Vì sao cồn được dùng để bảo quản các mẫu vật lịch sử?

Nhà báo sức khỏe và môi trường Donavyn Coffey tại bang Kentucky (Mỹ) cho hay, cồn thường được dùng trong kỹ thuật "bảo quản bằng chất lỏng" tại phòng thí nghiệm hoặc bảo tàng. Các nhà khoa học đã sử dụng nó từ những năm 1600 để bảo quản các mẫu vật được tìm thấy.

Theo Bảo tàng lịch sử tự nhiên Mỹ, nếu thực hiện đúng cách, cồn có thể giúp duy trì một mẫu vật 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).

Katherine Maslenikov, người quản lý bộ sưu tập các loài cá tại Bảo tàng Burke ở Seattle (Mỹ) cho biết, việc bảo quản các vật chất hữu cơ khác - chẳng hạn như DNA, mô tế bào hoặc thậm chí toàn bộ cơ thể các loài động vật - sẽ đòi hỏi nồng độ cồn cao hơn. Bà Maslenikov thường sử dụng cồn, đặc biệt là ethanol, để phục vụ quá trình bảo quản lâu dài.

Ví dụ, bà Maslenikov có thể chọn một mẫu cá, lấy ra một số mẫu mô bên trong để phân tích DNA, sau đó tiêm vào con cá này một lượng formalin để ngăn chặn các quá trình sinh học bên trong như phản ứng enzym hoặc sự suy thoái mô. Tiếp theo, bà ngâm mẫu cá này vào lọ dung dịch chứa 70% cồn, 30% nước.

"Đối với quá trình lưu trữ lâu dài, 70% dường như là con số kỳ diệu", bà Maslenikov nói, "Như thế, sẽ có đủ nước trong dung dịch để giúp các mô giữ nước, giúp động vật hoặc mẫu vật giữ được hình dạng, và có đủ cồn để ngăn nấm mốc, cũng như vi khuẩn phát triển".

Nồng độ cồn ở mức cao hơn, ví dụ ethanol nồng độ 95%, sẽ hoạt động như một chất khử nước, tức là nó sẽ loại bỏ và thay thế nước trong tế bào, mô hoặc toàn bộ cơ thể bằng cồn.

Việc thiếu nước sẽ gây ra những thay đổi ở các protein nhạy cảm với nước, chúng biến tính, cứng lại ở các vị trí nối nhau, từ đó cố định hình dạng của mẫu vật. Theo một nghiên cứu năm 2013 trên tạp chí PLOS One, kỹ thuật này là phương thức phổ biến để bảo quản DNA.

Có thể khó quyết định tỷ lệ cồn được sử dụng. Dùng quá nhiều hoặc quá ít có thể gây ảnh hưởng tới hình dạng và độ mềm dẻo của mẫu vật, thậm chí làm giảm khả năng bảo quản mẫu vật trong dung dịch.

Nồng độ cồn cao được sử dụng để khử nước trong mẫu vật sẽ giúp bảo quản mẫu vật đó, nhưng cũng có thể khiến mẫu vật bị co lại do mất nước hoặc trở nên "giòn" do các protein cứng lại. Tuy nhiên, tình trạng của mẫu vật cũng có thể xấu đi rất nhanh nếu nó giữ lại quá nhiều nước.

Christopher Rogers, Phó giáo sư tại Trung tâm Nghiên cứu Sinh thái và Khảo sát Sinh học Kansas, Đại học Kansas, cho biết: Nếu một mẫu vật có đủ nước trong mô, nó có thể làm loãng cồn. Khi điều đó xảy ra, nồng độ cồn có thể không còn đủ mạnh để tiêu diệt các vi sinh vật ẩn náu sâu bên trong mẫu vật, ví dụ như ruột của mẫu động vật nguyên con. Những vi khuẩn bị bỏ sót đó có thể phân hủy mẫu vật.

Ông Rogers nói: "Đây là lý do tại sao điều quan trọng là phải thay cồn khoảng 24 giờ sau khi ngâm mẫu vật, bởi nó sẽ giúp làm tăng nồng độ cồn của dung dịch".

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.