The fancy mouse", một số thương nhân người Nhật Bản đã lai ghép các dòng chuột nhà với nhau để tạo ra những con chuột có bộ lông và màu mắt độc đáo, rồi họ bán chúng sang Châu Âu.

Trào lưu này nhanh chóng được người dân Phương Tây yêu thích, đặc biệt là ở Anh trong thời kỳ Victoria. Người dân thích nuôi những con chuột "fancy" làm cảnh bởi sự nhỏ nhắn, xinh xắn của chúng. Nuôi chuột không tốn quá nhiều không gian, thời gian và chúng cũng có giá thành tương đối rẻ.

Những con chuột thậm chí khá thông minh. Chúng có thể nhận ra chủ nhân thông qua giọng nói và mùi hương. Chúng sẽ mừng khi gặp bạn - người cho chúng ăn mỗi ngày và sẽ phục vụ bạn bằng những màn trình diễn vui mắt như chạy trên bánh xe hoặc đuổi nhau xung quanh lồng.

Nuôi chuột cũng tương đối sạch. Những con vật này biết đi tiểu đúng chỗ. Và chúng tự mình chải chuốt bộ lông đến nỗi bạn không cần tắm cho chúng.

Nhưng đặc biệt hơn cả, chuột có khả năng sinh sản rất nhanh, điều này cho phép những người nuôi chuột cảnh có thể tùy ý phối giống cho chúng, nhằm tạo ra những con chuột có màu lông và màu mắt độc đáo cho riêng mình.

Ở Nhật Bản, một nhà buôn tiền tên là Chobei Zenya đã viết hẳn một cuốn sách hướng dẫn người nuôi chuột tạo ra những cá thể có màu sắc khác nhau, từ đen, trắng, be cho tới màu sô cô la, tử đinh hương và chuột đốm…

Trào lưu nuôi chuột cảnh nở rộ đến nỗi vào cuối thế kỷ 19, nước Anh còn thành lập cả một câu lạc bộ chuột quốc gia. Họ cũng có những buổi trình diễn được coi là cuộc thi hoa hậu dành cho loài chuột, trong đó, những con chuột đẹp, độc và lạ nhất sẽ dành được ngôi vị danh giá là "Best in Show".

Không khó để hình dung trào lưu nuôi chuột cảnh cuối cùng đã lan sang Tân thế giới. Ở phía bên kia Đại Tây Dương, nó nhanh chóng được chấp nhận bởi người dân Mỹ. Và đây là lúc mà số phận của những con chuột này thay đổi.

Năm 1902, tại một trang trại nhân giống chuột cảnh ở Massachusetts, người ta có thể thấy cả 10.000 con chuột đang sống trong những chiếc hộp gỗ đầy rơm, được cho ăn yến mạch và bánh quy giòn.

Chủ nhân của chúng là Abbie EC Lathrop, một giáo viên 34 tuổi, phải về hưu sớm vì bệnh thiếu máu. Cô sau đó đã chuyển sang nghề nuôi chuột cảnh. Chính quyết định của Lathrop, không lâu sau, đã thay đổi số phận của cô vĩnh viễn. Và cả số phận của những con chuột cũng thay đổi, khiến con người bây giờ phải có cái nhìn khác về loài động vật gặm nhấm này.

 

Chuyện là ở gần khu trang trại của Lathrop ở Massachusetts có dinh thự của Benjamin Bussey, một thương gia nông dân yêu nước. Bussey sau khi chết đã hiến tặng toàn bộ dinh thự này của mình cho Đại học Harvard, và họ đã chuyển công năng của nó thành một viện nghiên cứu mang tên Bussey.

Đầu thế kỷ 20, Viện Bussey được điều hành bởi William Castle, người được mệnh danh là nhà di truyền học đầu tiên của nước Mỹ. Castle khi đó đang muốn kiểm tra định luật di truyền của Mendel trên động vật có vú. Ngay lập tức, ông nhận ra những con chuột cảnh trong trang trại của Lathrop là đối tượng hoàn hảo giúp mình thực hiện điều đó.

Đến đây phải nói một chút về định luật Mendel. Nó được giáo sĩ, nhà khoa học người Áo Gregor Johann Mendel công bố lần đầu tiên vào năm 1865, sau một quá trình nghiên cứu kéo dài 10 năm trên hơn 37.000 cây đậu và kiểm tra khoảng 300.000 hạt của chúng.

Có thể bạn vẫn nhớ thí nghiệm kinh điển này trong sách giáo khoa sinh học lớp 9: Cho một cây đậu Hà Lan thuần chủng hạt vàng, trơn lai với một cây đậu Hà Lan thuần chủng hạt xanh, nhăn. Ở thế hệ F1 đầu tiên, ta sẽ thu được toàn bộ đậu là hạt vàng trơn.

Tiếp tục cho các cây đậu F1 tự thụ phấn hoặc giao phấn với nhau, F2 thu được sẽ có tỉ lệ phân li kiểu hình 9 vàng trơn: 3 vàng nhăn: 3 xanh trơn: 1 xanh nhăn.

Đó chính là những gì Mendel đã làm để đúc kết ra được 3 định luật di truyền mang tên ông: Quy tắc Mendel thứ nhất gọi là Quy tắc đồng dạng, Quy tắc Mendel thứ hai – Quy tắc phân ly và Quy tắc Mendel thứ ba – Quy tắc phân ly độc lập.

Các định luật này ngày nay được coi là cột mốc nền tảng cho ngành di truyền học. Và những đóng góp của Mendel trong sinh học được ví như công lao của Newton đối với lĩnh vực vật lý.

Thế nhưng, trở lại những năm cuối thế kỷ 19 và đầu thế kỷ 20, nhiều nhà khoa học cùng thời với Mendel không công nhận những gì mà ông ấy đã phát hiện. 

Họ cho rằng Mendel chỉ là một giáo sĩ làm khoa học theo lối nghiệp dư, và những thí nghiệm của ông đã đơn giản hóa quá mức các giả thuyết di truyền, khi chỉ sử dụng thực vật thuần chủng với rất ít các cặp tính trạng.

Bên ngoài thực tế, di truyền là một thứ gì đó phức tạp hơn rất nhiều. Một tính trạng như màu da, chiều cao hay bất kỳ biến dị tự nhiên nào khác cũng đều được quy định bởi nhiều gen tương tác với nhau.

Vì vậy, nếu các nhà khoa học lặp lại thử nghiệm của Mendel trên động vật có vú tự nhiên, họ sẽ chẳng thu được kết quả lai nào có ý nghĩa, ngoài một tập hợp tính trạng lộn xộn, ngẫu nhiên và ghi đè lên nhau.

Nếu muốn kiểm tra định luật Mendel trên động vật có vú, các nhà khoa học phải tạo ra được những loài động vật thuần chủng, với mỗi tính trạng được quy định bởi một gen cụ thể. Đó chính là ý định của William Castle, khi ông nhìn sang trang trại chuột cảnh của Lathrop.

Năm 1902, Viện Bussey đã ký hợp đồng với Lathrop, đặt chuột của cô nhằm mục đích lai tạo. Số lượng nhiều đến nỗi Lathrop phải tính giá theo cân. Thật may mắn, trang chuột của cô đủ khả năng cung cấp số lượng đặt hàng lớn mà  Castle yêu cầu. 

Thế nhưng, trong suốt 6 năm, công việc lai tạo chuột không có mấy tiến triển, do bản thân Castle không chỉ tập trung vào chuột, ông còn lai tạo thêm đủ các loài động vật, từ cú, diều hâu, mèo, thỏ, cho đến chồn hôi. Viện  Bussey ngày đó chẳng khác gì một sở thú thu nhỏ.

Năm 1908, Castle giao lại việc lai tạo chuột cho Clarence Cook Little, khi đó mới chỉ là một sinh viên năm 2 tới thực tập. Theo chỉ dẫn của Castle, Little đã lao vào lai tạo các giống chuột thuần chủng. 

Công việc khá tẻ nhạt, chỉ là cho từng cặp chuột giao phối cận huyết với nhau, đánh dấu và ghi lại từng thế hệ con cái của chúng. Little sau đó chọn ra những con cái và đực khỏe mạnh nhất trong mỗi lứa và cho chúng tiếp tục giao phối với nhau.

Đó là tất cả những gì mà chàng trai trẻ phải làm trong 2 năm thực tập của mình tại Viện Bussey. Nhiều nhà khoa học khác đã nghi ngờ nỗ lực của cả Little và  Castle. Họ không chắc việc cho lũ chuột liên tục loạn luân với nhau qua nhiều thế hệ sẽ đạt được kết quả gì?

Nhưng cuối cùng thì thành quả ngọt ngào cũng đến. Năm 1909, những con chuột của Little đã đạt tới độ giống nhau hoàn hảo giữa các thế hệ. Nghĩa là các cặp chuột loạn luân không những sinh ra cả một đàn chuột giống hệt nhau, mà còn giống hệt với thế hệ bố mẹ.

Little gọi đó là chuột DBA (dilute brown non-agouti). Những con chuột này sau đó được công nhận là giống chuột thuần chủng đầu tiên trên thế giới. Nhờ đó mà  Clarence Cook Little cũng ghi tên mình vào lịch sử, trở thành cha đẻ của chuột thí nghiệm. 

Sự nghiệp của ông cũng bắt đầu từ những con chuột này mà cất cánh. Chúng giúp Little trở thành một trong những nhà nghiên cứu ung thư nổi danh, sau đó trở thành hiệu trưởng trường đại học trẻ nhất ở Hoa Kỳ khi mới 33 tuổi. 

Trong sự nghiệp khoa học của mình, Little tiếp tục lai tạo ra những giống chuột thí nghiệm thuần chủng nổi tiếng khác, ví dụ như dòng C57BL, năm 2002 đã đại diện cho loài chuột tham gia vào dự án giải toàn bộ trình tự gen của con người, và các dòng chuột thí nghiệm vẫn được sử dụng cho tới tận ngày nay bao gồm B6, B10, C3H, CBA và BALB/c.

Các dòng chuột mà Little lai tạo đều lấy từ trang trại chuột cảnh của Lathrop ở Massachusetts. Điều thú vị là bản thân Lathrop trong quá trình hợp tác với Viện Bussey cũng đã trở thành một nhà khoa học.

Cô sử dụng những con chuột của mình để nghiên cứu ung thư và đã công bố ít nhất 10 bài báo khoa học trên tạp chí Journal of Experimental Medicine and the Journal of Cancer Research. Con số thậm chí có thể cao hơn, vì thời đó vai trò của phụ nữ trong khoa học chưa được coi trọng, kết quả là họ thường không được viết tên vào công trình nghiên cứu mình có đóng góp.

Có thể nói, việc Clarence Cook Little tạo ra những con chuột thuần chủng đã cách mạng hóa cách loài người làm khoa học, đặc biệt là trong lĩnh vực y sinh. Trước đó, việc làm thí nghiệm trên động vật không thể được chuẩn hóa.

Lý do là vì mỗi phòng thí nghiệm trên thế giới lại sử dụng những mẫu động vật thí nghiệm khác nhau, do họ tự tìm được hoặc lai tạo. Theo lẽ dĩ nhiên, kết quả của họ không thể được so sánh và đối chiếu. 

Việc một phòng thí nghiệm ở Châu Âu công bố kết quả thử nghiệm trên giống chuột của mình, nhưng kết quả đó không thể lặp lại hoặc được kiểm tra bởi một phòng thí nghiệm ở Mỹ là chuyện thường tình.

Nhưng kể từ những thập niên đầu thế kỷ 20, sự ra đời của các dòng chuột thí nghiệm thuần chủng cuối cùng đã xóa nhòa ranh giới đó. 

Nếu các phòng thí nghiệm sử dụng cùng một giống chuột thuần chủng, dù ở bất cứ đâu trên thế giới, họ cũng có thể dễ dàng so sánh và lặp lại các thí nghiệm của nhau. Điều này giúp nguyên tắc kiểm tra chéo giữa các nhà khoa học được đảm bảo.

Hơn nữa, càng được sử dụng rộng rãi, các nhà khoa học càng nhận thấy chuột chính là loài động vật thí nghiệm hoàn hảo. Như đã nói, chuột là loài động vật có vú chia sẻ tới 85% gen mã hóa protein với con người. Chúng vì vậy cũng có giải phẫu, chức năng sinh lý và di truyền tương tự chúng ta, từ cơ chế tạo máu, tiêu hóa, hô hấp cho đến hệ thống tim mạch.

Điều này có nghĩa là những thí nghiệm trên chuột sẽ có kết quả giống với thí nghiệm lâm sàng trên người hơn là ruồi giấm hoặc giun tròn, những động vật trước đó từng thống trị các phòng thí nghiệm.

Tất nhiên, bạn có thể nói chó, lợn hoặc khỉ thậm chí còn có bộ gen gần với chúng ta hơn chuột. Nhưng vấn đề với các loài động vật lớn này là bạn không thể nuôi chúng với số lượng lớn trong nguồn tài nguyên hạn chế. Với chuột thì ngược lại, chỉ cần 1 mét vuông trang trại là bạn có thể nuôi được 3.000 con chuột/năm.

Chuột là động vật thí nghiệm hoàn hảo, bởi chúng có chi phí chăm sóc rẻ, vòng đời ngắn, sinh sản nhanh và chia sẻ nhiều đặc điểm giải phẫu, chức năng sinh học với con người.

Một lợi thế nữa của chuột là chúng có khoảng cách thế hệ ngắn. Trung bình, chỉ 10 tuần sau khi được sinh ra, những con chuột đã đủ trưởng thành để sinh sản và đẻ ra lứa chuột tiếp theo. Mỗi con chuột cái sau đó có thể đẻ từ 5-10 con mỗi lứa, và các lứa sát nhau đến nỗi chúng gần như không cần nghỉ ngơi giữa các thai kỳ liên tiếp.

Chuột đẻ liên tục cho phép các nhà khoa học tiếp tục lai tạo chúng và kiểm soát được các đặc điểm lai, tạo ra các giống thuần chủng. 

Mỗi con chuột cái có thể đẻ từ 5-10 con mỗi lứa, liên tục và gần như không cần nghỉ ngơi sau thai kỳ.

Với kỹ thuật gen, những con chuột thậm chí còn được cá biệt hóa hơn nữa. Các nhà khoa học thường chỉnh sửa chuột với các mẫu hình gen mang bệnh của con người, từ béo phì, tiểu đường, cho tới ung thư và Alzhiemer…

Đặc biệt là các căn bệnh liên quan đến lão hóa, các nhà khoa học rất thích sử dụng chuột, bởi tuổi thọ của chúng tương đối ngắn. Chỉ cần mất 6 tuần để chúng đạt tới tuổi dậy thì, 5-6 tháng để đạt tới tuổi trưởng thành xã hội. Sau đó, cứ mỗi ngày của chuột tương đương với 34,8 ngày của con người. Một tháng của chúng tương đương với 3 năm của chúng ta.

Ngược lại, một tháng của con người chỉ giống như một ngày của chuột sống trong phòng thí nghiệm. Những con chuột giống như được tua nhanh thời gian, cho phép chúng ta nhìn thấy điều gì sẽ xảy ra với tương lai của chính mình.

Chuột - kể từ khi được con người sử dụng trong khoa học - đã giúp chúng ta trả lời nhiều câu hỏi quan trọng, chẳng hạn như: "Tại sao chúng ta lại già đi?", "Ung thư sinh ra từ đâu?", "Làm thế nào để chống lại tất cả những điều đó?".

Chúng đóng góp vào mọi lĩnh vực nghiên cứu, từ độc chất học, quái thai, ung thư thực nghiệm, lão khoa, nghiên cứu tim mạch, miễn dịch học, di truyền miễn dịch, nha khoa, thực nghiệm ký sinh trùng cho đến nghiên cứu dinh dưỡng và hành vi.

Một thống kê của Quỹ Nghiên cứu Y Sinh cho thấy chuột đã đồng hành với con người trong 75 khám phá đoạt giải Nobel Y học, và con số sẽ còn tiếp tục tăng hơn nữa khi chuột vẫn thống trị mô hình động vật trong các phòng thí nghiệm trên thế giới.

Vậy là chuột đã đi một hành trình dài, từ loài dịch hại, kẻ thù truyền kiếp của con người đến chỗ trở thành đồng minh và những người bạn của chúng ta trong khoa học. Ngày nay, khi bạn bước vào bất kỳ phòng thí nghiệm y sinh nào trên thế giới cũng có thể bắt gặp những con chuột được hết mực nuông chiều.

Chúng được phục vụ những bữa ăn dinh dưỡng, được ngủ nghỉ đầy đủ, được giáo dục (trong một số trường hợp những con chuột được dạy làm toán và giải mê cung), thỉnh thoảng những con chuột còn được cho chơi đùa tập thể để duy trì mối liên kết xã hội. 

Thế nhưng, đằng sau màn hào quang về cuộc sống đáng mơ ước ấy là những hi sinh không thể kể siết của loài chuột. Chúng đang phải nhận vào cơ thể những hóa chất không xác định, những chất lỏng sau này được kỳ vọng sẽ trở thành thuốc hoặc vắc-xin cho con người.

Những con chuột tham gia vào thử nghiệm chất gây nghiện thì phải ăn cả cocain, thông thường, các nhà khoa học sẽ pha thuốc phiện vào nước đường và cho chúng uống. Chuột tham gia vào thử nghiệm thần kinh thường xuyên bị chích điện, để kiểm tra khả năng phản ứng với kích thích tiêu cực.

Một số thí nghiệm yêu cầu các nhà khoa học phải mổ não những con chuột để cấy vào bên trong đó những điện cực. Và cả những con chuột mô hình cho bệnh ung thư, chúng phải được cấy vào những tế bào ác tính của con người, hoặc bị kích thích bằng cách nào đó để tự nhiên mắc bệnh.

 

 

Giúp con người làm khoa học, cái giá mà những con chuột này phải trả là mạng sống của chính mình.

Giống các loài động vật thí nghiệm khác, tất cả những con chuột sau khi kết thúc nghiên cứu đều phải bị tiêu hủy. Các nhà khoa học đã thiết kế một quy trình an tử, để cái chết của những con chuột này diễn ra một cách nhẹ nhàng nhất.

Đầu tiên, chúng sẽ được đưa vào một chiếc hộp kín. Nhà khoa học sẽ xả vào đó thuốc mê hoặc khí CO2 để khiến lũ chuột ngất lịm đi. Sau đó, họ tóm đuôi con chuột và nhấc ra ngoài. Đây là lúc một kỹ thuật đặc biệt được sử dụng.

Được gọi là cervical dislocation, nhà khoa học thực hiện nó bằng cách đè một cây bút bi hoặc đũa qua gáy chuột. Kế đó, họ đẩy cây đũa về phía trước, trong khi kéo đuôi con chuột về phía sau. 

Mục đích là để làm gãy xương cột sống của chuột, ngắt kết nối giữa não bộ với phần còn lại của cơ thể chúng một cách nhanh chóng và không đau đớn.

Cuối cùng, con chuột sẽ được mổ để thu thập lại các nội tạng như gan, thận, ruột non, xương đùi, xương chày, hộp sọ và cột sống. Chúng được đưa vào một lọ nhựa có đánh dấu, đông lạnh để phục vụ các nghiên cứu tiếp sau này.

Xác chết rỗng còn lại của chuột được đổ vào một túi nhựa rồi ném vào thùng rác để xử lý như các mẫu rác sinh học khác của phòng thí nghiệm.

Trung bình, một nghiên cứu sinh trong phòng thí nghiệm sinh học sẽ phải giết một con chuột thí nghiệm mỗi ngày. Đôi khi, con số có thể lên tới vài chục con. Cá biệt trong đại dịch COVID-19, có những phòng thí nghiệm phải giết hàng trăm con chuột chỉ trong một ngày.

Đối mặt với những quyết định an tử chuột đó không bao giờ là dễ dàng. Các sinh viên khi mới vào nghề thường bị ám ảnh và cảm thấy tội lỗi khi phải giết chuột thí nghiệm.

Nhưng ngay cả với những nhà khoa học đã có thâm niên trong nghề, những người đã giết hàng trăm cho tới hàng ngàn con chuột trong sự nghiệp của mình, đó vẫn là một quy trình hết sức lạnh lùng và mang lại cho họ một cảm giác nặng nề.

Trung bình mỗi ngày, một nghiên cứu sinh trong phòng thí nghiệm sinh học sẽ phải an tử cho một con chuột thí nghiệm. Điều đó nghĩa là họ đã phải giết hàng ngàn con chuột trong sự nghiệp của mình. Dù cảm xúc đã chai sạn nhưng an tử những con vật này không bao giờ là một điều dễ dàng.

Đó là lý do tại sao bản thân việc an tử chuột cũng trở thành một hướng nghiên cứu trong khoa học y sinh. Một số nhà khoa học đấu tranh cho phúc lợi động vật thí nghiệm khuyến cáo các phòng thí nghiệm nên hạn chế sử dụng quy trình làm ngạt với CO2, bởi các quan sát dựa trên nhịp tim, hành vi, và ánh mắt cho thấy điều này có thể khiến chuột bị hoảng loạn như một người chết đuối.

Sử dụng thuốc an thần hoặc thuốc gây mê được coi là phương pháp giảm nhẹ hơn trong quy trình an tử chuột. Tuy nhiên, nhược điểm của các phương pháp này là chúng có giá thành khá đắt đỏ. Trong một số nghiên cứu, an tử chuột phải đảm bảo thu thập được mẫu sạch, điều chỉ có thể được thực hiện thông qua kỹ thuật bẻ cổ cervical dislocation, sau đó cắt đầu chuột.

Những tiểu cơ quan organoid này được coi là lối thoát cho việc sử dụng động vật thí nghiệm.

Một hướng nghiên cứu khác đang được các nhà khoa học quan tâm, đó là phát triển các mô hình thí nghiệm organoid, hay tiểu cơ quan, nhằm thay thế cho động vật thí nghiệm.

Các organoid thường chứa tất cả các tế bào chức năng của một nội tạng hoặc cơ quan, vì vậy, có thể phản ứng với các loại thuốc giống như cách nội tạng của cơ quan người phản ứng với thuốc. Chúng vốn được ví như những trái tim, lá phổi hoặc thậm chí bộ não thu nhỏ.

Tuy nhiên, các organoid dù được phát triển đến đâu cũng chỉ giống như những mảnh ghép lego của một cơ thể chưa hoàn hảo. 

Trước khi chúng ta có thể ghép chúng lại với nhau để tạo thành một mô hình thí nghiệm hoàn chỉnh – điều có thể mất hàng thập kỷ thậm chí cả thế kỷ nữa - thì những con chuột, những chiếc ống nghiệm có đuôi, vẫn là phiên bản hoàn hảo nhất mà nền khoa học của con người có thể dựa vào.

Cho đến ngày những mô hình organoid được phát triển thành công, nền khoa học của con người vẫn phải dựa vào những thí nghiệm trên chuột.

Điều đó có nghĩa là, trong khi bạn đọc bài viết này, trên thế giới vẫn đang có 25 triệu con chuột tiếp tục làm việc miệt mài bên trong các phòng thí nghiệm của con người. Để đến cuối ngày, khi cánh cửa phòng thí nghiệm cuối cùng đóng lại và trước khi nhà khoa học cuối cùng trở về nhà, 330.000 con chuột trong số đó đã phải trải qua quy trình an tử. 

Chúng nằm lại trong 330.000 chiếc túi nhựa. Rồi ngày mai, sẽ lại là 330.000 con chuột nữa, bên trong 330.000 chiếc túi nhựa khác. 

Đó chính là sự hi sinh của loài chuột để phục vụ cỗ máy khoa học đang vận hành không ngừng nghỉ của loài người – thứ đang giúp chúng ta chống lại bệnh tật, gia tăng tuổi thọ và xây dựng một nền văn minh phát triển thịnh vượng hơn.

Cafebiz