Sinh vật biến đổi gen (GMO)
Sinh vật biến đổi gen (Genetically Modified Organism – GMO) là những cây trồng, động vật hay vi sinh vật có bộ gen được chỉnh sửa. Con người đã sử dụng kĩ thuật di truyền để thay đổi gen của sinh vật nhằm tạo ra những đặc tính mới hoặc cải thiện những đặc tính vốn có. Hiện nay, sinh vật biến đổi gen được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực như nông nghiệp, công nghiệp, dược phẩm, môi trường và thực phẩm.
Phương pháp biến đổi gen sinh vật có nhiều điểm khác biệt so với lai tạo giống. Lai tạo thông thường phát triển giống mới bằng cách lai các sinh vật sống họ hàng gần, sau đó chọn lọc thế hệ con mang những đặc điểm mong muốn. Trong khi phương pháp biến đổi gen thực hiện chuyển gen từ sinh vật này sang sinh vật khác mà không nhất thiết phải có quan hệ gần gũi; quá trình này không thể xảy ra trong tự nhiên mà cần có con người can thiệp.
Lịch sử
Kỉ nguyên của sinh vật biến đổi gen bắt đầu vào năm 1970 khi các nhà khoa học phát triển kĩ thuật chuyển gen từ sinh vật này sang sinh vật khác. Năm 1973, người ta đã tạo ra sinh vật biến đổi gen đầu tiên là một vi khuẩn E.coli mang gen kháng kháng sinh. Một năm sau, Rudolf Jaenisch và Beatrice Mintz sử dụng qui trình tương tự trên động vật nhằm đưa ADN ngoại lai vào phôi chuột, từ đó động vật biến đổi gen được tạo ra.
Tiếp nối những thành công trong khoa học và kĩ thuật, người ta tạo ra những sản phẩm biến đổi gen bao gồm:
- Năm 1982, Cục Quản lý Thực phẩm và Dược phẩm Hoa Kì (FDA) phê duyệt insulin có nguồn gốc từ người do vi khuẩn E.coli sản xuất. Đây là sản phẩm GMO đầu tiên được thương mại hóa
- Năm 1983, người ta tiếp tục tạo ra cây trồng biến đổi gen đầu tiên là thuốc lá mang gen kháng kháng sinh
- Năm 1994, các nhà khoa học tạo ra giống cà chua Flavr Savr với một gen bất hoạt làm cho cây không sản xuất polygalacturonaza—loại enzyme kích hoạt quá trình thối trên quả cà chua
- Năm 2015, cá hồi mang gen kích thích tăng trưởng đã trở thành động vật biến đổi gen đầu tiên được FDA chấp thuận
Qui trình tạo sinh vật biến đổi gen
Qui trình tạo sinh vật biến đổi gen có các bước cơ bản bao gồm:
- Xác định đặc điểm mong muốn: người ta thường sàng lọc những sinh vật tự nhiên mang các đặc điểm có thể làm tăng giá trị cho sản phẩm.
- Phân lập đặc điểm di truyền mong muốn: bằng cách so sánh bộ gen giữa các sinh vật, người ta xác định được gen qui định đặc điểm đó. Trường hợp không có dữ liệu so sánh, các nhà nghiên cứu sẽ xóa bỏ dần các gen cho đến khi đặc điểm mong muốn mất đi, từ đó họ xác định ra gen mục tiêu.
- Chèn đặc điểm di truyền mong muốn vào bộ gen mới: người ta thường sử dụng súng bắn gen, vi khuẩn, virus, vi tiêm hoặc xung điện nhằm chuyển gen mục tiêu vào trong bộ gen sinh vật đích.
- Kiểm tra và nuôi sinh vật biến đổi gen: sau khi chuyển gen, các nhà khoa học cần kiểm tra và xác nhận gen mong muốn đã vào đúng vị trí. Cuối cùng, họ trồng hoặc nuôi sinh vật biến đổi gen trong điều kiện được kiểm soát nhằm đảm bảo chúng phát triển và sinh sản bình thường.
Lợi ích
Thực vật biến đổi gen
- Năng suất cây trồng cao
- Thành phần dinh dưỡng và chất lượng thực phẩm cao
- Kháng được thuốc trừ sâu và thuốc trừ cỏ
- Tăng khả năng kháng sâu bệnh, từ đó giảm nhu cầu sử dụng thuốc trừ sâu
- Chống chịu được các điều kiện bất lợi như nhiễm mặn, hạn hán, sương giá và ô nhiễm môi trường
Động vật biến đổi gen
- Sản xuất các protein, thuốc, vaccine và mô thay thế mới trong điều trị và phòng ngừa bệnh tật cho con người
- Khả năng kháng bệnh và tăng trưởng cao, từ đó đáp ứng nhu cầu toàn cầu về nguồn thực phẩm hiệu quả, chất lượng cao và chi phí thấp
- Góp phần cải thiện môi trường và sức khỏe con người bằng cách tiêu thụ ít tài nguyên hơn và tạo ra ít chất thải hơn
- Tạo ra các sản phẩm công nghiệp có giá trị cao cho các lĩnh vực như y tế và quốc phòng
Vi sinh vật biến đổi gen
- Tạo ra lượng lớn các sản phẩm ứng dụng trong y tế và thực phẩm
- Ứng dụng trong sản xuất nhiên liệu sạch
- Sản xuất chế phẩm sinh học sử dụng trong nông nghiệp nhằm làm tăng độ màu mỡ của đất hoặc hạn chế sâu hại
Mối lo về sinh vật biến đổi gen
Mối lo về sức khỏe
Một số người lo ngại thực phẩm biến đổi gen có thể chứa các gen gây dị ứng. Theo Cục Quản lý Thực phẩm và Dược phẩm Hoa Kỳ, các nhà khoa học cần tiến hành xét nghiệm nhằm đảm bảo gen gây dị ứng không chuyển từ thực phẩm này sang thực phẩm khác. Ngoài ra, những biến đổi gen có thể gây ung thư do đó một số người lo ngại ăn thực phẩm biến đổi gen có thể ảnh hưởng đến ADN của họ.
Trong quá trình biến đổi gen vi khuẩn, các nhà khoa học thường sử dụng gen kháng thuốc kháng sinh nhằm nhận biết những vi khuẩn đã được chuyển gen thành công. Tuy nhiên, kháng thuốc có thể truyền sang các vi khuẩn gây bệnh, từ đó làm tăng nguy cơ kháng kháng sinh.
Mối lo về môi trường
Vi khuẩn biến đổi gen có thể tồn tại và sinh sôi trong đất từ vài tuần đến vài năm, đồng thời các hoạt động canh tác có thể làm tăng mức độ lây lan vi khuẩn giữa các cánh đồng. Những chủng vi khuẩn này có thể tác động tiêu cực đến các vi sinh vật bản địa, các sinh vật lớn và các quá trình khác trong hệ sinh thái.
Bên cạnh đó, một số quan điểm cho rằng cây trồng được biến đổi gen cũng có thể ảnh hưởng lớn đến hệ sinh thái. Vd người ta lo ngại phấn hoa từ cây trồng mang gen kháng sâu Bt có thể ảnh hưởng tiêu cực đến ong mật. Ngoài ra, cây trồng biến đổi gen có thể phát tán những gen biến đổi sang các họ hàng hoang dã hoặc sâu bệnh. Do vậy, những loại cây hoang dại hoặc sâu bệnh này có khả năng mang đặc tính kháng thuốc diệt cỏ và thuốc trừ sâu.
Lo ngại về đạo đức
Quá trình sửa đổi gen sinh vật vẫn chưa được đánh giá đầy đủ về mức độ an toàn, do vậy chúng có thể tiềm ẩn nhiều rủi ro. Chẳng hạn như khi tìm cách loại bỏ một căn bệnh nhẹ trên động vật, người ta có thể vô tình tạo ra một căn bệnh nguy hiểm hơn.
Nhiều phôi động vật có thể chết đi khi thực hiện quá trình chuyển gen. Hơn nữa, trong số những phôi sống sót, chỉ một tỉ lệ nhỏ (từ 1% đến 30%) mang gen mục tiêu, nên kết quả thu được có thể gây lãng phí và đi ngược với quan điểm cải thiện năng suất. Bên cạnh đó, các nghiên cứu đã tiết lộ rằng động vật có vú được nhân bản có thể gặp phải những bất thường bao gồm thời kì mang thai kéo dài; cân nặng khi sinh tăng cao; hình thành nhau thai không đầy đủ; tổn thương một số cơ quan và mô như thận, não, hệ tim mạch và cơ.
Sinh vật biến đổi gen tại Việt Nam
Năm 2014, Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn phê duyệt 4 chủng loại ngô biến đổi gen đủ điều kiện làm thực phẩm và thức ăn chăn nuôi. Năm 2015, ba giống ngô biến đổi gen đầu tiên được trồng thử nghiệm tại Việt Nam.
Nhiều thành tựu khác bao gồm:
- Chuyển gen kháng bệnh bạc lá và kháng côn trùng vào lúa
- Chuyển gen kháng virus đốm vòng vào cây đu đủ
- Chuyển gen chịu hạn vào cây bông
- Chuyển gen kháng thuốc diệt cỏ vào các cây thuốc lá, đậu xanh, cải, cà tím, cây bông và ngô
Đối với vi sinh vật, nhiều chủng vi khuẩn, nấm men tái tổ hợp có giá trị y dược và nông nghiệp đã được tạo ra và ứng dụng trong sản xuất vaccine hoặc các sản phẩm sinh học khác.
Đối với động vật, vào năm 2007, Phòng Thí nghiệm Nghiên cứu và Ứng dụng Tế bào gốc của Đại học Khoa học Tự nhiên TP.HCM đã thành chuyển thành công gen phát sáng từ sứa vào cá ngựa vằn. Sau đó, Trung tâm Công nghệ Sinh học TP.HCM cũng đã tạo ra giống cá sóc phát sáng bằng công nghệ chuyển gen.
Kiểm soát sinh vật biến đổi gen
Tại Hoa Kì, các cơ quan liên bang phải phối hợp chặt chẽ trong quá trình kiểm soát các sinh vật sinh vật biến đổi gen do chúng đã làm dấy lên nhiều mối lo ngại. Những thực phẩm từ GMO cần được FDA đánh giá chất lượng an toàn trước khi được đưa vào thị trường. Đồng thời, những sản phẩm này cũng cần dán nhãn thông báo cho người tiêu dùng nhận biết.
Tại các nước châu Âu, quá trình kiểm soát sinh vật biến đổi gen rất nghiêm ngặt. Các nước EU yêu cầu phải đánh giá an toàn cho các sản phẩm GMO dùng trong thực phẩm, thức ăn chăn nuôi và cả hạt giống.
Bộ Y tế Việt Nam cũng khuyến cáo cần công khai thông tin rõ ràng về sản phẩm có nguồn gốc từ GMO cho người tiêu dùng. Nếu sản phẩm có hàm lượng GMO trên 5%, nhà sản xuất phải dán nhãn theo quy định.
Lời kết
Sinh vật biến đổi gen có tiềm năng to lớn để giải quyết các thách thức toàn cầu như biến đổi khí hậu, suy thoái đất, thiếu lương thực và bệnh tật. Ngoài ra, những sinh vật này còn được ứng dụng tạo ra các sản phẩm công nghiệp mới. Tuy nhiên, song song với những thành tựu đạt được, GMO cũng gây ra nhiều tranh cãi về tính an toàn và đạo đức. Do đó, các nhà khoa học, chính phủ, nhà sản xuất và các bên liên quan khác cần hợp tác chặt chẽ nhằm đảm bảo công nghệ biến đổi gen được sử dụng một cách an toàn và có trách nhiệm.
References
- Cục Bảo tồn thiên nhiên và đa dạng sinh học. Tình hình nghiên cứu sinh vật biến đổi gen ở Việt Nam? Retrieved January 30, 2024 from http://antoansinhhoc.vn/tinh-hinh-nghien-cuu-sinh-vat-bien-doi-gen-o-viet-nam/
- National Library of Medicine. Genetically modified bacteria in agriculture Retrieved January 30, 2024 from https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/12595134/
- National Library of Medicine. Genetic engineering of animals: Ethical issues, including welfare concerns. Retrieved January 30, 2024 from https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3078015/
- National Library of Medicine. Safety of Genetically Engineered Foods: Approaches to Assessing Unintended Health Effects. Retrieved January 30, 2024 from https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK215771/
- Biotechnology Innovation Organization. Genetically Engineered Animals and Public Health. Retrieved January 30, 2024 from https://archive.bio.org/articles/genetically-engineered-animals-and-public-health
- Encyclopædia Britannica. Learn about genetic engineering and how it is applied to microbes to genetically modify them for use in medicines, food, and fuel. Retrieved January 30, 2024 from https://www.britannica.com/video/186472/overview-genetic-engineering-microbes
- Food and Drug Administration. AquAdvantage Salmon. Retrieved January 30, 2024 from https://www.fda.gov/animal-veterinary/intentional-genomic-alterations-igas-animals/aquadvantage-salmon
- Food and Drug Administration. How GMOs Are Regulated in the United States. Retrieved January 30, 2024 from https://fda.gov/food/agricultural-biotechnology/how-gmos-are-regulated-united-states
- Healthline Media LLC. GMOs: Pros and Cons, Backed by Evidence. Retrieved January 30, 2024 from https://www.healthline.com/nutrition/gmo-pros-and-cons
- Science in the News. How to make a GMO. Retrieved January 30, 2024 from https://sitn.hms.harvard.edu/flash/2015/how-to-make-a-gmo/
- The Food and Agriculture Organization. Fundamentals. Retrieved January 30, 2024 from https://www.fao.org/3/cb2264en/cb2264en.pdf