Công nghệ biến đổi gen sẽ khiến loài muỗi trở nên "thân thiện" hơn hoặc khiến chúng tự diệt

Zika giờ đã là tình trạng y tế khẩn cấp toàn cầu, và là loại mới nhất trong một chuỗi các virus truyền từ muỗi tới con người. Rõ ràng giờ đã đến lúc phải ra tay với loài muỗi. Và với sự giúp đỡ từ khoa học, cuộc chiến với loài muỗi sẽ chẳng cần đến mức quét sạch chúng khỏi trái đất.

Đối với những môn đối kháng, luôn có một sự thôi thúc ta phải tung hết sức ra càng nhanh càng tốt. Nhưng với những người luyện Jiu-Jitsu của Brazil, sử dụng sức nặng và lực của đối phương để chống lại họ mới là lựa chọn khôn ngoan. Khi phải đối đầu với loài muỗi, cách tiếp cận tương tự vậy cũng sẽ tốt hơn nhiều. Thay vì tìm cách hủy diệt loài này khỏi trái đất, ta sẽ cần một chút Jiu-Jitsu. Và Jiu-Jitsu ở đây chính là các biện pháp kiếm soát số lượng hiệu quả và những gì mới nhất của công nghệ di truyền.

Muỗi, được cho rằng đã gián tiếp giết hơn một nửa tất cả số người đã từng sống từ trước tới giờ. Nhiều hơn chiến tranh, dịch bệnh, nạn đói, và bệnh tim. Mỗi năm, sốt rét lấy đi tới hai triệu sinh mạng, và các chuyên gia lo sợ rằng số người chết sẽ tăng gấp đôi trong hai thập kỉ tới. Một bệnh lây từ muỗi khác, như sốt xuất huyết, chikungunya, và sốt vàng cũng đang phát triển mạnh, đặt 3,2 tỉ người vào tình trạng nguy hiểm. Và giờ, mọi người đang nói về Zika, một căn bệnh dẫn đến dị tật bẩm sinh. Thay đổi khí hậu, di chuyển trên toàn cầu, và các trung tâm đô thị phát triển chóng mặt đang khiến cho tình thế ngày càng trầm trọng hơn.

“Như những kim tiêm biết bay, loài muỗi rất giỏi trong việc lây lan dịch bệnh; Zika chỉ là cái tên mới nhất trong cả một danh sách dài,” trích Kevin M.Esvelt, phó giáo sư tại MIT và đứng đầu của Nhóm “Chạm khắc sự tiến hóa”, trong một email gửi tới Gizmodo. “Rất nhiều trong số chúng cũng là những loài xâm hại gây tổn hại tới môi trường.”

Một vài người muốn diệt trừ loài muỗi hoàn toàn, hay ít nhất cũng tiêu diệt một số lượng đáng kể. Nghe có vẻ hấp dẫn, và khá cực đoan, nhưng điều này cũng đồng nghĩa với khủng hoảng sinh thái. Muỗi là nguồn thức ăn cực kì quan trọng cho cá (ăn ấu trùng của muỗi), và rất nhiều loài chim, chuồn chuồn, nhện, kỳ nhông, thằn lằn, và ếch. Tất cả những loài trên sẽ phải chịu thiệt hại nếu muỗi biến mất, có khả năng dẫn đến những hệ quả sinh thái không lường trước được. Nhưng vấn đề ở chỗ, ta cũng không chắc chắn được điều gì sẽ xảy đến.

“Muỗi là một phần của hệ sinh thái,” Esvelt nói. “Rất nhiều nghiên cứu đã gợi ý việc thay đổi hay xóa sổ những loài nguy hiểm nhất sẽ chẳng thể gây ra bất kì tác hại sinh thái nào đơn giản bởi còn rất nhiều những loài khác, nhưng ta chẳng biết đó là sự thật – có khả năng nó còn phụ thuộc vào loài nào và cách thay đổi.”

Một con muỗi Aedes aegypti đang tận hưởng bữa ăn.

Một thực tế phải đối mặt là làm sao để đưa chúng tới bờ tuyệt chủng. Muỗi, có khoảng hơn 3500 loài cụ thể, xuất hiện trên mọi lục địa chỉ trừ Nam cực. Chúng nhỏ bé, đông đúc và vô cùng đơn giản. Tất cả những gì chúng cần chỉ là nguồn nước lặng và máu được cung cấp ổn định. Chúng cũng thích nghi với thuốc và thuốc trừ sâu rất nhanh. Quan trọng là, như Esvelt đã chỉ ra, “chỉ có một trong một trăm loài muỗi có thể lây lan hiệu quả các tác nhân gây bệnh trên con người.”

Ngay cả khi ta tiêu diệt muỗi khỏi một khu vực nhất định nó sẽ để lại một ổ sinh học rất thuận lợi cho quần thể muỗi láng giềng, hay một vài loài khác. Như nhà côn trùng học Joe Conlon của Hiệp hội kiểm soát Muỗi đã nói, “Nếu ta loại trừ chúng ngay ngày mai, hệ sinh thái mà nơi mà chúng tồn tại sẽ chỉ nhiễu đảo một thời gian và sẽ lại trở lại. Thứ gì đó tốt hơn hay tồi tệ hơn sẽ thế chỗ.” Chính thứ “tồi tệ hơn” đó – quỷ dữ mà ta chẳng biết rõ – khiến các nhà côn trùng học lo sợ.

Bọ gậy.

Một điểm mấu chốt trong kế hoạch kiểm soát muỗi là phá hủy nơi mà loài muỗi đẻ trứng. Điều này sẽ ngăn chặn sự sinh sôi thay vì phải xóa sổ chúng hoàn toàn.

Với vòng đời ngắn ngủi của mình, muỗi chỉ có thể vo ve khoảng 180m từ nơi chúng sinh ra. Nghĩa là khu vực sinh sản chẳng bao giờ quá xa so với nơi ta bị đốt cả. Bởi vậy loại bỏ những nơi sinh sản tiềm năng, mà bao gồm lốp xe cũ, chậu hoa, máng nước mái nhà bị tắc, và nhiều thứ khác nữa, có thể khiến cho sự sinh sôi bị suy giảm.

Trong trường hợp nguồn nước không thể đổ đi, một phương án để ngăn chặn muỗi sinh sản là sử dụng thuốc trừ sâu, trừ ấu trùng và các hóa chất khác. Ví dụ như Bacillus thuringiensis israelensis (Bti), rất độc hại với ấu trùng muỗi. Bẫy muỗi, như bẫy trứng cũng là một giải pháp. Những cái bẫy này nhái lại khu vực sinh sản của muỗi, nhưng có chứa các chất độc. Cách tiếp cận này đã kiểm soát thành công loài muỗi Aedes aegypti và Aedes albopictus, vốn đều mang trong mình những bệnh dịch tồi tệ nhất.

Phun thuốc diệt ấu trùng.

Các phương pháp quản lí sinh sản muỗi có thể có chút hiệu quả, nhưng những sự can thiệp ý nghĩa nhất đều sẽ đến từ di truyền. Công nghệ sinh học không chỉ giúp ta làm suy giảm số lượng của loài muỗi, nó còn cho phép ta tạo ra những loài muỗi tốt hơn – hay ít nhất là những loài muỗi thân thiện hơn với sự sống của nhân loại.

Một cách tiếp cận rất có hứa hẹn là sử dụng chính những con muỗi để thực hiện công việc kiểm soát dịch bệnh. Một số loài muỗi, như Aedes albopictus, rất dễ bị nhiễm một loại vi khuẩn tên là Wolbachia. Vi sinh vật này không chỉ ảnh hưởng tới tuổi thọ của chúng, nó còn làm suy yếu đi khả năng lây lan bệnh dịch. Các nhà khoa học đã cho thấy việc lây nhiễm nhân tạo trên diện rộng của loài Aedes albopictus với vi khuẩn Wolbachia là hoàn toàn có thể, ức chế khả năng lây lan bệnh sốt xuất huyết của chúng – nhưng sẽ không ảnh hưởng tới khả năng truyền Wolbachia sang đồng loại của mình. Hơn nữa, các con đực bị biến đổi sẽ gặp vấn đề trong việc sinh sản.

Một hướng khác là tạo ra một loại muỗi “tự diệt”. Nhà di truyền học Anthony James từ UC Irvine, với sự hỗ trợ của công ty công nghệ sinh học Oxitec, đã tìm ra cách để tạo ra những con muỗi cái không biết bay. Khi những con muỗi biến đổi gen này lớn lên trên mặt nước, muỗi đực bay đi, nhưng muỗi cái, do không thể bay, sẽ bị bỏ lại. Những con chưa bị ảnh hưởng sẽ tiếp tục hòa mình vào quần thể muỗi, lây truyền những gen đột biến bằng một quá trình với tên gọi “genetic sexing”.

Công nghệ của Oxytec.

Phương pháp này đã được phát triển tại các vùng mà các bệnh dịch từ muỗi đang hoành hành. Vào năm 2001, Oxytec thả ra 6000 con muỗi biến đổi gen tại Malaysia với hy vọng làm thuyên giảm dịch sốt xuất huyết. Mốt thử nghiệm trước đó tại Grand Cayman cũng cho kết quả giảm tới 80 phần trăm số lượng muỗi. Một kế hoạch tương tự đang được xem xét tại Florida, cũng dùng kỹ thuật này.

Một lựa chọn khác là vi khuẩn kỹ thuật sinh học. Nhà di truyền học Marcelo Jacobs-Lorena và nhóm của ông tại Viện nghiên cứu sốt rét Johns Hopkins đã phát triển một loại vi khuẩn chuyển gen chống sốt rét sống trong ruột của muỗi. Khi được thả ra ngoài tự nhiên, và với một cái bụng chứa đầy vi khuẩn chuyển gen, những con muỗi này sẽ di truyền những kháng thể cho thế hệ sau. “Nghiên cứu này được cho là sẽ dẫn tới một vũ khí mới để có thể kết hợp với các kế hoạch kiểm soát cổ điển (thuốc, thuốc trừ sâu, vắc xin) trong cuộc chiến với bênh sốt rét,”

Tương tự, Weiguo Fang của Đại học Maryland cũng đã phát triển một loại hóa chất có chứa nấm với những hợp chất có trong nọc độc của bọ cạp. Fang đã biến đổi loại nấm này để tấn công kí sinh trùng sốt rét bên trong muỗi, và gây ra suy yếu về thể chất cho những con muỗi này. Ý tưởng của Fang đã cho thấy suy giảm trong số lượng kí sinh trùng trong nước bọt của muỗi tới 98%.

Những giải pháp công nghệ cao là một chuyện, nhưng để muỗi phát tán những đặc tính mới này lại là chuyện khác. Như Charles Darwin giải thích 150 năm trước, động vật tiến hóa cực kì chậm, và biến dị chỉ tồn tại nếu áp lực từ môi trường thuận lợi hơn. Nhưng các nhà khoa học cũng có thể kích thích quá trình này bằng thứ với tên gọi “Gene drive” (chuyển gen).

“Gene drive là phương pháp thay đổi, giảm thiểu hay loại bỏ hoàn toàn những loài muỗi nguy hiểm trong tự nhiên bằng cách đảm bảo rằng những biến đổi gen sẽ được ưu tiên di truyền cho thế hệ sau,” Esvelt nói. “Công cụ biên tập gen CRISPR có thể ảnh hưởng tới những kẻ tấn công tồi tệ nhất là việc trong tầm tay của ta.”

Trung bình, các gen sẽ có khoảng 50% khả năng được di truyền, nhưng một vài gen được ưu tiên có thể được thay đổi để tăng khả năng di truyền cho đời sau. Những gen này vẫn có thể sinh sôi trong quần thể ngay cả khi chúng đã làm suy giảm khả năng sinh sản tổng thể của loài này. Các nhà khoa học sẽ muốn biến đổi gen động vật trong tự nhiên bằng cách thêm, bớt, hay đưa ra những đặc tính hay khả năng hoàn toàn mới. Rõ ràng, họ không thể thay đổi từng con một, nhưng họ có thể “chuyển” một gen vào quần thể bằng cách sử dụng một số lượng cá thể biến đổi gen trong phòng thí nghiệm.

Cái hay của công nghệ này là sự biến đổi sẽ được lây lan bởi chính loài muỗi. Các nhà nghiên cứu đã tìm ra cách để tạo ra loài muỗi mà sản sinh ra rất nhiều con đực tới dư thừa, cũng là một cách để giảm thiểu số lượng của chúng. Một đặc tính khác, như miễn dịch với Zika, sốt xuất huyết, tương tự cũng có thể được “chuyển” vào quần thể muỗi tự nhiên. Sau một thời gian, những con muỗi do người tạo ra sẽ thay thế những con nguyên bản.

Gene drive gần như đã sẵn sàng để tiến hành tại các khu vực mà muỗi gây hại. Chương trình nghiên cứu và đào tạo về Bệnh dịch Nhiệt đới của WHO đã ban hành hướng dẫn về muỗi biến đổi gen, trong khi Cơ quan an toàn thực phẩm Châu Âu đã soạn ra một giao thức sáu bước để đánh giá tác động tới môi trường của sinh vật biến đổi gen. Nhưng khoảng trống pháp lý vẫn tồn tại, khiến nhà di truyền học George Church của Harvard, nhà khoa học xã hội của MIT Kenneth Oye, và các nhà nghiên cứu Mỹ phải yêu cầu sự giám sát nhiều hơn nữa. Trong tạp chí Science năm 2014, các nhà nghiên cứu đã kêu gọi các quy định chặt chẽ hơn trong ngăn chặn, kiểm tra, kiểm soát phát hành và giám sát trên Gene drive.

“Dù với tỉ lệ phát triển hiện nay của công nghệ gene drive và giờ đây ta đã có CRISPR, ta vẫn phải thực hiện những nghiên cứu an toàn càng sớm càng tốt, và tham gia vào tranh luận công khai về việc khi nào, và làm thế nào để can thiệp sớm hơn,” Esvelt nói. “Mức độ hỗ trợ nào sẽ cần tới? Nếu một nước cực kì ủng hộ việc sử dụng muỗi biến đổi để cứu lấy những đứa trẻ, nhưng nước láng giềng lại không muốn rủi ro bới gene drive? Làm thế nào để hòa giải những mâu thuẫn cỡ bản này?”

Trong email thảo luận với Gizmodo, Church đã nói rằng điều tuyệt với nhất là hiểu về sinh học và sinh thái của muỗi Aedes và những công nghệ không phải gene drive, như dự án của Oxytec, vốn đang bảo vệ ta khỏi virus. “Ta cần phải suy nghĩ về xã hội trên diện rộng,” ông viết, “và xem xét những rủi ro tiềm tàng, lợi ích, tính đề kháng, và thời điểm của những phương án khác nhau.”

Sẽ không có liều thuốc nào là hoàn hảo, các chuyên gia đồng tình rằng các phương pháp tiếp cận đa chiều là tốt nhất, trong khi chắc chắn rằng ta không thỏa hiệp với môi trường và sức khỏe của mình trong quá trình thực hiện.

“Ta cần phải thảo luận nhanh chóng, nghiên cứu rõ ràng, các biện pháp bảo vệ cẩn thận, hướng dẫn cộng đồng, và sự hỗ trợ phong phú nhưng phải từ tốn nếu ta muốn xây dựng một mô hình khoa học phản ứng nhanh có khả năng xử lý gene drive và những can thiệp sinh thái khác,” Esvelt nói. “Điểm mấu chốt là ta phải cân bằng những đạo đức bắt buộc của việc làm giảm sự đau khổ của loài người khi đối chọi với các ẩn số, và chung tay hành động.”

theo Gizmodo.