Một Số Xu Hướng Và Thành Tựu Mới Của Khoa Học Công Nghệ

1) Nông nghiệp công nghệ cao và Nông nghiệp 4.0

Tạp chí National Geographic, Mỹ, số ra tháng 9 năm 2017 có bài “Quốc gia nhỏ bé nuôi dưỡng thế giới”. Bài báo cho thấy Hà Lan là một quốc gia nhỏ xíu trên thế giới, với mật độ dân số hơn 1.300 người trên một dặm vuông. Tuy nhiên, Hà Lan xếp thứ 2 về xuất khẩu thực phẩm trên thế giới (tính theo giá trị), chỉ đứng sau Hoa Kỳ, quốc gia với diện tích 270 lần lớn hơn Hà Lan. Gần hai thập kỷ trước, người Hà Lan đã thực hiện cam kết xây dựng quốc gia nông nghiệp bền vững với khẩu hiệu “Thực phẩm tăng gấp 2, chi phí tài nguyên giảm một nửa”.

Trồng rau tiết kiệm không gian ở Ấn Độ

Hà Lan dẫn đầu thế giới về nông nghiệp công nghệ cao. Ngành nông nghiệp và thực phẩm chiếm 22% tổng xuất khẩu của Hà Lan, trong đó xuất khẩu thiết bị, công nghệ đạt 9,0 tỷ USD năm 2017. Nhu cầu của thị trường quốc tế ngày càng tăng đối với công nghệ của Hà Lan do hiệu quả sử dụng năng lượng tiết kiệm, nông nghiệp chính xác, hệ thống sensors, điều khiển tự động, GPS, máy bay không người lái và những phát minh mới làm cho cây trồng có khả năng chống lại các tác động của biến đổi khí hậu và bệnh tật.

2) Phát minh các công cụ đầy sức mạnh biến đổi hệ thống gen ở cây trồng

Năm 2015, Hội đồng thẩm định các công nghệ mới, thuộc Diễn đàn Kinh tế thế giới đã bình chọn 10 công nghệ mới quan trọng nhất đối với nhân loại, trong đó có 2 công nghệ thuộc lĩnh vực gen và di truyền, đó là:

i) Các công nghệ kỹ thuật di truyền chính xác:

- Công nghệ chỉnh sửa hệ thống gen

- Công nghệ bất hoạt gen

ii) Hệ thống gen kỹ thuật số

a) Công nghệ chỉnh sửa gen: Công nghệ chỉnh sửa gen cho phép cắt bỏ hoặc bổ sung một đoạn trình tự DNA (gồm 1 đến nhiều nucleotids hoặc 1 đến vài gen), thay đổi trình tự nucleotids hoặc thay thế các nucleotids trên DNA ở một vị trí xác định trên nhiễm sắc thể của hệ gen. Công nghệ này có khả năng tạo ra cuộc cách mạng sinh học, giống cây trồng, vật nuôi trên toàn cầu. Năm 2017 được xem là một năm quan trọng đối với công nghệ chỉnh sửa gen trong nông nghiệp.

Tháng 3 năm 2017, Israel tuyên bố cây trồng chỉnh sửa gen sẽ không tuân theo các quy chế GMO khi không có DNA ngoại sinh nào được đưa vào hệ gen cuối cùng của thực vật. Tháng 6-2017, Tổ chức nghiên cứu nông nghiệp và thực phẩm quốc gia Nhật Bản đã tiến hành thử nghiệm giống lúa chỉnh sửa gen đầu tiên ở Nhật.

Tháng 9, Bộ Nông nghiệp Hoa Kỳ đã phê chuẩn giống chỉnh sửa gen Camelina không biến đổi gen (Non GMO) với hàm lượng dầu cao. Công nghệ chỉnh sửa gen CRISPR-Cas9 đã được Viện MIT và Harvard (Broad Institute of MIT and Harvard) chuyển giao cho các công ty giống siêu quốc gia như Syngenta và DuPont Pioneer để áp dụng cho nông nghiệp. Monsanto cũng nhận được từ Broad Institute of MIT and Harvard giấy phép sử dụng công nghệ CRISPR-Cpf1 mới nhất. DuPont Pioneer nhận được từ ERS Genomics và Đại học Vilnius giấy phép độc quyền CRISPR-Cas cho ứng dụng vào nông nghiệp. DuPont Pioneer đã đạt được thỏa thuận với CasZyme để cùng nhau phát triển một công cụ chỉnh sửa mới theo CRISPR-Cas. Công nghệ mới Genome editing (công nghệ chỉnh sửa gen) với các hệ thống công cụ sửa gen TALEN, CRISPR/Cas9, CRISPR/Cas đã cho phép chỉnh sửa hệ gen ở rất nhiều loài sinh vật, kể cả các gen gây bệnh ở động vật và người. Số công bố khoa học về ứng dụng của công nghệ này đang tăng nhanh ở cấp số nhân trên thế giới.

b) Công nghệ bất hoạt gen (RNAi): Công nghệ này cho phép gây bất hoạt (Knock out) hoặc làm giảm hoạt hóa (Knock down) một gen bất kỳ trong cơ thể sống hoặc giống cây, giống con vì mục đích của con người. Với công nghệ bất hoạt gen, các nhà khoa học Mỹ do TS Craig Venter lãnh đạo đã tạo ra giống tằm kéo tơ nhện (bất hoạt gen tơ tằm và cài gen tơ nhện vào con tằm). Giống tằm kéo tơ nhện có năng suất sợi cao, sợi tơ dài hơn và bền hơn rất nhiều so với tơ tằm.

TS Craig Venter (nhà khoa học đã từng tích cực chống chiến tranh Việt Nam), cũng là nhà khoa học đã tạo ra chủng vi khuẩn nhân tạo đầu tiên trên trái đất. Ông đang mở ra kỷ nguyên thiết kế hàng loạt các chủng vi sinh mới, dự kiến sẽ làm thay đổi ngành công nghiệp vi sinh, công nghiệp sinh hóa và enzyme trong tương lai không xa. Bằng cách kết hợp gây bất hoạt các gen màu đặc thù của hoa hồng và chuyển gen của các loài hoa màu violet và blue, các nhà khoa học Úc ở CSIRO đã tạo ra giống hoa hồng mới chưa từng có mang màu tím violet và màu xanh blue.