Những tế bào não trong xác người đàn ông trẻ chết trong vụ phun trào núi lửa Vesuvius năm 79 bị thủy tinh hóa sau khi tiếp xúc với tro nóng.
Các nhà nghiên cứu có thể nhìn rõ cấu trúc tế bào não trong vật chất thủy tinh màu đen tìm thấy trong hộp sọ của người đàn ông. Họ mô tả phát hiện mới trong nghiên cứu công bố hôm 2/10 trên tạp chí Plos One hôm 2/10. Đây là bằng chứng bổ sung giúp chứng minh vật chất thủy tinh thực chất là một phần não của người đàn ông. Hiện tượng biến đổi thành thủy tinh là kết quả từ nhiệt cao cực độ và quá trình nguội nhanh.
Mô não của người đàn ông chết trong vụ phun trào núi lửa Vesuvius dưới kính hiển vi. (Ảnh: Pier Paolo Petrone).
"Kết quả nghiên cứu cho thấy quá trình thủy tinh hóa độc đáo xảy ra ở thị trấn Herculaneum, làm đông cứng cấu trúc thần kinh của nạn nhân, bảo quản chúng nguyên vẹn cho tới ngày nay", trưởng nhóm nghiên cứu Pier Paolo Petrone, nhà nhân chủng học ở Đại học Federico II tại Naples, Italy, cho biết.
Herculaneum là thị trấn cổ đại ở chân núi Vesuvius, ngọn núi lửa phun trào dữ dội cách đây 2.000 năm. Đám mây tro và khí nóng gọi là luồng mạt vụn núi lửa chôn vùi Herculaneum và thành phố Pompeii ở kế bên. Đám tro nóng này lập tức phá hủy toàn bộ thị trấn, nhanh chóng nung nóng vật chất hữu cơ. Dù các vật chất như gỗ hoặc thịt bị carbon hóa hay thiêu đốt thành tro, tình trạng chôn vùi nhanh góp phần bảo quản chúng trong tích tắc sau khi trải qua nhiệt độ lên tới 500 độ C.
Trong những trường hợp hiếm hoi, vật chất hữu cơ bao gồm cả mô não. Petrone và đồng nghiệp kiểm tra vật chất thủy tinh màu đen tìm thấy trong hộp sọ bị cháy và nứt vỡ của một người đàn ông khoảng 20 tuổi nằm úp sấp trên giường tại College of the Augustales. Tòa nhà này nằm gần con phố chính của Herculaneum, là tổng hành dinh cho giáo phái của hoàng đế Augustus.
Trước đây, nhóm của Petrone từng phân tích hài cốt các nạn nhân ở Herculaneum và suy đoán những mô cơ thể của họ có thể bốc hơi trong đám mây tro nóng. Đầu năm nay, họ báo cáo phát hiện bộ não bị thủy tinh hóa của người đàn ông 20 tuổi ở Collegium Augustalium. Hiện nay, sử dụng kính hiển vi điện tử quét để quan sát những chi tiết nhỏ nhất của mẫu vật, các nhà nghiên cứu tìm thấy nhiều cấu trúc hình cầu và hình ống dài giống neuron và sợi trục. Với đường kính 550 - 830 nanomet, chúng quá nhỏ để là ống mao dẫn. Cấu trúc hình cầu dường như chứa màng tế bào cũng như protein bên trong, và túi bào giúp vận chuyển protein tới bề mặt tế bào.
Nhóm nghiên cứu cũng sử dụng phương pháp gọi là phổ tán sắc năng lượng tia X để xác định cấu tạo hóa học của vật chất. Họ nhận thấy mẫu vật rất giàu carbon và oxy, chứng tỏ đó là vật chất hữu cơ. Dựa trên nghiên cứu trước đó công bố trên tạp chí JAMA, các nhà nghiên cứu so sánh protein cổ đại với cơ sở dữ liệu về protein trong não người. Họ phát hiện tất cả protein họ tìm thấy đều có trong mô não. Ví dụ, protein mang tên ATP6VIF liên quan tới sự truyền hóa chất gọi là chất dẫn truyền thần kinh qua khớp synapse. Xét theo mật độ protein và vị trí mẫu vật nằm sau hộp sọ, Petrone và đồng nghiệp kết luận đó có thể là một phần thần kinh cột sống và tiểu não, cấu trúc ở gốc hộp sọ liên quan tới vận động và phối hợp.