To như voi hay nhỏ như mèo, tất cả động vật đều đại tiện trong 12 giây: Tại sao lại có nghịch lý vậy?

Ruột già của một con voi dài gấp 10 lần một con mèo, nhưng thời gian đại tiện của chúng thì gần như giống hệt nhau: trung bình 12 giây. Nghịch lý phản trực giác này không chỉ khiến bạn thấy bối rối, mà nó còn làm bực mình cả các nhà khoa học tại Học viện Công nghệ Georgia.

"Làm thế nào mọi động vật có thể đại tiện trong một khoảng thời gian không đổi?", họ đã hỏi câu hỏi này một cách nghiêm túc trong một bài báo đăng trên tạp chí Soft Matter. "Để trả lời câu hỏi này, chúng tôi phải bắt đầu từ việc phân tích phân của chúng".

Vậy hãy xem cách mà họ giải mã bí ẩn.

Giống như bất kể một bài toán khoa học nào, các nhà nghiên cứu phải bắt đầu xác định trong đó các biến số. Thời điểm mà quá trình đại tiện của động vật bắt đầu xảy ra, được gọi là t=0. Các nhà khoa học định nghĩa đó là thời điểm "đầu cục phân thò ra ngoài".

Để đơn giản hóa bài toán đi, họ không xem xét các quá trình đại tiện của các loài động vật như thỏ, trong đó, chúng tạo ra những cục phân dạng viên nhỏ. Các nhà nghiên cứu chỉ xem xét quá trình đại tiện trong đó phân hình trụ và liên tục, giống như điều mà con người vẫn thường làm với một đường tiêu hóa khỏe mạnh.

Biến số tiếp theo là mỗi cục phân dài bao nhiêu? Họ mặc định chúng dài bằng chiều dài của trực tràng. Nhưng không chỉ có vậy, phân có chất nhầy, và một biến số nữa cần đưa vào là chất nhầy.

Đó là những chất bôi trơn không thể thiếu của quá trình nhu động ruột. Chất nhầy thì có độ dày và độ nhớt nhất định, cả hai đều được các nhà nghiên cứu định lượng và đưa vào bài toán.

Một con chuột chỉ có một lớp chất nhầy mỏng bên trong trực tràng của chúng, và một con voi cần một lớp chất nhầy dày hơn, như bạn có thể hình dung.

Và để đẩy được khối phân ra khỏi đường tiêu hóa, nó đòi hỏi một áp lực đáng kể đặt lên trực tràng của bạn.

Hãy xem, bạn có thể không nhận ra điều này, nhưng đường kính khối phân của bạn khớp với đường kính của trực tràng, ngụ ý rằng phân không chồi ra ngoài như cách bạn bóp một tuýp kem đánh răng, mà nó trượt ra giống như lũ trẻ hay chơi cầu trượt.

Sau khi đặt ra được tất cả các biến số tham gia vào quá trình đại tiện, các nhà khoa học đã quay hơn 30 video trong đó những con vật ở sở thú giải quyết nỗi buồn của chúng. Kết hợp với đó, các biến số được đưa vào một mô phỏng toán học chạy trên máy tính với phương trình:

Phương trình bảy biến số và một số mũ phân số với T là thời gian đại tiện, L là chiều dài khối phân, h là độ dày lớp chấy nhày trong thành ruột, D là đường kính khối phân, P là áp lực của trực tràng, n và K là hai tính chất khác của chất nhầy.

Trông thì rắc rối nhưng "văn hóa" nó ra thì thế này: Thời gian cần thiết cho 1 lần đại tiện bằng với chiều dài khối phân chia cho vận tốc của nó.

Trọng lực được triệt tiêu khỏi phương trình, bởi vì hầu hết các động vật có vú đều có trực tràng nằm ngang, nên khối lượng phân không gây ảnh hưởng lớn lắm.

Những động vật lớn hơn có thể tạo ra những khối phân lớn hơn, nhưng chúng cũng tác động lực mạnh hơn lên những khối phân đó và có nhiều chất nhầy hơn để giúp chúng trượt dọc theo trực tràng ra ngoài.

Kết quả là thời gian mà chúng đại tiện gần như giống nhau, trung bình 12 giây với sai số là 7. Có 66% các loài động vật trong nghiên cứu có thời gian đại tiện từ 5-19 giây, bao gồm cả những con chó chỉ có khối lượng phân 10 ml và cá voi với khối lượng phân lên tới 20 lít.

Hóa ra các thông số của lớp chất nhầy và lực nhu động ruột đã cân bằng các khác biệt này. Ví dụ, nó cho phép một con voi đại tiện 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.

Tất nhiên, đó là các con số trung bình. Trong nhiều bài toán khác, các biến số mô phỏng có thể cho ra kết quả khác nhau. Chẳng hạn như khi một người bị tiêu chảy, đường tiêu hóa của con người thậm chí không cần tạo áp lực. Phân khi đó có thể tự chảy theo hướng trọng lực ra ngoài.

Nhưng phương trình cho thời gian tiêu chảy liên quan đến các biến số hơi khác một chút, vì nó "xảy ra quá nhanh đến mức không đạt được trạng thái ổn định". Các nhà khoa học ước tính rằng một người nặng 70 kg bị tiêu chảy thì thời gian đại tiện chỉ kéo dài vỏn vẹn 0,5 giây theo phương trình:

Mặt khác, chạy mô phỏng toán học này cho tình trạng táo bón có nghĩa là loại bỏ sự ảnh hưởng của chất nhầy. Với biến số bằng không và "phân cứng nhất", áp lực tối đa đặt lên trực tràng cũng phải khiến bạn mất 6 tiếng đồng hồ mới đại tiện hết được:

May mắn thay, nếu có sự tham gia của sự biến dạng thành ruột, thời gian táo bón có thể giảm đi trong thực tế.

Trở lại trường hợp bình thường, sau này bạn có thể cần đếm khi vào nhà vệ sinh. Nếu con số là 12 vào thời điểm bạn "kết thúc", đó là một dấu hiệu chứng tỏ đường ruột của bạn đang khỏe mạnh.

Nhưng bạn có thể hỏi rằng "Tại sao tôi phải đếm vậy?". Và tại sao họ, các nhà khoa học, lại có một nghiên cứu kì cục thế?

Trở lại năm 2015, chính nhóm nghiên cứu tại Học viện Công nghệ Georgia đã giành được giải Ig Nobel cho công trình xác định tất cả các động vật có vú đều đi tiểu trong khoảng thời gian 21 giây. Điều này khiến họ tiếp tục muốn điều tra hoạt động đại tiện để làm dày bộ sưu tập.

Nhưng bản thân các nghiên cứu hoạt động bài tiết và tiêu hóa của động vật cũng như con người không hề vô ích. Trên thực tế, sức khỏe đường tiêu hóa cũng là một phần quan trọng trong sức khỏe tổng thể của bạn. Đại tiện, tiểu tiện và xì hơi đều là những dấu hiệu cho thấy cơ thể bạn đang hoạt động đúng cách.

Việc biết đâu là con số bình thường có thể chỉ ra điều bất thường. Hãy cứ thử hỏi một bệnh nhân vừa cắt ruột thừa mà xem. Trong quá trình hồi phục sau phẫu thuật, các bác sĩ nói họ nên ăn một số thực phẩm nhất định, đi bộ loanh quanh và sau đó báo cáo hoạt động đại tiện của mình.

Bác sĩ sẽ hỏi bạn có xì hơi được hay không, và có đại tiện được hay không. Tốt nhất câu trả lời nên là có. Đôi khi một vài bệnh nhân trả lời không trung thực, các bác sĩ còn phải yêu cầu họ xì hơi dưới sự chứng kiến của mình.

Tương tự như vậy, đại tiện cũng cung cấp một bằng chứng cụ thể hơn, nói rằng đường tiêu hóa của bạn đang hoạt động. Và nếu đường tiêu hóa hoạt động tốt, từ lúc bạn "hành sự" trong nhà vệ sinh cho đến khi kết thúc, con số nên là 12 giây.

Theo Zknight