Côn trùng biến đổi gen: Nguy cơ hủy diệt?

Trên thực tế, công nghệ này đã được sử dụng để tạo đột biến mang tính “thống trị” khi hai côn trùng có hại giao phối, làm cho thế hệ sau mất khả năng sinh sản và dẫn đến vô hại. Nhưng ở chiều ngược lại, nhiều cá nhân lại lạm dụng các sản phẩm của công nghệ gene drive để lan truyền bệnh tật nan y, đi ngược với mục tiêu và tôn chỉ của khoa học, tạo ra hàng loạt dịch bệnh và làm vô hiệu hóa cuộc chiến chống bệnh tật của con người. Một khi công nghệ này rơi vào tay các phần tử khủng bố thì nguy cơ hủy diệt sẽ vượt quá sức tưởng tượng của chính con người.

Thủ thuật kỳ lạ

Gene drive lần đầu tiên được đề xuất bởi Austin Burt, chuyên gia di truyền thuộc Đại học Hoàng gia London Anh vào năm 2003 dựa trên endonuclease (một loại men hoạt động trên ADN, chia đôi phân tử ADN bằng cách phá vỡ sự liên kết các nucleotit). Các gen đã điều chỉnh được gọi là “tăng nạp” vì chúng chứa một hộp đầy các phần tử gen di truyền, đóng vai trò bôi trơn cho việc truyền lại các nhóm gen này theo hướng nhanh và dễ dàng hơn. 

Trong vòng vài thế hệ, gen phát tán rộng rãi trong toàn bộ cộng đồng, giống như trường hợp ở ruồi giấm, với gen bị biến đổi có thể lây nhiễm hầu như ở mọi cá thể trong thí nghiệm sau vài đời.

Gene drive đã được ứng dụng để ngăn chặn số lượng muỗi truyền ký sinh trùng sốt rét hay triệt tiêu số lượng loài muỗi gây bệnh. Nghiên cứu tại Panama cho thấy, muỗi chuyển gen đã làm giảm các quần thể muỗi Aedes aegypti truyền bệnh sốt xuất huyết. Trong thời gian 6 tháng đầu năm 2015, có khoảng 4,2 triệu muỗi đực chuyển gen được thả vào môi trường, đưa tới kết quả giảm được 93% lượng muỗi cái truyền bệnh. Sở dĩ muỗi cái biến mất nhanh là do muỗi đực GM mang gen vô sinh.

Một trong những động lực thúc đẩy công nghệ gene drive phát triển là sự ra đời của một công cụ có tên CRISPR/Cas9 hồi năm 2013 - công cụ dùng để biên tập gen, cho phép mã gen trong ADN có thể được chỉnh sửa một cách dễ dàng và truyền sang trong toàn bộ quần thể cho thế hệ tiếp sau một cách nhanh hơn.

Tính đến năm 2014, CRISPR/Cas9 đã được thử nghiệm thành công trong các tế bào của 20 loài. CRISPR/Cas9 cũng có thể cho phép sử dụng công nghệ gene drive dùng để kiểm soát chứ không phải là tiêu diệt quần thể. Chẳng hạn, năm 2014 không có ổ gen nào lây lan qua một quần thể hoang dã, hay năm 2015 các nhà nghiên cứu đã thử nghiệm thành công một ổ gen CRISPR dựa trên nấm men và ruồi giấm ở trong phòng thí nghiệm.

Nhiều lợi ích to lớn

Mùa hè năm 2015, những con côn trùng biến đổi gen đầu tiên đã chính thức được thả vào môi trường tự nhiên để thực hiện sứ mệnh của mình: “siêu muỗi” đi diệt trừ dịch sốt rét, “siêu sâu” cứu cánh đồng bông, hay “siêu ruồi” hỗ trợ việc thụ phấn cho những cây ăn quả. Các nhà khoa học muốn cung cấp cho thế giới những loài biến đổi gen với hy vọng chúng sẽ trợ giúp con người trong mọi mặt của cuộc sống. Những con sâu tằm, ong mật giờ đây đã có vài ba gen mới để chống chọi tốt hơn với bệnh tật và cho sản lượng nhiều hơn. 

Một số loài sâu bệnh trong nông nghiệp cũng đã bị biến đổi gen để quay ra trừ khử chính đồng loại của chúng. Thậm chí, có nhà khoa học còn đang muốn biến tất cả các loài côn trùng có cánh thành những chiếc kim tiêm biết bay chuyên cung cấp vaccin phòng dịch bệnh. 

Theo dự báo, trong vòng 5 – 10 năm nữa, có thể dùng những loài “siêu muỗi” để phòng dịch trên diện rộng với chi phí rất thấp cho gia súc hoặc cho những tầng lớp dân cư không có điều kiện tiếp xúc với thuốc men.

Khoảng 1/3 sản lượng lương thực toàn thế giới có được là nhờ côn trùng trợ giúp trong quá trình thụ phấn cho cây trồng. Một số sản phẩm còn do côn trùng trực tiếp sản xuất ra như tơ tằm và mật ong. Mặt khác, côn trùng cũng thuộc loại những kẻ thù nguy hiểm nhất của con người, như loài muỗi hút máu người chẳng hạn. 

Mỗi năm, chúng truyền bệnh sốt rét, sốt vàng da, sốt xuất huyết cho hơn nửa tỷ người. Chỉ riêng bệnh sốt rét hằng năm đã cướp đi sinh mạng của hơn 1 triệu người. Những thành công bước đầu của các nhà khoa học trong nghiên cứu côn trùng biến đổi gen có thể mở ra một triển vọng to lớn.

Với những loài côn trùng gây hại, nhờ biến đổi gen theo cách “lấy mỡ nó rán nó”, các nhà khoa học có thể đưa những gen gây chết hay những gen làm giảm sức đề kháng vào côn trùng. Các gen này sẽ làm cho côn trùng chết trong những điều kiện nhất định. Thế hệ con cháu lai với côn trùng tự nhiên sinh ra cũng chứa những gen này. 

Từ đó có thể sẽ mở đường cho việc tiêu diệt các loài côn trùng gây hại trên diện rộng. Các loài côn trùng truyền bệnh, gây bệnh sẽ được bổ sung các gen có khả năng tiêu diệt mầm bệnh, ngăn chặn được sự lây lan của dịch bệnh hay tự miễn dịch và truyền khả năng miễn dịch sang con người.

Công nghệ gene drive cũng có thể đem lại phương pháp kiểm soát một số bệnh lây lan qua côn trùng trên toàn cầu ở ngay tại cội nguồn của chúng (chứ không đợi đến lúc mắc bệnh mới điều trị). Với các loài côn trùng có ích, công nghệ biến đổi gen sẽ hỗ trợ để chúng chống được dịch bệnh, tăng năng suất, cho sản phẩm nhiều hơn cũng như chất lượng cao hơn. 

Công nghệ biến đổi gen côn trùng là một công nghệ có hiệu quả và có thể tạo ra một khác biệt thực sự. Bước tiếp theo là mở rộng công nghệ này để có thể tạo ra tác động hiệu quả ở quy mô rộng. Giới nghiên cứu khoa học hy vọng rằng côn trùng biến đổi gen sẽ tạo nên một kỷ nguyên mới trong y sinh học và nông nghiệp.

Những đe dọa tiềm tàng

Có bốn vấn đề liên quan đến công nghệ gene drive khi sử dụng sai mục đích. Đầu tiên, tình trạng đột biến có thể xảy ra ở ổ gen giữa, phát sinh ra nòi không mong muốn gây lây lan. Thứ hai, hiện tượng thoát ra ngoài, nòi lai chéo hoặc dòng gen cho phép một ổ gen tạo ra loài đông quá mức. 

Tiếp đó, những tác động sinh thái, ngay cả khi tác động trực tiếp của nòi mới vào một mục tiêu đã biết rõ, song ổ gen cũng có thể tạo ra tác dụng phụ đối với môi trường xung quanh mà con người chưa lường hết. Và cuối cùng, các ổ gen có thể tạo ra phản ứng dị ứng hoặc tác dụng phụ không mong muốn lên con người, đặc biệt là nguy cơ phát tán bệnh tật nếu sản phẩm chuyển gen lọt ra ngoài môi trường vượt quá khả năng kiểm soát của con người.

Công nghệ gene drive có thể làm cho muỗi mất khả năng lây lan ký sinh trùng sốt rét, nhưng muỗi GM lại phát tán bệnh tật, truyền độc tố khuẩn chết người vào cho con người. Ngoài ra, sinh vật GM còn tạo ra những mối đe dọa cho nông nghiệp và thiên nhiên, làm thay đổi quần thể hoang dã và dẫn đến hiểm họa khó dự đoán. Chưa hết, các thí nghiệm trên ruồi giấm cho thấy, chỉ trong một vài thế hệ, các gen biến đổi có thể lây nhiễm sang rất nhiều loài côn trùng bay khác trong quần thể sinh sản và gây mối nguy hiểm lớn cho môi trường lẫn con người. 

Và xa hơn, nếu gen đặc biệt sau khi được cấy vào một loài côn trùng, đột nhiên “nhảy” sang các loài động vật khác (chẳng hạn như vi khuẩn trong đất), hàng loạt “siêu côn trùng” giống như quái vật trong phim viễn tưởng với những đặc tính kỳ quái mà con người chưa ngờ tới sẽ xuất hiện.

Những người phản đối công nghệ gene drive đã và đang theo dõi bước đi của ngành khoa học còn non trẻ này với cái nhìn nhiều ngờ vực. Điều mà họ lo ngại nhất là một cuộc cạnh tranh để sinh tồn sẽ diễn ra giữa côn trùng biến đổi gen và côn trùng tự nhiên, cũng như việc môi trường sinh thái có thể bị phá vỡ nếu như những thí nghiệm và ứng dụng loại này vượt ra khỏi vòng kiểm soát. 

Những lo ngại đó hoàn toàn có cơ sở, bởi ngay cả các nhà khoa học đang theo đuổi công nghệ biến đổi gen cho côn trùng cũng tỏ ra rất thận trọng. Họ vẫn còn biết quá ít về những đàn côn trùng biến đổi gen mặc dù chính họ đã tạo ra chúng. Các câu hỏi lớn nhất hiện nay là: Chúng sẽ phát triển thế nào? Mức độ ổn định của chúng đến đâu và liệu gen biến đổi đó có “nhảy” sang những loài khác không? Tất cả những vấn đề đó cần phải được nghiên cứu kỹ càng.

Để hạn chế rủi ro do tạo ra các sinh vật GM gây lan truyền dịch bệnh, các nhà khoa học khuyến cáo thực hiện tốt các giải pháp như trước khi đưa sinh vật biến đổi gen vào môi trường, cần đánh giá hiệu quả của các kỹ thuật chuyển gen đã ứng dụng tạo ra các sản phẩm này. Cần nghiên cứu những tác động của việc sử dụng công nghệ gene drive đối với quá trình đa dạng di truyền trong quần thể mục tiêu, cũng như đánh giá lợi hại của các sinh vật biến đổi gen để đưa ra đề xuất ứng dụng và khắc phục những nhược điểm tồn tại.

Bên cạnh đó, cộng đồng thế giới cần cởi mở, minh bạch hơn trong việc sử dụng công nghệ chuyển gen và kiên định trong việc giám sát, chống lại việc sử dụng công nghệ chuyển gen cho mục tiêu sản xuất vũ khí sinh học. Công nghệ gene drive tạo nên sinh vật biến đổi gen sẽ có ích, nhưng nếu bị phát tán không kiểm soát sẽ gây hậu quả khôn lường, nhất là khi lọt vào tay những phần tử khủng bố. Công nghệ “phát động gen” cần phải được giữ bí mật, giống như công nghệ tạo ra vũ khí hạt nhân…