Nếu lực hút Trái Đất là yếu tố quyết định, làm thế nào các phi hành gia trên Trạm Vũ trụ Quốc tế (ISS) có thể ăn uống thoải mái trong môi trường vi trọng lực mà không bị nghẹn hay trào ngược lên mũi? Lời giải đáp cho bí ẩn này nằm ở một cơ chế tự động tuyệt vời của cơ thể người có tên “nhu động”.
Nỗi sợ hãi của kỷ nguyên không gian thuở sơ khai
Quay ngược thời gian về thập niên 60, khi giới khoa học thời bấy giờ từng lo ngại rằng con người không thể nuốt, hoặc sẽ bị nghẹn đến ná thở trong môi trường thiếu vắng trọng lực. Mọi chuyện chỉ thực sự bước sang trang mới vào sứ mệnh lịch sử Mercury-Atlas 6 năm 1962.
John Glenn bước vào khoang tàu Friendship 7 để trở thành người Mỹ đầu tiên bay vòng quanh quỹ đạo Trái Đất trong sứ mệnh Mercury-Atlas 6, vào ngày 20 tháng 2 năm 1962 - Ảnh: NASA/Space Frontiers/Getty Images.
Khi đó, phi hành gia John Glenn đã chứng minh các chuyên gia hoàn toàn sai lầm khi ông ăn thành công món "sốt táo" (applesauce) được bóp ra từ một chiếc tuýp kim loại. "Nó giống như việc cho họ dùng thức ăn trẻ em đựng trong tuýp kem đánh răng vậy", Vickie Kloeris, quản lý Phòng thí nghiệm Hệ thống Thực phẩm Không gian của NASA, giải thích.
Sự kiện đắt giá này đã đưa John Glenn trở thành người Mỹ đầu tiên ăn trong không gian, trực tiếp mở ra cánh cửa hy vọng cho các sứ mệnh khám phá vũ trụ dài ngày của nhân loại.
Nhu động - Hệ thống băng chuyền sinh học vô hình
Khoa học đã đi rất xa kể từ thử nghiệm của ông John Glenn năm nào. Thức ăn của phi hành gia ngày nay đa dạng với nhiều thứ thịt, hạt và trái cây, nhưng suy cho cùng: họ vẫn phải nhai và vẫn sẽ phải nuốt. Và đó là lúc cơ chế “nhu động” kỳ diệu của cơ thể phát huy tác dụng.
Khái niệm "nhu động" không phải là sự rơi tự do của thức ăn, mà là những đợt co thắt và giãn nở nhịp nhàng, có dạng sóng của các cơ trơn trong hệ tiêu hóa. Quá trình này diễn ra một cách xuyên suốt từ thực quản, dạ dày, ruột non, đại tràng và kết thúc ở hậu môn.
Ảnh động mô tả nhu động một cách đơn giản.
Cơ chế hoạt động của "chiếc băng chuyền sinh học" này vô cùng tinh vi: Khi thức ăn đã được nhai đi vào thực quản, các lớp cơ trơn sẽ co lại ở phía trên để ngăn thức ăn trào ngược, đồng thời thư giãn ở phía dưới khối thức ăn. Hành động phối hợp này tạo ra một lực đẩy một chiều có hệ thống, ép thức ăn di chuyển xuống dạ dày một cách hoàn hảo.
Điều cốt lõi của quá trình này là nó được điều khiển tự động bởi hệ thần kinh ruột, đặc biệt là đám rối thần kinh myenteric, và nó hoạt động hoàn toàn độc lập với trọng lực. Đó chính là lý do bạn vẫn có thể nuốt nước cái "ực" một cách trơn tru ngay cả khi đang trồng chuối trên Trái Đất, hay khi đang lơ lửng trôi nổi giữa không gian.
Vai trò thầm lặng ở ruột và những rối loạn bất ngờ
Sau khi nhu động ở thực quản hoàn thành xuất sắc khâu "nuốt", thức ăn tiếp tục đi vào dạ dày và ruột. Tại dạ dày, nhu động co thắt mạnh mẽ để nghiền nát thức ăn, trộn chúng với dịch vị axit để tạo thành một hỗn hợp gọi là dưỡng trấp (chyme). Khi chúng đi vào ruột non, các làn sóng co bóp lúc này có nhiệm vụ tiếp tục nhào trộn để các enzyme tiêu hóa phân giải chất dinh dưỡng giúp cơ thể hấp thu vào máu. Ở một người khỏe mạnh bình thường, tần suất nhu động ruột dao động từ 5-20 lần mỗi phút.
Tuy nhiên, "chiếc băng chuyền" này không phải lúc nào cũng hoạt động trơn tru. Đôi khi cơ thể sẽ gặp phải các rối loạn:
Tăng nhu động ruột: Khi tần suất và cường độ co bóp vượt mức sinh lý, thức ăn sẽ di chuyển quá nhanh qua đường tiêu hóa. Hệ quả là ruột không kịp hấp thụ nước và dưỡng chất, gây ra những cơn đau quặn bụng, sôi bụng và tiêu chảy.
Giảm nhu động ruột: Ngược lại, nếu nhịp co bóp chậm hơn bình thường, thức ăn và chất cặn bã sẽ bị ứ đọng, gây chướng bụng, đầy hơi và táo bón.
Để duy trì nhịp độ nhu động khỏe mạnh, các chuyên gia y tế khuyến cáo bổ sung nhiều chất xơ (rau xanh, ngũ cốc nguyên hạt), uống đủ 1,5 - 2 lít nước mỗi ngày, kết hợp vận động thể chất và tránh căng thẳng.
Khi trọng lực vắng mặt: Những "tác dụng phụ" dở khóc dở cười
Trở lại với môi trường vũ trụ, dù nhu động giúp phi hành gia nuốt thức ăn dễ dàng, nhưng khi thức ăn đã nằm trong dạ dày, việc thiếu vắng lực hút Trái Đất bắt đầu tạo ra các rắc rối.
Trên Trái Đất, trọng lực giúp phân tách rõ ràng: giữ thức ăn/chất lỏng ở đáy dạ dày và đẩy khí (nhẹ hơn) lên trên, cho phép con người ợ hơi dễ dàng. Nhưng trên không gian, mọi thứ bên trong dạ dày lại lơ lửng, hòa trộn thành một hỗn hợp sền sệt giữa chất lỏng và khí.
Phi hành gia Leland Melvin, chuyên gia sứ mệnh STS-129, ngắm nhìn một bong bóng nước lơ lửng giữa không gian trong tàu con thoi Atlantis - Ảnh: NASA.
Theo thông tin từ Space Centre, khi phi hành gia cố gắng ợ để giải phóng khí, chất lỏng cũng sẽ bị tống ngược lên theo, tạo ra hiện tượng "ợ ướt". Đây là lý do thú vị giải thích vì sao nước ngọt có gas lại được xem là "kẻ thù" của phi hành gia và thường bị cấm trong thực đơn ngoài vũ trụ.
Sự kỳ diệu của cơ thể người
Nhìn chung, Nhu động (Peristalsis) là minh chứng sống động nhất cho thấy thiết kế sinh học của con người tinh vi và có khả năng thích ứng đáng kinh ngạc đến mức nào, ngay cả trong những môi trường mà quá trình tiến hóa chưa từng dự trù tới. Cơ thể chúng ta vốn dĩ đã là một cỗ máy phi thường, không chỉ để duy trì sự sống hằng ngày mà còn được trang bị sẵn sàng cho những chuyến du hành xa xôi nhất của nhân loại.
