Thí nghiệm hạt giống Beal bắt đầu mùa thu năm 1879, khi nhà thực vật học William J. Beal chôn 20 chai thuỷ tinh đựng hạt cỏ dại trộn cát ẩm ở một chỗ bí mật trong khuôn viên trường nay là Đại học Michigan State (Mỹ). Cứ sau một khoảng nhiều năm, người ta đào lên một chai và gieo thử xem hạt nào còn nảy mầm. Lần đào gần nhất là năm 2021, tức 142 năm sau, và vẫn có hạt mọc. Thí nghiệm dự kiến kéo dài tới khoảng năm 2100.
Câu hỏi của người nông dân
William James Beal (1833–1924) dạy thực vật học ở trường Cao đẳng Nông nghiệp Michigan, tiền thân của Đại học Michigan State ở East Lansing. Ông thường nghe nông dân than một chuyện: ruộng đã nhổ cỏ sạch, năm sau cỏ lại mọc dày như cũ. Họ hỏi: hạt cỏ nằm trong đất sống được bao lâu?
Câu hỏi nghe đơn giản nhưng không trả lời được bằng một mùa thí nghiệm. Muốn biết hạt sống được bốn mươi năm hay không, phải chờ bốn mươi năm. Beal quyết định làm thí nghiệm theo cách duy nhất có thể: chuẩn bị sẵn nhiều mẫu giống hệt nhau rồi mở dần qua thời gian, mỗi lần một mẫu.
Hai mươi chiếc chai và một chỗ chôn bí mật
Beal chọn khoảng hai mươi loài cây, phần lớn là cỏ dại phổ biến ở ruộng Michigan, mỗi loài lấy 50 hạt. Ông trộn hạt với cát ẩm, cho vào 20 chai thuỷ tinh giống nhau rồi chôn chúc miệng chai xuống dưới để nước mưa không đọng lại bên trong. Chai nằm sâu khoảng nửa mét dưới đất.
Vị trí chôn được giữ bí mật, chỉ người phụ trách thí nghiệm biết và truyền lại cho người kế nhiệm kèm bản đồ. Lý do dễ hiểu: một khuôn viên trường đại học sẽ đổi rất nhiều trong một thế kỷ, chỉ cần một đội thi công đào nhầm là mất cả chuỗi dữ liệu.
Kế hoạch ban đầu là cứ năm năm đào một chai. Nếu giữ nhịp ấy, 20 chai chỉ đủ cho một trăm năm. Những người kế nhiệm Beal đã kéo giãn khoảng cách: từ đầu thế kỷ 20 lên mười năm, rồi từ khoảng năm 1980 lên hai mươi năm, để thí nghiệm sống lâu hơn. Nhờ vậy nó mới chạy được tới ngày nay.
Đào lên thì thấy gì
Mỗi lần đào, nhóm phụ trách làm việc vào ban đêm hoặc sáng sớm, dưới ánh đèn mờ, để hạt không bị kích thích bởi ánh sáng mạnh trước khi gieo. Hỗn hợp cát và hạt được rải lên khay đất đã khử trùng trong phòng trồng cây, rồi họ ngồi chờ, đếm từng mầm nhú lên trong vài tuần.
| Mốc | Diễn biến |
|---|---|
| 1879 | Beal chôn 20 chai hạt giống |
| Những thập kỷ đầu | Nhiều loài còn nảy mầm, rồi số loài giảm dần qua từng lần đào |
| Đầu thế kỷ 20 | Khoảng cách giữa các lần đào tăng lên mười năm |
| Khoảng 1980 | Khoảng cách tăng lên hai mươi năm |
| 2000 | Một chai được đào lên sau 120 năm, vẫn có hạt nảy mầm |
| 2021 | Lần đào gần nhất (lùi một năm vì đại dịch), sau 142 năm vẫn có hạt mọc |
| Khoảng 2100 | Chai cuối cùng dự kiến được đào |
Loài sống dai nhất là một loại cây thuộc chi Verbascum, tiếng Anh gọi là moth mullein, một loài cỏ dại thân cao, hoa vàng. Sau hơn một thế kỷ trong chai cát lạnh dưới đất, hạt của nó vẫn còn khả năng nảy mầm. Phần lớn các loài khác đã ngừng mọc từ nhiều thập kỷ trước.
Kết quả trả lời câu hỏi của nông dân xưa: có những hạt cỏ dại có thể nằm im trong đất hàng chục, thậm chí hơn trăm năm, chờ điều kiện thuận lợi như được cày xới, được ánh sáng chiếu tới, là bật dậy. Các nhà khoa học gọi đó là "ngân hàng hạt giống trong đất".
Những hạt giống chờ lâu hơn nữa
Thí nghiệm Beal đặc biệt vì nó được lên kế hoạch từ đầu và có ghi chép đầy đủ. Ngoài ra còn có những trường hợp hạt cổ được tìm thấy tình cờ rồi đánh thức:
- Hạt sen cổ ở Trung Quốc: những hạt sen tìm thấy ở lòng hồ cạn vùng đông bắc Trung Quốc, được định tuổi khoảng một nghìn năm trở lên, đã nảy mầm khi được nhà khoa học Jane Shen-Miller và cộng sự gieo thử vào thập niên 1990.
- Cây chà là Methuselah: một hạt chà là tìm thấy ở pháo đài Masada (Israel), có tuổi khoảng hai nghìn năm, được gieo năm 2005 và mọc thành cây.
- Cây từ băng vĩnh cửu Siberia: năm 2012, các nhà khoa học Nga công bố đã nuôi được cây Silene stenophylla từ mô quả bị sóc cất trữ trong băng khoảng 30.000 năm. Lưu ý: cây được nuôi từ mô, không phải hạt tự nảy mầm.
Điểm chung: hạt giống không "chết" khi nằm im. Nó giảm trao đổi chất tới mức gần như dừng hẳn, và chờ. Lạnh, khô, thiếu ánh sáng là điều kiện giúp nó chờ lâu.
Những người giữ chai nối nhau
Beal mất năm 1924. Thí nghiệm sống tiếp được là nhờ một chuỗi người phụ trách, mỗi người nhận lại bản đồ vị trí chôn và lịch đào từ người đi trước, rồi trao cho người sau. Lần đào năm 2021 do nhóm của nhà thực vật học Frank Telewski thực hiện.
Đây là kiểu kiên nhẫn đặc biệt: không ai trong chuỗi người ấy thấy được cả thí nghiệm. Beal không thấy kết quả sau năm mươi năm. Người đào năm 2021 không thấy mốc 2100. Mỗi người chỉ giữ một đoạn và tin rằng đoạn của mình nối được với đoạn kế tiếp.
Góc nhìn hôm nay: hạt giống trong vườn nhà và trong đời
Thí nghiệm Beal có mấy bài học dùng ngay được:
- Nhổ cỏ một lần không hết là chuyện bình thường. Đất có sẵn "ngân hàng hạt" tích luỹ nhiều năm. Làm vườn kiểu ít xới đất, phủ gốc bằng rơm, lá khô giúp hạt cỏ cũ nằm yên dưới sâu thay vì bị đưa lên mặt.
- Cất hạt giống đúng cách thì giữ được lâu. Hạt rau ăn thừa sau vụ nên phơi khô, cho vào lọ kín, để nơi mát và tối. Nhiệt độ và độ ẩm thấp là hai thứ làm hạt "ngủ" lâu hơn.
- Chia nhỏ việc dài thành nhiều lần mở. Beal không chờ một kết quả cuối; ông thiết kế để mỗi lần đào đều cho ra một mẩu dữ liệu. Việc dài hơi nào cũng nên có những "chai" nhỏ để mở dọc đường.
Muốn tìm hiểu thêm, trang của Đại học Michigan State có bài giới thiệu và hình ảnh các lần đào. Cũng nên đọc về kho hạt giống Svalbard ở Na Uy, nơi hạt giống cây trồng của nhiều nước được cất trong lòng núi lạnh, như một phiên bản quy mô lớn của ý tưởng Beal.
Câu hỏi thường gặp
Thí nghiệm hạt giống Beal là gì?
Đó là thí nghiệm do nhà thực vật học William J. Beal bắt đầu năm 1879, chôn 20 chai hạt cỏ dại trộn cát ẩm trong khuôn viên nay là Đại học Michigan State. Định kỳ người ta đào một chai lên để kiểm tra hạt còn nảy mầm hay không.
Thí nghiệm Beal bao giờ kết thúc?
Với nhịp hai mươi năm đào một chai hiện nay, chai cuối cùng dự kiến được đào vào khoảng năm 2100. Lần đào gần nhất là năm 2021 và lần kế tiếp dự kiến vào khoảng năm 2040.
Hạt giống sống được bao lâu trong đất?
Tuỳ loài. Trong thí nghiệm Beal, phần lớn loài ngừng nảy mầm sau vài chục năm, nhưng hạt của một loài thuộc chi Verbascum vẫn mọc sau 142 năm. Hạt cất khô, lạnh, tối thường sống lâu hơn hạt để nơi ẩm nóng.
Vì sao cỏ dại nhổ rồi vẫn mọc lại?
Vì trong đất có sẵn rất nhiều hạt cỏ tích luỹ qua nhiều năm, nằm im chờ điều kiện thuận lợi. Khi đất bị cày xới, hạt được đưa lên gần mặt, gặp ánh sáng và nảy mầm. Thí nghiệm Beal ra đời chính để trả lời câu hỏi này của nông dân.
Hạt giống già nhất từng nảy mầm là bao nhiêu tuổi?
Một trường hợp nổi tiếng là hạt chà là khoảng hai nghìn năm tuổi từ pháo đài Masada (Israel), được gieo năm 2005 và mọc thành cây. Trường hợp cây Silene ở Siberia khoảng 30.000 năm được nuôi từ mô quả, không phải hạt tự nảy mầm.
