Bí ẩn 60 năm: Khi giun dẹp bỗng... ngừng học và nỗ lực tái hiện thí nghiệm gây tranh cãi

Câu chuyện bắt đầu vào một mùa đông giá rét tại Boston, khi mặt sông Charles đóng băng cứng. Zachary Kelso, trợ lý nghiên cứu trong phòng thí nghiệm của nhà thần kinh học Sam Gershman tại Harvard, phải dùng búa đập vỡ lớp băng để bắt giun dẹp planarian ngoài tự nhiên. Anh mặc đồ công sở để trông bớt "điên rồ" trước ánh mắt tò mò của người đi đường.

Mục tiêu của anh là giải mã một bí ẩn đã ám ảnh các phòng thí nghiệm thần kinh học hơn nửa thế kỷ: liệu ký ức có thể được truyền từ sinh vật này sang sinh vật khác?

Giun dẹp planarian có khả năng tái sinh phi thường

Thí nghiệm gây chấn động thập niên 1960

Vào những năm 1960, nhà tâm lý học hành vi lập dị James McConnell đã thuyết phục được giới khoa học rằng giun dẹp planarian có thể được huấn luyện theo kiểu phản xạ có điều kiện giống như chó của Pavlov. Ông cho giun tiếp xúc với ánh sáng và sốc điện liên tục, đến khi chúng biết "co mình" mỗi khi đèn flash — dấu hiệu của việc đã học được liên kết.

Nhưng phát hiện gây sốc hơn cả là: ký ức của quá trình huấn luyện này có thể được truyền từ con giun này sang con giun khác thông qua việc ăn thịt đồng loại.

McConnell đã chặt đầu những con giun đã được huấn luyện. Những con mọc lại từ phần đầu vẫn nhớ phản xạ — điều này ông có thể lý giải nhờ não bộ còn nguyên vẹn. Nhưng điều khiến ông sửng sốt là những con mọc lại từ phần đuôi không có đầu cũng nhớ. Ông kết luận rằng ký ức được lưu trữ khắp cơ thể, không chỉ trong não.

Ông tiếp tục xay nhuyễn giun đã huấn luyện và cho những con giun "ngây thơ" ăn. Kết quả: chúng phản ứng với ánh sáng ngay lập tức, như thể đang nhớ lại chứ không phải học lại. McConnell tin rằng ký ức được mã hóa trong cấu trúc RNA và có thể truyền giữa các cá thể.

James McConnell bên logo tạp chí The Worm Runner's Digest

Ngôi sao truyền thông và cú ngã dài

McConnell tận dụng tối đa sự chú ý của truyền thông. Ông xuất hiện trên tạp chí Time, Esquire, lên cả show truyền hình The Steve Allen Show và tự đặt biệt danh "McCannibal" (chơi chữ từ "cannibal" — kẻ ăn thịt đồng loại). Ông nói về một tương lai với "viên thuốc học piano" và "bánh burger giáo sư".

Ông xuất bản toàn bộ nghiên cứu trên The Worm Runner's Digest — tạp chí do chính ông phát hành từ phòng thí nghiệm, được mô tả là "tạp chí Mad Magazine gặp gỡ tạp chí khoa học nghiêm túc". Bìa tạp chí có hình một con giun hai đầu và khẩu hiệu Latinh ignotum per ignotius — đại khái "cái chưa biết được giải thích bằng cái còn chưa biết hơn".

Tuy nhiên, đến giữa thập niên 1960, các nỗ lực tái hiện thí nghiệm bắt đầu cho kết quả không nhất quán. Năm 1965, nhà hóa sinh từng đoạt giải Nobel Melvin Calvin cố tái hiện thí nghiệm của McConnell nhưng thất bại, ngay cả khi có sự hỗ trợ của các trợ lý cũ của McConnell. Đến thập niên 1970, "cơn sốt" ký ức giun dẹp lụi tàn. McConnell đóng cửa phòng thí nghiệm năm 1971 và qua đời năm 1990.

Thử thách của thế hệ mới

Năm 2025, Gershman và đồng nghiệp Maddie Snyder quyết định tái hiện chính xác quy trình huấn luyện giun của Alan Jacobson — một học trò của McConnell, người có các bài báo chặt chẽ nhất trong thời kỳ đó. Họ không thể nào khiến giun "co mình" trước ánh sáng như mô tả trong tài liệu cũ.

Nhóm đã thử đủ mọi cách: các kích thích khác nhau, phân tích video bằng quy trình học máy, thậm chí đến bảo tàng Harvard để xem một chiếc "inductorium" — thiết bị sốc điện cổ điển dùng trong khoa học giun giữa thế kỷ 20. Vô ích.

Kelso tìm được liên lạc của Daniel và Reeva Kimble, đôi vợ chồng nay đã ngoài 90 tuổi từng làm việc trong phòng thí nghiệm McConnell. Họ tin chắc rằng các thí nghiệm năm xưa đã thành công. Tài liệu thời đó cũng ủng hộ niềm tin này — ít nhất 36 phòng thí nghiệm từng báo cáo kết quả tương tự.

Kelso và Snyder bay đến Eugene, Oregon, vừa thưởng thức bánh quy nhà làm vừa quét lại toàn bộ kho lưu trữ The Worm Runner's Digest. Họ còn tự tay bắt giun từ các con suối gần đó. Kelso thậm chí quay lại đúng địa điểm McConnell từng câu giun ở Michigan. Kết quả: 12 chủng giun khác nhau, không một con nào chịu học.

Vì sao giun ngừng học?

Snyder đưa ra giả thuyết rằng có thể McConnell và các cộng sự đã đánh giá hành vi giun thiếu nhất quán, nhầm lẫn những cái "xoay mình" thông thường với phản xạ "co mình" đích thực. Mọi nhà khoa học đều là sản phẩm của thời đại mình — chịu ảnh hưởng từ áp lực tài trợ, bối cảnh xã hội và sự dẫn dắt của một thủ lĩnh có sức hút như McConnell.

Giả thuyết khác cho rằng giun dẹp đã thay đổi sau sáu thập kỷ do ô nhiễm hoặc trôi dạt di truyền, nhưng Gershman thấy điều này khó xảy ra.

Từ góc độ tiến hóa, việc giun không học lại có lý: giun dẹp có khả năng tái sinh mà một mảnh bằng 1/279 con giun gốc vẫn mọc thành con trưởng thành hoàn chỉnh. Bị cắn làm đôi, chúng chỉ việc mọc lại. Vậy ký ức có ích gì với sinh vật "bất tử dưới lưỡi dao" như thế?

Giun dẹp được kích thích mọc thêm đầu ở vị trí đuôi

Ký ức truyền qua RNA: McConnell có thể đã đúng?

Dù giun dẹp là ngõ cụt, ý tưởng truyền ký ức đang quay lại với khoa học — lần này với bằng chứng vững chắc hơn.

• Năm 2018, nhà thần kinh học David Glanzman (UCLA) truyền ký ức thành công giữa các con sên biển Aplysia californica bằng cách tiêm vật liệu di truyền. Kết quả gợi ý một phần ký ức được lưu trong RNA — đúng như McConnell từng khẳng định.
• Năm 2021, nhà di truyền học Coleen Murphy (Princeton) phát hiện giun tròn C. elegans có thể học cách tránh vi khuẩn gây bệnh bằng cách ăn — hoặc chỉ bơi quanh — những con giun đã học được bài học đó. Nhóm xác định được một retrotransposon tên Cer1 dường như "mang ký ức" giữa các cá thể.
• Sau đó, một nhóm tại Viện Khoa học Ấn Độ công bố nghiên cứu cho thấy giun C. elegans đã huấn luyện tiết ra các túi ngoại bào chứa thông tin di truyền, truyền lại "bài học" cho đồng loại.

"Ký ức chuyển giao chưa bao giờ thực sự bị bác bỏ; nó chỉ đơn giản là ngừng chiếm lĩnh trí tưởng tượng khoa học." — Hai nhà sử học khoa học Harry Collins và Trevor Pinch

Bài học cho giới nghiên cứu

Tại Harvard, Gershman đang chuyển hướng từ giun dẹp bí ẩn sang C. elegans — sinh vật đã được chứng minh rõ ràng là có khả năng học. Ông thận trọng lạc quan: "Tôi chỉ hy vọng chúng tôi không rơi vào một hố thỏ khác" — dù một "hố giun" thì gần như chắc chắn.

Câu chuyện của McConnell là lời nhắc nhở về sự cân bằng giữa sự hào hứng và tính nghiêm ngặt. Ông có thể đã đặt cược đúng về bản chất hóa học của ký ức — chỉ chọn nhầm loài giun và cố chấp với bằng chứng không nhất quán. Ông mất danh tiếng, nhưng chính sự nhiệt huyết của ông đã khơi dậy trí tò mò của một thế hệ nhà khoa học khác. Lần này, người kế tục đang đi theo bằng chứng.