Bên trong "phòng mổ dã chiến" của loài kiến: Có bác sĩ, thuốc kháng sinh và một phác đồ cắt cụt chi

Tóm tắt kỳ trước:

Bên dưới những tán rừng thảo nguyên tưởng chừng yên bình ở Bờ Biển Ngà, lại đang diễn ra một cuộc chiến tranh khốc liệt giữa hai loài sinh vật nhỏ bé: Kiến Megaponera analis và mối Macrotermes bellicosus.

Trong hàng triệu năm, kiến Megaponera đã coi mối và ấu trùng mối M. bellicosus là những bữa ăn hàng ngày của chúng. Mỗi ngày, loài kiến được mệnh danh là những "chiến binh Matabele" này sẽ tổ chức từ 3 đến 5 đợt tấn công vào tổ mối M. bellicosus.

Các đợt đột kích tập trung vào lúc mặt trời mọc và mặt trời lặn thu hút từ 300-500 con kiến tham gia cùng lúc. Nhưng để chiếm được kho ấu trùng mối, đoàn quân khiến Megaponera sẽ phải đối mặt với một thử thách lớn: Mối lính.

Những con mối lính M. bellicosus có thân hình to lớn, hàm răng chắc khỏe có thể xé đôi cơ thể kiến Megaponera, cắn đứt chân hoặc vỡ hàm chúng. Giống như những cuộc chiến tàn khốc của loài người, không phải con kiến Megaponera nào cũng có thể rời chiến trường một cách lành lặn.

Nhưng cũng chính tại khoảnh khắc này, các nhà khoa học đã quan sát thấy một hành vi mà họ chưa từng thấy trong thế giới động vật: Những con kiến đang vận chuyển thương binh của chúng. Cảnh tượng trông giống như cuộc sơ tán từ sông Marne của liên quân Pháp trong Thế chiến I, nơi đoàn xe cứu thương đầu tiên của loài người được phát minh.

Giống với loài người, kiến đã học được rằng cứu trợ thương binh là hoạt động cần thiết trong chiến tranh. Các nhà côn trùng học cho biết kiến Megaponera bị thương trên chiến trường, thường mất từ 1-2 chân, nếu tự đi về tổ sẽ có tỷ lệ tử vong lên đến hơn 32%.

Nhưng nếu chúng nằm im để những con kiến khác đưa về tổ, tỷ lệ tử vong của kiến thương binh sẽ giảm xuống còn xấp xỉ 0%. Những con kiến này sau đó sẽ được chữa trị và nghỉ ngơi tại tổ. Chỉ sau 24 tiếng đồng hồ, chúng đã có thể khôi phục gần như hoàn toàn khả năng đi lại và có thể tiếp tục tham gia vào các cuộc đột kích mới vào tổ mối.

Mặc dù vậy, không phải tự nhiên mà những con kiến Megaponera có thể đạt được tốc độ hồi phục nhanh đến vậy. Giáo sư Erik T. Frank, một nhà côn trùng học đến từ Đại học Wuzburg, Đức cho biết bí quyết của loài kiến nằm trong chính những "phòng phẫu thuật" dã chiến của chúng.

Sau khi những con kiến bị cụt chi trở về tổ, chúng sẽ được chăm sóc bởi một đội ngũ "bác sĩ phẫu thuật". Giống như những bác sĩ quân y trong Thế chiến I của loài người, kiến cũng đã nghiên cứu được một phác đồ cắt cụt và bảo tồn chi hoàn hảo. Không những vậy, chúng còn biết khử trùng và chăm sóc vết thương cho đồng loại.

Không quá khi nói, chính những cuộc chiến tranh với loài mối đang giúp kiến có được nền y tế tương đương với chính loài người sau Thế chiến I. Bên dưới thế giới động vật, nếu để có một loài nào đó sở hữu nền y tế tương đương với con người, thì đó chắc hẳn phải là loài kiến.

"Bếp của người bán thịt"

Nếu để chọn ra một khoảng thời gian trong lịch sử, mà ở đó, các ca phẫu thuật cắt cụt chi được thực hiện nhiều nhất thì đó chính là 4 năm của Thế chiến thứ nhất, từ năm 1914 đến năm 1918.

Sự lan rộng của một cuộc chiến tổng lực và toàn diện tại Châu Âu, cùng với sự xuất hiện của các loại vũ khí có độ sát thương chưa từng thấy là nguyên nhân chính tạo ra giai đoạn đau thương và mất mát này.

Lấy một ví dụ để thấy, những khẩu súng trường hiện đại nhất được quân đội Napoleon sử dụng trong trận Waterloo năm 1815 chỉ có thể nhồi đạn từ miệng nòng và bắn được 4 phát/phút. Nhưng chưa đầy một thế kỷ sau đó, cuộc chạy đua vũ trang ở Châu Âu đã cho ra đời những cỗ súng máy liên thanh với tốc độ bắn lên tới 600 phát/phút để phục vụ Thế chiến I.

Các mảnh đạn thường xé nát chi của binh lính một cách không thương tiếc, làm vỡ xương ở phía trong cánh tay hoặc cẳng chân của họ. Mảnh đạn, bom mìn và pháo thường tạo ra các vết gãy xương phức tạp mà các bác sĩ trên chiến trường ở thời điểm đó chỉ có thể chỉ định cắt cụt.

Không thể có lựa chọn điều trị bảo tồn nào khác, bởi trong Thế chiến I loài người chưa hề có thuốc kháng sinh. Nếu không đoạn chi ngay lập tức, vết thương của các binh sĩ chắc chắn sẽ dẫn tới hoại tử.

Thống kê cho thấy cứ 10 binh sĩ bị thương liên quan đến xương trong trong Thế chiến I thì có 4 người phải cắt cụt. Con số là hơn 42.000 binh sĩ ở Anh, 50.000 binh sĩ Pháp và 67.000 binh sĩ Đức. Tổng cộng, 500.000 binh sĩ phải cắt cụt chi ở cả hai chiến tuyến.

Trên hầu hết các mặt trận, số lượng ca cắt cụt chi nhiều đến nỗi các bác sĩ đã phải thực hiện những ca đại phẫu trên nhiều thương binh cùng lúc. Họ được đưa tới những lán trại được mệnh danh là "bếp của người bán thịt":

Để tiết kiệm thời gian - một thực tế là ca phẫu thuật diễn ra càng nhanh thì khoảng cửa sổ xảy ra nhiễm trùng sẽ càng hẹp - các bác sĩ trong vai "người bán thịt" sẽ dùng một lưỡi dao cực kỳ sắc để cắt qua khớp xương gần nhất trên vết thương của của bệnh binh. Thủ thuật được đặt biệt danh là "máy chém", vì các bác sĩ sẽ chỉ cần một đường cắt duy nhất và không phải mất thời gian cưa qua xương của những thương bệnh binh này.

Khi thời gian cắt cụt được rút ngắn xuống tối đa, tỷ lệ nhiễm trùng cũng giảm xuống tối thiểu. Dẫu vậy, số ca tử vong liên quan đến phẫu thuật đoạn chi trong giai đoạn đầu của cuộc chiến vẫn lên tới 33%. Nghĩa là cứ 3 thương binh đến "bếp của người bán thịt" thì sẽ có 1 người không qua khỏi.

Nhiễm trùng vẫn là kẻ giết người dã man nhất bên trong các bệnh viện dã chiến đầu thế kỷ 20. Cho đến khi, một bộ đôi bác sĩ tìm ra cách chiến thắng được vi khuẩn.

Cách loài người kiểm soát nhiễm trùng trong Thế chiến I

Chúng ta biết Chiến tranh thế giới thứ nhất còn được mệnh danh là "Chiến tranh chiến hào" vì đây là lần đầu tiên trận địa và các chiến hào được đưa vào sử dụng. Những đội hình phòng thủ và tấn công theo hình ô vuông được thay bằng đội hình tản mát bên dưới lòng đất.

Không còn thành quách và pháo đài nữa, trận địa lúc này là các hào giao thông với dây thép gai, ụ súng máy và các bãi mìn ở phía trước. Chiến tranh chiến hào thiên về phòng thủ, khó tấn công nên diễn biến rất chậm chạp. Hai bên thường giằng co nhau và chủ yếu đạt tới chiến thắng nhờ vào sức chịu đựng bền bỉ thay vì tiêu hao lực lượng.

Phân tích cho thấy, những chiến hào có thể giúp cơ hội sống của binh lính tăng lên tới 90% khi phải đối mặt với hỏa lực hạng nhẹ và pháo kích. Thế nhưng, nó lại là câu chuyện hoàn toàn khác đối với các binh sĩ đã bị thương.

Một khi cắt cụt chi và phải lưu trú trong những đường hào chật chội, ẩm thấp, nhiễm trùng gần như là điều không thể tránh khỏi. Thủ phạm chính của các vết nhiễm trùng dẫn tới tử vong khi đó cho binh sĩ là Clostridium perfringens, một chủng vi khuẩn kỵ khí gram dương, thường dẫn tới một tình trạng gọi hoại tử khí – vi khuẩn tạo ra khi trong mô hoại tử, hình thành nên các bọng nước hoại tử trên da bệnh nhân, phát ra tiếng kêu lụp bụp khi ấn vào.

Mọi chuyện chỉ thay đổi sau khi bộ đôi bác sĩ Alexis Carrel người Pháp và nhà hóa sinh Henry Dakin người Anh được cử tới chiến trường Pháp để tìm ra cách chống lại nhiễm khuẩn.

Đó là năm 1916, nghĩa là 12 năm trước khi Alexander Fleming tìm ra penicilin, không có thuốc kháng sinh, loài người chỉ có thể sử dụng các dung dịch khử trùng để rửa vết thương khi họ muốn phẫu thuật.

Các dung dịch như axit carbonic hoặc iốt đã được sử dụng nhưng Darkin nhận thấy rằng nếu chúng được đổ trực tiếp lên vết thương sẽ gây tổn hại cho cả tế bào sống của người bệnh. Ngoài ra, một số chất khử trùng cũng mất hiệu lực khi tiếp xúc với huyết thanh của con người.

Để tìm ra một chất khử trùng hiệu quả hơn, Dakin đã thử nghiệm hơn 200 hợp chất trên mô người và vi khuẩn. Cuối cùng, ông đã tìm ra được sodium hypochlorite (NaClO), một hợp chất thích hợp để rửa vết thương cho những người lính phải cắt cụt chi.

Khi dùng để rửa vết thương, clo trong NaClO phản ứng với nước để tạo thành axit hypochlorous (HClO). Axit này có tác dụng kháng khuẩn mạnh trong cả mô sống của con người. Thực tế, bạch cầu trung tính của cơ thể cũng sinh ra một lượng nhỏ thành axit hypochlorous (HClO) để tiêu diệt vi khuẩn và virus.

HClO sau đó được chuyển giao cho bác sĩ Carrel, người đang trực tiếp chữa trị cho các thương binh Pháp phải cắt cụt chi trên chiến trường. Ông nhận thấy rằng nếu ông có thể tạo ra một hệ thống ống cao su đục lỗ luồn sâu vào vết thương hoại tử của thương binh, sau đó băng nó lại bằng vải thấm. HClO được truyền nhỏ giọt qua ống cao su này để rửa vết thương sau khoảng 3-4 tiếng đồng hồ, thì vi khuẩn hoại tử sẽ được kiểm soát.

Kỹ thuật sau đó được đặt tên theo cả 2 nhà khoa học, gọi là "Phương pháp Carrel-Dakin". Nó đã làm giảm tỷ lệ nhiễm trùng xuống thấp nhất có thể, cứu lấy mạng sống và cả chân tay cho hàng chục ngàn binh sĩ trong thế chiến thứ nhất.

Loài kiến hóa ra cũng có "Phương pháp Carrel-Dakin" cho riêng mình

Quay trở lại với chiến trường của loài kiến. Trong một nghiên cứu mới đăng trên tạp chí Current Biology, các nhà khoa học đã quan sát thấy kiến dường như cũng đang tổ chức được những bệnh viện dã chiến cho riêng mình. Chúng cũng có một phương pháp kiểm soát nhiễm khuẩn và cắt cụt chi hiệu quả, đến mức chính các nhà khoa học cũng phải kinh ngạc.

"Kiến có khả năng chẩn đoán vết thương, xem vết thương có bị nhiễm trùng hay vô trùng và điều trị vết thương đó trong thời gian dài", giáo sư Erik Frank tại Đại học Würzburg cho biết. "Nếu có một hệ thống y tế nào có thể sánh ngang được với kiến thì đó chính là hệ thống y tế của con người".

Chúng ta đã biết các cuộc chiến của kiến Macrotermes với mối M. bellicosus có tỷ lệ thương vong cực kỳ lớn. Khoảng một phần ba những con kiến lính Macrotermes nhỏ, những con làm nhiệm vụ tấn công tổ mối và đánh giáp lá cà với mối lính M. bellicosus cuối cùng sẽ bị mất từ 1-2 chân.

Những con kiến thương binh này sẽ được đồng đội của chúng cấp cứu và đem về tổ, trong một hành vi lần đầu tiên được quan sát thấy ở côn trùng. Nhưng sau khi về tổ, chúng sẽ được chăm sóc và phục hồi ra sao?

Để có được câu trả lời, nhóm nghiên cứu của giáo sư Frank đã đưa những con kiến Macrotermes này vào một mô hình thí nghiệm thu nhỏ. Ông xây dựng một chiến trường nhân tạo trong nhà dành cho lũ kiến. Sau khi cố tình làm bị thương một số con kiến, bằng cách cắt cụt chân của chúng, giáo sư Frank sẽ đánh dấu những con kiến này bằng chất chỉ thị màu.

Sau đó, toàn bộ tổ kiến được theo dõi 24/24 bằng camera hồng ngoại, cho phép các nhà khoa học nhìn từ trên cao và xuyên vào trong tổ của chúng. Quá trình theo dõi cho thấy những con kiến bị thương sau khi về tổ đã nhận được sự chăm sóc ngay lập tức của đồng đội.

Những con kiến đóng vai bác sĩ sẽ sử dụng một "phương pháp Carrel-Darkin" của riêng chúng để khử khuẩn vết thương cho kiến bị cụt chân. Đầu tiên, con "kiến bác sĩ" sẽ dùng hàm và chân trước giữ chi cụt của con kiến thương binh lên. Sau đó, chúng liên tục liếm xung quanh chi cụt trong nhiều phút đồng hồ.

Việc điều trị này xảy ra thường xuyên trong vòng 30 phút sau khi những con kiến mất chân được đưa về tổ. Giáo sư Frank cho biết bằng cách liếm vết thương, kiến có thể giảm tỷ lệ nhiễm trùng của đồng loại xuống dưới 10%.

Đúng vậy, kiến cũng có thể bị nhiễm khuẩn và vi khuẩn hay gây tử vong cho kiến nhất là Pseudomonas aeruginosa. Nếu một con kiến bị mối cắn cụt chân và tự bò về tổ, vết thương tiếp xúc với tác nhân gây bệnh này sẽ dẫn đến tỷ lệ tử vong gần 90%.

Ngay cả sau khi chúng được cấp cứu về tổ an toàn nhờ đồng loại, nếu không được chữa trị bằng cách liếm láp, tỷ lệ tử vong của kiến sau 24 giờ vẫn lên tới 80%.

Nước bọt của loài kiến rõ ràng là một loại dung dịch Dakin của riêng chúng. Giáo sư Frank đã tiến hành phân tích và tìm thấy hơn 100 chất kháng khuẩn và protein có trong nước bọt của kiến Macrotermes, thứ giải thích tại sao chúng có thể điều trị vết thương cắt cụt chi hiệu quả đến vậy.

Nhưng sự kì diệu trong nền y tế của loài kiến chưa dừng lại ở đó.

Những con kiến đóng vai bác sĩ phẫu thuật, chúng có một phác đồ cắt cụt chi hoàn hảo

Khi tiếp tục nhìn vào "phòng mổ dã chiến" của loài kiến, giáo sư Frank phát hiện những con côn trùng nhỏ bé này còn có được trí tuệ y khoa tuyệt đỉnh cỡ nào. Giống như các bác sĩ trong Thế chiến I đang cắt cụt chi bằng thủ thuật "máy chém", kiến cũng có khả năng đánh giá vết thương để quyết định xem chúng nên dùng phác đồ điều trị nào với thương binh của mình.

Cụ thể, nếu những con kiến chỉ bị thương ở xương chày, phần chân dưới tương đương với từ đầu gối trở xuống, kiến sẽ chỉ sử dụng miệng của chúng để làm sạch vết thương liên tục cho đồng loại, mà không quyết định cắt cụt chân.

Chỉ riêng việc liếm vết thương ở xương chày đã cho phép kiến tăng được tỷ lệ sống sót của thương binh từ 15% lên 75%.

Thế nhưng, nếu những con kiến thương binh có vết thương ở xương đùi, ngay lập tức, "bác sĩ" của chúng biết những con kiến này sẽ cần cắt cụt chi. Những con kiến phẫu thuật ngay lập tức dùng hàm cắn liên tục vào khớp trên vị trí bị thương của đồng loại, cho đến khi nó rời hẳn ra.

Thủ thuật này tương tự với phẫu thuật "máy chém" mà các bác sĩ của loài người sử dụng trong Thế chiến I. Giáo sư Frank cho biết nếu không cắt cụt mà chỉ liếm vết thương ở xương đùi, chỉ có khoảng 40% kiến thương binh sẽ sống sót. Nhưng nếu được điều trị theo phác đồ cắt cụt, tỷ lệ này lập tức tăng lên 90%.

Rõ ràng, lũ kiến biết làm toán và chúng, bằng cách nào đó sau hàng triệu năm tiến hóa, đã biết khi nào thì nên cắt cụt chi của đồng loại mình.

Giáo sư Frank giải thích: "Trong chấn thương xương chày, huyết tương của kiến chảy đến vết thương của chúng ít bị cản trở. Nghĩa là vi khuẩn có thể xâm nhập nhanh hơn vào máu của chúng. Trong khi chấn thương xương ở đùi, tốc độ lưu thông máu ở chân kiến chậm lại, giúp chúng có thời gian để phẫu thuật".

Trung bình, những cuộc phẫu thuật đoạn chi của kiến kéo dài khoảng 40 phút. Nếu dùng 40 phút đó để phẫu thuật xương chày, việc điều trị với kháng sinh sẽ bị chậm trễ. Do đó, kiến có thể bị nhiễm khuẩn và chết trước khi ca cắt cụt hoàn thành.

Trong các thí nghiệm cắt cụt xương chày cho kiến, giáo sư Frank nhận thấy tỷ lệ sống của những con kiến này không tăng lên là bao. Rõ ràng, lũ kiến đã tích lũy được kiến thức y học cho mình để biết khi nào thì nên dùng phác đồ điều trị nào.

Cần phải nói rằng kiến không phải là loài động vật duy nhất có hành vi y tế. Trong một lĩnh vực nghiên cứu gọi là "Zoopharmacognosy", ghép từ zoo ("động vật"), pharma ("thuốc") và gnosy ("biết"), các nhà khoa học từng nghiên cứu hiểu biết của nhiều loài động vật về việc điều trị bệnh tật.

Họ đã phát hiện ra một số loài gấu, hươu, nai sừng tấm và vượn lớn có thể ăn những cây thuốc có tác dụng chữa bệnh. Khỉ đầu chó ở Ethiopia từng bị bắt gặp ăn lá cây để chống lại giun dẹp ký sinh gây ra bệnh sán.

Trong khi đó, loài khỉ nhện lông cừu ở Brazil còn biết sử dụng thuốc tránh thai tự nhiên khi chúng có thể ăn một số loại cây để tăng hoặc giảm khả năng thụ thai theo ý muốn. Vượn cáo mang thai ở Madagascar có kinh nghiệm gặm lá me, lá sung và vỏ cây để hỗ trợ việc tiết sữa. Ngay cả loài voi ở Kenya cũng biết ăn lá của một số loài cây để hỗ trợ quá trình sinh đẻ.

Vào tháng 5 vừa rồi, các nhà nghiên cứu cũng phát hiện một con đười ươi đều tiên biết sử dụng lá thuốc đắp lên vết thương hở để điều trị nhiễm khuẩn. Tuy nhiên, tất cả các hành vi y tế của động vật kể trên đều chỉ là tự điều trị theo kinh nghiệm. Chúng không cho thấy được sự tổ chức và phân công rõ ràng như ở loài kiến.

Nền y tế của loài kiến là thứ duy nhất có thể sánh ngang với con người ở thời điểm hiện tại, bởi chúng có kiến y tá kiến làm nhiệm vụ cấp cứu thương binh, có những bác sĩ trong phòng phẫu thuật và có cả những con kiến điều dưỡng làm nhiệm vụ tiết kháng sinh và chăm sóc vết thương sau phẫu thuật cho đồng loại của mình.

"Khi bạn xem các video mà con kiến đưa chân bị thương ra, để một con kiến khác cắn đứt hoàn toàn theo phác đồ điều trị. Sau đó, vết thương mới hình thành lại được một con kiến khác tiếp quản để hoàn tất quá trình làm sạch, bạn sẽ thấy mức độ hợp tác bẩm sinh của loài kiến ấn tượng đến cỡ nào", giáo sư Frank nói.

Chúng ta không biết liệu tiến hóa đã trang bị cho loài kiến những kiến thức y tế này từ bao giờ. Nhưng có một điều rõ ràng, chiến tranh với loài mối đã cho chúng cơ hội để liên tục thực hành trên những con kiến bị mối cắn đứt chân. Giống như loài người đã phát triển được kỹ thuật đoạn chi và kiểm soát nhiễm trùng hiệu quả trong Thế chiến I, có lẽ chính chiến tranh với loài mối đã thúc đẩy nền y tế của loài kiến phát triển, theo một quá trình tiến hóa tương tự.