Công nghệ chỉnh sửa gen: Lời giải cho bài toán an ninh lương thực toàn cầu?

	Vấn đề an ninh lương thực ở khu vực Đông Nam Á - thực trạng và thách thức
	800 triệu người thiếu đói: An ninh lương thực trở thành vấn đề 'nóng' của APEC

Các nông dân Zimbabwe đang chật vật trong việc thích nghi với tình hình thời tiết bất thường. Các cánh đồng ngô vật vã chống chọi với hạn hán để rồi sau đó ngập chìm trong mưa lớn chỉ vài tháng sau đó.

Đó là hình thái thời tiết quen thuộc trên khắp thế giới. Nhiệt độ tăng và mưa bão bất thường đang khiến sản xuất nông nghiệp khó khăn hơn bao giờ hết.

Ảnh minh họa. Nguồn: AFP/Getty Images/T. Aljibe.

Và tương lai dường như sẽ càng tồi tệ hơn trong những thập kỷ tới. Theo một nghiên cứu gần đây được công bố trên tập san khoa học Nature Climate Change, hơn 25% diện tích đất trên thế giới có thể bị hạn hán vĩnh viễn nếu nhiệt độ toàn cầu tăng thêm 2 độ C.

Tình trạng trái đất nóng lên cũng đẩy nhanh tốc độ lây lan các loại bệnh cây trồng vốn sinh sôi nhanh hơn trong môi trường nóng ẩm.

Ủy ban Liên chính phủ về Biến đổi Khí hậu trong báo cáo mới đây đã cảnh báo, từ năm 2014, biến đổi khí hậu có thể ảnh hưởng đến mọi mặt của an ninh lương thực, trong đó có sản xuất nông nghiệp, khả năng tiếp cận thực phẩm và giá cả.

Theo tính toán của các nhà nghiên cứu tại Trung tâm Nghiên cứu Phát triển thuộc Đại học Bonn (Đức), sản lượng lương thực toàn cầu có thể giảm hơn 20% vào năm 2050, trong khi dân số thế giới dự kiến sẽ tăng lên 9,8 tỷ người vào thời điểm đó.

Để tránh một cuộc khủng hoảng lương thực do biến đổi khí hậu, cách mà chúng ta sản xuất và phân phối lương thực phải thích nghi với môi trường đang biến đổi. Một trong những giải pháp là chỉnh sửa gen cây trồng để giúp chúng thích ứng tốt hơn và cho năng suất cao hơn.

Nông dân Malawi thường mất mùa do hạn hán nghiêm trọng. Nguồn: Getty Images/AFP/G. Guerica.

Ít dịch bệnh hơn

Tại Đại học Justus Liebig ở thị trấn Gießen, Đức, nhà khoa học Karl-Heinz Kogel đang chiến đấu với các loại dịch bệnh tấn công lúa mì và các cây trồng khác. Vũ khí mới của ông là kỹ thuật chỉnh sửa gen CRISPR-cas9. Kỹ thuật này cho phép ông điều chỉnh cấu trúc sinh học, loại bỏ các ADN gây ra các tính trạng không mong muốn.

Gần đây, ông và nhóm của mình đã điều chỉnh bộ gen lúa mì để tạo ra một giống mới có thể chống chọi với nấm mốc sương (mildew). “Đó là một đột phá to lớn. Nó đã có thể không thành hiện thực thông qua thụ phấn tự nhiên vì lúa mì có bộ gen rất phức tạp”, ông Kogel nói với hãng tin Deutsche Welle.

Các nhà khoa học hồ hởi đón nhận các công cụ chỉnh sửa gen như CRISPR-cas9 vì chúng giúp thay đổi ADN của cây trồng nhanh và chính xác. Tốc độ nhanh của quá trình đặc biệt hữu ích trong việc giúp cây trồng chống chọi tốt hơn với khí hậu vì các nhà khoa học có thể phản ứng nhanh hơn với các loại dịch bệnh, ông Kogel cho biết.

Các bệnh nhiễm nấm được dự báo sẽ lan rộng khắp bắc bán cầu khi khí hậu ngày càng nóng và ẩm ướt hơn.

Một trong những dịch bệnh mà nhiều người lo ngại sẽ tấn công châu Âu là bệnh gỉ sắt (stem rust) trên lúa mì, còn được gọi là Ug99 vì được phát hiện tại Uganda vào năm 1999, và tàn phá nghiêm trọng khắp châu Phi và Trung Đông. Loại bệnh này đang tiến dần về phương bắc và dự kiến sẽ tàn phá toàn bộ mùa màng tại châu Âu.

Giúp cây trồng thích ứng với môi trường thay đổi thông qua sinh sản tự nhiên có thể mất ít nhất 10 năm. Với kỹ thuật chỉnh sửa gen CRISPR, các nhà khoa học có thể giúp cây trồng thích nghi với điều kiện mới chỉ trong vài tuần. Tính cả thời gian thử nghiệm, giống cây trồng mới đề kháng tốt hơn với bệnh tật có thể được gieo trồng chỉ trong vòng 2 năm, ông Kogel cho biết.

FAO cho biết dịch Ug99 có thể tàn phá cây lúa mì, ảnh hưởng đến an ninh lương thực toàn cầu. Nguồn: public domain/Bộ Nông nghiệp Mỹ.

Năng suất cao hơn

Bên kia bờ Đại Tây Dương, các nhà khoa học Mỹ cũng đang nghiên cứu chỉnh sửa gen để giải bài toán an ninh lương thực của nhân loại.

Ông Zachary Lippman – nhà nghiên cứu tại Phòng thí nghiệm Cold Spring Harbor ở bang New York, muốn tăng năng suất cây trồng bằng kỹ thuật CRISPR.

“Tỷ lệ tăng năng suất hiện nay không thể đáp ứng nhu cầu lương thực trong tương lai khi dân số thế giới gia tăng. Một trong những hạn chế lớn nhất là tự nhiên không cung cấp đủ nguồn gen để giới nghiên cứu ứng dụng”, ông Lippman cho biết.

Các nhà nghiên cứu đã chỉnh sửa một số gen của cây cà chua theo ba cách khác nhau để tạo ra ba sự thay đổi trong cách phát triển của cây: kích cỡ quả, cấu trúc phân nhánh và hình dáng tổng thể.

Phương pháp này cho phép các nhà khoa học tạo ra các giống cây trồng đáp ứng các nhu cầu và thích nghi với điều kiện môi trường khác nhau, đồng thời giúp cây trồng tăng năng suất, ông Lippman nói.

Đồng nghiệp của ông - nhà nghiên cứu Heike Sederoff tại Đại học Bang North Carolina, đã áp dụng kỹ thuật CRISPR để tăng sản lượng dầu của cây hạt dầu. Bà tin rằng chỉnh sửa gen chính là tương lai của ngành nông nghiệp.

“Nó sẽ giúp chúng ta tạo ra các giống cây trồng có khả năng chống chọi vật lý tốt hơn với tác động môi trường – từ hạn hán, lũ lụt đến thay đổi nhiệt độ, mức độ gây hại và tính lưu động của côn trùng”, bà Sederoff nói với Deutsche Welle.

Chỉnh sửa gen và sinh vật biến đổi gen (GMO)

Tuy nhiên, các nhà môi trường lại tỏ ra hoài nghi.

“Các kỹ thuật chỉnh sửa gen mới nên được xem như những khẩu súng đã lên nòng. Chúng rất khó đoán và các thể trở thành thảm họa”, bà Dana Perls – nhà vận động công nghệ và thực phẩm tại mạng lưới các tổ chức bảo vệ môi trường Friends of the Earth, nói với Deutsche Welle.

Bà cảnh báo không nên hời hợt với những kỹ thuật mới này và kêu gọi quy định chặt chẽ hơn. “Chúng ta cần sự quản lý trên quy mô toàn cầu, quy định về môi trường và thị trường, đánh giá rủi ro sức khỏe và môi trường về dài hạn đối với các công nghệ mới này trước khi chúng ta bắt đầu thảo luận vai trò của chúng trong tương lai ngành lương thực”, bà Perls cho biết.

Tại Mỹ, giống nấm trắng đầu tiên được chỉnh sửa gen để chống lên màu nâu (browning) đã có thể được trồng và thương mại hóa. Bộ Nông nghiệp Mỹ quyết định không yêu cầu thủ tục pháp lý đối với giống cây này. Tại châu Âu, thực phẩm biến đổi gen được quản lý rất chặt chẽ. Tuy nhiên, các nhà quản lý vẫn chưa tìm ra cách phân loại các sản phẩm đã chỉnh sửa gen.

Sinh vật biến đổi gen (GMO) đã được thêm chất liệu gen từ các sinh vật khác. Cho đến nay, kỹ thuật CRISPR chỉ được dùng để loại bỏ một số ADN.

Thực phẩm biến đổi gen bị phản đối tại nhiều nước. Nguồn: Reuters.

Những người ủng hộ cho biết, từ góc nhìn khoa học, chỉnh sửa gen là cách hoàn toàn mới để thay đổi bộ gen. “Cây trồng được tạo ra bằng kỹ thuật CRISPR không thể phân biệt với các cây trồng sinh sản tự nhiên. Và không như sinh sản tự nhiên, điều chỉnh gen cho phép thay đổi gen chính xác và trúng đích với tỷ lệ rủi ro rất thấp”, ông Kogel cho biết.

EU vẫn đang tranh luận có nên quản lý cây trồng đã được điều chỉnh gen giống như sinh vật biến đổi gen hay không. Ủy ban Châu Âu hồi tháng 10 đã gặp Ủy ban Đạo đức Y sinh Châu Âu để giải bài toán trên nhưng vẫn chưa có câu trả lời cuối cùng.

Xem thêm Sứ mệnh cây lúa miền Tây Sứ mệnh cây lúa miền Tây Ba tài liệu quan trọng được thông qua tại Tuần lễ An ninh lương thực tại Cần Thơ Ba tài liệu quan trọng được thông qua tại Tuần lễ An ninh lương thực tại Cần Thơ APEC 2017: An ninh lương thực tìm thấy cơ hội trong thách thức APEC 2017: An ninh lương thực tìm thấy cơ hội trong thách thức FAO: 39 quốc gia đối mặt thiếu lương thực trầm trọng FAO: 39 quốc gia đối mặt thiếu lương thực trầm trọng