Tại sao cồn được dùng để bảo quản các mẫu vật?

Nếu dùng quá nhiều cồn thì có gây ảnh hưởng gì tới mẫu vật không?

Nếu đã từng nhìn thấy nhãn cầu nguyên sơ hoặc một sinh vật đã chết được giữ trong bình thủy tinh tại phòng thí nghiệm hoặc viện bảo tàng, thì hẳn là bạn đã biết khả năng bảo quản tuyệt vời của cồn. Tên chính thức của kỹ thuật đó là bảo quản bằng chất lỏng. Các nhà khoa học đã dựa vào nó từ những năm 1600 để bảo tồn các mẫu vật. Nếu được làm đúng cách, nó có thể duy trì một mẫu vật lên đến hàng trăm năm.

Giáo sư Bill Carroll tại Đại học Bloomington, bang Indiana (Mỹ) lý giải: "Nói nôm na thì cồn giống như một chất độc đối với các loại vi sinh vật gây thối rữa". Ví dụ như nồng độ cồn khoảng 14% trong rượu vang có thể giúp trì hoãn sự phát triển của vi khuẩn trong nhiều năm (nhiều loại rượu vang cũng chứa thêm chất bảo quản như lưu huỳnh).

Một con cá mập đầu búa được bảo quản trong cồn ở Bảo tàng Lịch sử Tự nhiên ở Berlin, Đức.

Nhưng phương pháp này hoạt động như thế nào? Katherine Maslenikov, người quản lý bộ sưu tập cá tại Bảo tàng Burke ở Seattle (Mỹ), cho biết việc bảo quản các vật chất hữu cơ khác, chẳng hạn như DNA, mô hoặc thậm chí toàn bộ động vật, đòi hỏi nồng độ cồn cao hơn.

Ví dụ, Maslenikov có thể lấy mẫu cá, loại bỏ một số mẫu mô để phân tích DNA và tiêm vào cá một lượng formalin (một dung dịch khí formaldehyde hòa tan trong nước) để ngăn chặn các quá trình sinh học bên trong, chẳng hạn như phản ứng enzyme và sự suy thoái mô.

Sau đó, cô ấy có thể nhúng mẫu cá vào lọ 70% cồn, 30% nước. Đối với việc lưu trữ lâu dài, 70% dường như là con số kỳ diệu.

Maslenikov cho biết: "Có đủ nước trong dung dịch để các mô được ngậm nước, giúp động vật hoặc mẫu vật giữ được hình dạng và có đủ cồn để ngăn chặn nấm mốc, vi khuẩn phát triển".

Cồn ở nồng độ thậm chí cao hơn, ví dụ như ethanol 95%, hoạt động như một chất khử nước, có nghĩa là nó loại bỏ và thay thế nước trong tế bào, mô hoặc mẫu toàn bộ cơ thể bằng rượu.

Việc thiếu nước gây ra những thay đổi đối với các protein nhạy cảm với nước. Chúng mở ra, hoặc biến dạng và cứng lại ở vị trí bên cạnh nhau, cố định hình dạng của mẫu vật.

Theo một nghiên cứu năm 2013 trên tạp chí PLOS One, kỹ thuật này là một cách phổ biến để bảo quản DNA.

Có thể khó quyết định tỷ lệ phần trăm rượu sẽ sử dụng. Quá nhiều hoặc quá ít có thể ảnh hưởng đến hình dạng và độ mềm dẻo của mẫu, hoặc thậm chí làm giảm khả năng bảo quản mẫu trong dung dịch.

Nồng độ cồn cao được sử dụng để khử nước mẫu sẽ bảo quản mẫu vật đó. Nhưng Maslenikov cho biết, quá trình này cũng có thể khiến mẫu vật bị co lại (do mất nước) và giòn (do các protein cứng lại). Đôi khi điều đó không sao cả, tất cả phụ thuộc vào những gì bạn đang cố gắng giữ gìn. Trong khi đó, một mẫu vật có thể xấu đi nhanh chóng nếu nó giữ lại quá nhiều nước.

"Nếu một sinh vật có đủ nước trong các mô của chúng, nó có thể làm loãng cồn. Nếu điều này xảy ra, nồng độ cồn có thể không đủ mạnh để tiêu diệt các vi sinh vật ẩn náu có thể ẩn náu sâu hơn trong mẫu vật, ở đâu đó giống như ruột của mẫu động vật nguyên con. Những vi khuẩn bị bỏ sót có thể phân hủy mẫu vật. Đây là lý do tại sao điều quan trọng là phải thay cồn khoảng 24 giờ sau khi ngâm sinh vật, bởi vì nó làm tăng nồng độ cồn của dung dịch", Christopher Rogers, phó giáo sư tại Trung tâm Nghiên cứu Sinh thái và Khảo sát Sinh thái tại Đại học Kansas (Mỹ), cho hay.

Khi nói tới việc sử dụng cồn như một chất bảo quản, giáo sư Carrol cho biết, nồng độ cồn phù hợp sẽ giúp ức chế vi sinh vật nhưng không phá hủy cấu trúc tế bào của mẫu vật.

• Tại sao một thìa vật chất trong một ngôi sao neutron lại có thể nặng tới 100 triệu tấn?
• Vì sao loài động vật có "mũi thở" như cá voi lại ngủ được dưới nước?
• Vì sao thống trị địa cầu hàng trăm triệu năm, nhưng khủng long không thể phát triển trí thông minh như con người?