Nếu bạn đang làm cha mẹ thì đây chắc chắn là cơ hội tuyệt vời để bạn trở thành một nhà phân tích “chất thải”.
Hàng năm trời phải thay tã và bỉm cho các bé, chắc chắn bạn phải trải qua hàng loạt hình ảnh sống động về “chất thải”: từ những cục cứng nhỏ nhỏ trông như hạt đậu Hà Lan đến hình dáng thuôn dài như một con rắn mịn màng đang nằm trên một vũng nước màu nâu.
Không giống như thời xưa, ngày nay chúng ta không tin rằng có thể dự đoán tương lai từ phân của trẻ em. Nhưng việc tò mò muốn tìm hiểu những hình dạng kỳ lạ kia đến từ đâu lại là một lý do rất chính đáng. Việc cố gắng tìm hiểu những điều diễn ra hàng ngày quanh chúng ta là một trong những thú vui của nghiên cứu khoa học.
Thực hiện nghiên cứu bao gồm David Hu, phó giáo sư cơ khí sinh học và Patricia Yang, tiến sĩ cơ khí, cùng ở Viện Công nghệ Georgia. Họ đã hợp tác với bác sĩ phẫu thuật đại trực tràng Daniel Chu và hai sinh viên năm cuối là Candice Kaminski và Morgan LaMarca, những người đã quay phim và lấy phân bằng tay từ 34 loài động vật có vú ở Vườn bách thú Atlanta để kiểm tra mật độ và độ nhớt của chúng.
Họ nhận thấy rằng phân của động vật ăn cỏ và động vật ăn thịt là khác nhau. So sánh chúng với các thiết bị câu cá thì phân của voi và các loài ăn cỏ sẽ giống như những chiếc phao nhẹ và xốp, còn phân của hổ và động vật ăn thịt lại giống như những viên chì nặng và đặc.
Họ cũng phân loại “chất thải” của động vật ở đây theo mùi hôi từ nặng đến nhẹ, bắt đầu với hổ và tê giác rồi đến gấu trúc. Sự đa dạng trong số lượng loài động vật ở sở thú đã cung cấp cho các nhà nghiên cứu một danh sách dài về hình dạng và kích thước của phân, từ đó giúp các nhà nghiên cứu xác nhận mô hình toán học của họ về thời gian đi đại tiện của động vật.
Họ cũng đặt “chất thải” vào một thiết bị đặc biệt, có thể đo đặc được tính chất của những vật chất vừa lỏng vừa rắn như socola hay dầu gội đầu.
Nghiên cứu cho thấy động vật lớn hơn sẽ có phân dài hơn. Và động vật lớn hơn cũng đại tiện ở tốc độ cao hơn. Ví dụ, một con voi “đào thải” ở tốc độ 6 cm/giây, tức là nhanh gấp 6 lần so với một con chó. Tốc độ đi vệ sinh của con người là khoảng 2 cm/giây.
Tính toán chung quy lại cho thấy thời gian đại tiện ở động vật nói chung là khoảng 12 giây (cộng trừ 7 giây) - mặc dù khối lượng thải ra là khác nhau rất lớn.
Nếu biểu thị thời gian đại tiện dưới dạng đồ thị, sẽ có 66% loài động vật mất từ 5 đến 19 giây. Đây thật sự là một khoảng thời gian ngắn ngủi đáng bất ngờ đối với việc đại tiện của động vật, từ loài voi có khối lượng phân lên đến 20 lít đến loài chó chỉ vỏn vẹn có 10 ml. Vậy làm thế nào mà động vật cỡ lớn có thể đại tiện ở tốc độ cao như vậy?
Câu trả lời được tìm thấy là do một lớp chất nhầy cực mỏng bao phủ thành ruột già. Lớp niêm mạc này chỉ mỏng ngang bằng tiết diện của một sợi tóc người, vì vậy mà họ chỉ có thể đo lường chúng bằng cách theo cách chúng bay hơi. Mặc dù rất mỏng, nhưng lớp phủ này rất trơn, ít nhớt hơn 100 lần so với phân.
Trong quá trình đi vệ sinh, phân di chuyển giống như một cái phích đặc. Vì vậy, trong điều kiện lý tưởng, chiều dài và đường kính của phân sẽ được xác định bởi hình dạng trực tràng và ruột già. Một trong những phát hiện lớn của nghiên cứu là phân phân bố dài hơn chiều dài từ đầu ruột già đến cuối trực tràng.
Kết hợp giữa chiều dài và đặc tính của chất nhờn, các nhà nghiên cứu đã có một câu chuyện vật lý về cách đại tiện diễn ra. Động vật lớn hơn có phân dài hơn, nhưng cũng có lớp chất nhờn dày hơn, cho phép chúng đạt vận tốc đi ngoài cao hơn ở cùng một áp suất.
Nếu không có lớp niêm mạc này, có lẽ việc đi vệ sinh sẽ không thực hiện được. Và sự thay đổi chất nhầy này có thể gây ra một số bệnh như táo bón mãn tính và thậm chí là nhiễm trùng do vi khuẩn C. difficile trong đường tiêu hóa.
Không chỉ là thỏa mãn trí tò mò đơn thuần, nghiên cứu này còn có một số ứng dụng rất thực tiễn. Những dữ liệu phân tích về đại tiện sẽ giúp thiết kế tã lót cho các phi hành gia. Các phi hành gia hiện đang bị hạn chế thời gian ở ngoài không gian do những loại tã lót hiện tại chưa đáp ứng kịp nhu cầu.
Nghiên cứu còn cho thấy một thực tế là toán học và vật lý có thể được ứng dụng ở khắp mọi nơi, thậm chí là trong bồn cầu nhà bạn.
