Công cụ chỉnh sửa gene có thể hỗ trợ thế giới đối phó với biến đổi khí hậu
Jennifer Doudna, một trong những người phát triển công cụ chỉnh sửa gene đột phá CRISPR, cho biết công nghệ này sẽ hỗ trợ thế giới đối mặt với các rủi ro ngày càng gia tăng từ biến đổi khí hậu bằng cách cung cấp những cây trồng và vật nuôi thích ứng tốt hơn với điều kiện khắc nghiệt như nhiệt độ cao, khô hạn hoặc mưa bão. Cùng Techie tìm hiểu nhé!
CRISPR, công cụ chỉnh sửa gene từng mang lại giải Nobel Hóa học năm 2020 cho Doudna, đã mở ra một “cuộc cách mạng” trong ngành nông nghiệp. Tại Hội nghị Thượng đỉnh Khí hậu & Nông nghiệp được tổ chức tại Đại học California, Berkeley, các nhà khoa học nhấn mạnh tiềm năng của CRISPR trong việc tạo ra những loài thực vật và động vật có khả năng chống chọi với tác động của biến đổi khí hậu.
Lịch sử
12 năm trước, Doudna và các đồng tác giả đã công bố nghiên cứu đầu tiên về kỹ thuật CRISPR trên tạp chí Science. Công nghệ này, ban đầu được phát hiện trong hệ miễn dịch của vi khuẩn, có thể xác định và cắt bỏ những đoạn DNA cụ thể. Đến nay, nhiều loại thực phẩm sử dụng CRISPR đã xuất hiện trên kệ siêu thị, và danh sách cây trồng, vật nuôi chỉnh sửa gen cũng đang tăng lên, trong đó có cả những sản phẩm giúp chúng chống chọi tốt hơn với tác động của khí hậu.
Tháng trước, Viện Đổi mới Genomics (IGI) do Doudna sáng lập đã tổ chức Hội nghị Thượng đỉnh về Khí hậu và Nông nghiệp tại Đại học California, Berkeley, nơi các diễn giả nhấn mạnh vai trò của chỉnh sửa gen trong việc giải quyết những nguy cơ gia tăng từ biến đổi khí hậu.
Công Nghệ Tạo Sức Chống Chọi Cho Nông Nghiệp
Công cụ CRISPR cho phép các nhà khoa học chỉnh sửa chính xác các đoạn DNA trong hệ gene của cây trồng và vật nuôi. Khác với các phương pháp biến đổi gene cũ, CRISPR giúp cây trồng hoặc vật nuôi trở nên cứng cáp hơn mà không cần phải chuyển gene từ loài khác vào. Công nghệ này giúp phát triển các loại cây có thể chịu hạn tốt hơn, lúa có khả năng lưu giữ nước, hoặc thậm chí là vật nuôi có thể chống lại các bệnh lây nhiễm qua động vật.
Công ty Acceligen tại Minnesota đã sử dụng CRISPR để phát triển loài bò có lông ngắn hơn, thích hợp với nhiệt độ cao hơn, góp phần bảo vệ sản phẩm và sức khỏe của chúng trong điều kiện khắc nghiệt. Cục Quản lý Thực phẩm và Dược phẩm Hoa Kỳ (FDA) cũng đã công nhận thịt và sản phẩm từ những giống bò này an toàn với người tiêu dùng và môi trường.
Tiềm Năng Ứng Dụng Trên Toàn Thế Giới
IGI (Viện Sáng tạo Genomic) do Doudna sáng lập cũng đang phát triển các loại lúa có thể chịu hạn và hấp thụ nhiều CO₂ hơn – một cách để góp phần giảm thiểu khí thải nhà kính. Doudna kỳ vọng rằng việc sử dụng CRISPR có thể tạo ra một loạt thực phẩm thích ứng với khí hậu, không chỉ tăng cường sản lượng mà còn giảm thiểu các rủi ro về môi trường.
Trong những năm gần đây, Bộ Nông nghiệp Hoa Kỳ (USDA) đã nới lỏng quy định về việc quản lý và dán nhãn thực phẩm biến đổi gen theo cách giúp các sản phẩm chỉnh sửa CRISPR dễ dàng xuất hiện trên thị trường.
Bộ vẫn thường giám sát và yêu cầu công khai đối với các loại cây trồng và động vật chuyển gen, nhưng đã quyết định không điều chỉnh các thực phẩm khi các công cụ chỉnh sửa gen như CRISPR chỉ tạo ra “một sự thay đổi có thể đã xảy ra thông qua lai tạo truyền thống” nhưng cần thời gian lâu hơn.
“Chúng tôi chỉ đang cung cấp một đặc điểm mà có thể xảy ra tự nhiên,” Doudna nói về sự khác biệt trong quy định. “Chỉ là chúng tôi đã tăng tốc quá trình đó bằng CRISPR.” USDA đã xác nhận với các công ty hoặc nhóm nghiên cứu rằng hàng chục loại cây trồng phát triển qua CRISPR sẽ được miễn quy định, theo một đánh giá các tài liệu công khai của MIT Technology Review.
Chavonda Jacobs-Young, nhà khoa học trưởng của USDA, chia sẻ rằng việc ứng dụng CRISPR và các công nghệ tương tự sẽ rất cần thiết để nuôi sống dân số toàn cầu ngày càng tăng mà không cần mở rộng đáng kể đất đai, phân bón và các nguồn lực khác dành cho nông nghiệp.
Đột phá so với công nghệ cũ
Các phương pháp lai tạo truyền thống – bao gồm lai chéo các giống cây và động vật hoặc sử dụng phóng xạ hoặc hóa chất để tạo đột biến – là quá trình phức tạp. Nó có thể tạo ra nhiều thay đổi trong toàn bộ gen mà không nhất thiết có lợi, đòi hỏi phải thử và sai đáng kể để tìm ra các cải tiến.
“Điều thú vị với CRISPR là bạn có thể thực hiện các thay đổi chính xác ở những nơi mong muốn,” Emma Kovak, nhà phân tích cao cấp về thực phẩm và nông nghiệp tại Viện Breakthrough, cho biết. “Đó là một bước tiến lớn về tiết kiệm thời gian và chi phí.”
Nỗ lực của IGI để phát triển một loại lúa có khả năng chịu hạn tốt hơn các loại thông thường hiện có thể minh họa cả tiềm năng lẫn những thách thức phía trước.
Với sự tài trợ từ Bill & Melinda Gates Foundation, các nhà khoa học đang cố gắng xác định và hiểu các gen liên quan đến khả năng chịu hạn, đồng thời xác định cách thức mà công cụ CRISPR có thể được sử dụng để tăng cường hoặc cải thiện khả năng này.