Việc học giống như đi thuyền ngược nước, không tiến lên ắt phải lùi''

Ngày 01 tháng 04 năm 2020

ĐĂNG NHẬP TÀI KHOẢN

 » Tài nguyên » Các tổ chuyên môn

Tổ Sinh học

Cập nhật lúc : 15:49 01/05/2013  

Thế kỷ 21 - Thế kỷ của công nghệ sinh học

Thế kỷ 21 - Thế kỷ của công nghệ sinh học

 

   Nhân loại đang bước vào cuộc cách mạng công nghệ mới trong lịch sử. Có thể nói trong những năm giao thời giữa hai thế kỷ người ta đã chứng kiến sự ra đời của một loạt các thế hệ công nghệ mới: công nghệ sinh học, trí tuệ nhân tạo, công nghệ mạng thông tin toàn cầu, công nghệ giao thông vận tải siêu tốc toàn cầu, công nghệ siêu nhỏ. Ngoài ra, có một số ngành công nghiệp khác như: hệ thống sản xuất tự động linh hoạt, công nghệ vũ trụ, điện nguyên tử, nhiên liệu mới cũng đang ra đời công nghệ mới.

 

    Cuộc cách mạng công nghê sinh học trên thế giới đang phát triển với tốc độ nhanh chóng, có thể tạo ra những thành tựu mang tính đột phá, khó dự báo trước và có ảnh hưởng to lớn, sâu sắc đến mọi mặt của đời sống xã hội loài người.

    Từ những phát hiện rất đơn giản khi ủ củ cải đường làm thức ăn gia súc, từ quá trình lên men nhờ các vi sinh vật (VSV), không có sự can thiệp của thiết bị nào,  Karlerky đã thu được các sản phẩm có chất lượng cao.  Năm 1917 Karlerky đã đưa ra cụm từ  công nghệ sinh học  (Biotechnology) và theo ông:  Công nghệ sinh học là từ dùng để chỉ “Tất cả những công việc trong đó các sản phẩm được sản xuất ra từ các nguyên liệu thô với sự giúp đỡ của các vật chất sống”. Như vậy, từ hàng vạn năm trước đây loài người đã sử dụng vi sinh vật hay nói cách khác là thực hiện công nghệ sinh học để tạo ra nhiều sản phẩm cần thiết phục vụ cho nhu cầu của cuộc sống thường ngày như: rượu, dấm, nước quả lên men, nước mắm, tương, sữa chua….. Đó là những thành tựu của công nghệ sinh học truyền thống. Vào những thập kỷ 40 - 70 của thế kỷ trước, công nghệ sinh học đã có những bước phát triển mạnh mẽ, đặc biệt là sự ra đời của nền công nghiệp sản xuất thuốc kháng  sinh, sản xuất axit amin, rượu, ….. Đó là những thành tựu của công nghệ sinh học cận đại. Tuy nhiên đến năm 1972, khi công nghệ ADN tái tổ hợp ra đời và được kết hợp với công nghệ sinh học truyền thống đã hình thành giai đoạn phát triển mới của công nghệ sinh học – CNSH hiện đại (CNSH phân tử- molecular biotechnology). Nhờ có công nghệ ADN tái tổ hợp, bản chất của công nghệ sinh học đã có sư thay đổi vĩnh viễn. CNSH hiện đại sẽ tạo ra được các tế bào VSV (nhân sơ ) và cả tế bào thực vật , động vật (nhân chuẩn) biến chúng trở thành các lò sinh học sản xuất ra các sản phẩm mong muốn theo định hướng của con  người.

    Một kỷ nguyên mới của CNSH ra đời. Công nghệ gen với ba lĩnh vực chủ yếu: nghiên cứu cơ bản về cấu trúc và chức năng của gen; sản xuất các protein hữu ích bằng các phương pháp mới và tạo ra các thực vật, động vật và vi sinh vật biến đổi gen đã đạt được những thành tựu to lớn.

Trong nông nghiệp, người ta đã chuyển thành công nhiều gen lạ vào cây trồng, tạo ra các cây trồng mới chưa từng có, có khả năng kháng sâu hại, kháng thuốc diệt cỏ, kháng bệnh hại, ức chế sự chín nhanh của quả và nhiều loại gen khác. Từ năm 1996, lần đầu tiên các cây trồng biến đổi gen đã đưa ra sản xuất đại trà với diện tích 1,7 triệu ha, đến năm 2007 đã có 114,3 triệu ha, năm 2009 là 134 triệu ha và năm 2012 đã đạt 170,3 triệu ha, đánh dấu mức tăng kỷ lục (100 lần) về diện tích canh tác cây trồng CNSH so với năm 1996, khiến cây trồng biến đổi gen nhờ công nghệ sinh học trở thành loại cây trồng được đưa vào ứng dụng nhanh nhất trong lịch sử. Giai đoạn 2011-2020 sẽ được tập trung vào các đặc tính chống chịu với điều kiện môi trường bất lợi, nâng cao năng suất, tăng cường hàm lượng các thành phần chức năng, biến đổi hàm lượng lignin, phát triển các trang trại phân tử (molecular farming). Về mặt công nghệ, sẽ phát triển các kỹ thuật chuyển đa gen, công nghệ nhiễm sắc thể nhân tạo và chuyển gen lục lạp. Đặc biệt các tiềm năng rủi ro vẫn được gắn với các sản phẩm chuyển gen sẽ được loại bỏ. Chọn giống phân tử với sự kết hợp của các phương pháp truyền thống và chỉ thị phân tử được phát triển thành thế hệ công nghệ mới với các hệ thống kiểm tra, sàng lọc được tự động hóa: phenotyping, genoptyping và metabolotyping.

    Theo dự đoán, những năm 20 của thế kỷ 21 sẽ là kỷ nguyên vàng (golden age) của cây trồng biến đổi gen.

     Người ta nói, sau trồng trọt và chăn nuôi, công nghệ vi sinh là lĩnh vực thứ ba của nông nghiệp. Với lợi thế rất đa dạng về chủng loại và có mặt ở khắp mọi nơi, với cơ thể nhỏ bé chúng có thể tích lũy đến những số lượng cá thể khổng lồ trong khoảng không gian nhỏ bé, với chu kỳ sống ngắn công nghệ vi sinh sẽ là nguồn sản phẩm dồi dào, bổ sung mạnh mẽ cho 2 lĩnh vực truyền thống, là cứu cánh của nhân loại.

     Với công nghệ vi sinh hiện có sáu nhóm sản phẩm chính đã và đang phục vụ con người. 1) Đó là: thực phẩm, thức uống vi sinh (các hợp chất protein tương tự thịt cá, các sản phẩm từ rong tiểu cầu, tảo xoắn, vv.  Thực phẩm vi sinh là thực phẩm có chất lượng cao, giàu vitamin và có hàm lượng protein cao. Thức uống vi sinh hết sức đa dạng được chế biến băng công nghệ giản đơn từ các loại trái cây sẵn có. 2) Đó là: thức ăn chăn nuôi vi sinh, loại thức ăn thúc đẩy sự phát triển của tập đoàn vi sinh vật có ích trong hệ tiêu hóa của vật nuôi, ức chế các vi sinh vật gây bệnh, nâng cao khả năng kháng bệnh cho gia súc. 3) Đó là: phân bón vi sinh, loại phân có các vi sinh vật có khả năng thu hút, tích lũy và chuyển hóa các nguyên tố dinh dưỡng cho cây. Các loài vi sinh vật này được nuôi cấy, nhân lên trong phòng thí nghiệm, được sử dụng để chế tạo các loại phân bón hiện đang áp dụng rộng rãi trong sản xuất nông nghiệp. 4) Đó là: thuốc bảo vệ thực vật vi sinh, loại thuốc có khả năng chống lại sự phá hại của sâu như thuốc Bt, kháng bệnh như chế phẩm NPV, trừ bệnh vi sinh như Trichoderma, thuốc trừ chuột vi sinh, thuốc trừ cỏ vi sinh, vv. 5) Đó là: năng lượng vi sinh với việc sử dụng khí mêtan, còn gọi là biogar, khí sinh vật được sản xuất từ chất thải chăn nuôi, dùng cho thắp sáng, đun nấu, thậm chí còn có thể là nhiên liệu cho một số máy móc trong sản xuất. Và, 6) đó là: chất làm sạch môi trường vi sinh gắn liền với công nghệ làm sạch nguồn nước, thúc đẩy quá trình phân hủy các loại rác thải, loại bỏ khí độc, các chất có hại trong đất.         

     Trong lĩnh vực y tế, sự phối hợp của hệ gen học, sinh học hệ thống, tin sinh học và công nghệ nano đang mở ra những hướng ứng dụng mới, thay thế toàn bộ hệ thống chăm sóc sức khỏe trong tương lai. Người ta đã sản xuất ở quy mô công nghiệp insulin dùng để chữa bệnh đái tháo đường, tạo ra kích tố sinh trưởng để chữa bệnh lùn bẩm sinh, các loại interferon chống virus và ung thư và chữa trị rất nhiều bệnh di truyền cho con người. Các công nghệ, kỹ thuật mới được kể đến gồm: sinh học hệ thống, công nghệ xác định trình tự, dược phẩm nano, chẩn đoán nano, trị liệu gen, công nghệ RNA. Các bệnh nan y sẽ được chữa trị. Thuốc chữa bệnh và liệu pháp chữa bệnh  sẽ được  đặc hiệu cho từng cá nhân. Người ta cũng đã thành công trong việc nuôi cấy tế bào gốc của phôi thai và sử dụng chúng để điều trị các bệnh hiểm nghèo, kể cả các bệnh di truyền và chăm sóc sắc đẹp.

    Các dược phẩm trị liệu, các hợp chất chức năng từ thực vật sẽ được hiện thực hóa với các trang trại qui mô lớn (molecular farming). Công nghệ RNAi được ứng dụng rộng rãi trong nghiên cứu cơ bản cũng như phát triển các sản phẩm ứng  dụng trong chống chịu stress sinh học và phi sinh học. Động vật chuyển gen cũng sẽ được phát triển với mục đích trị liệu. Các phương pháp sinh học được ứng dụng rộng rãi trong xử lý và cải thiện môi trường.

     Trong lĩnh vực công nghiệp và nhiên liệu sinh học, thế giới sẽ chứng kiến sự ra đời hàng loạt của các công ty, xí nghiệp CNSH, mở ra một ngành kinh tế mới, kinh tế sinh học (Bio-Economy). Vào năm 2030, thế giới có khả năng sản xuất và sư dụng nguồn nhiên liệu sạch. Phát triển các vật liệu mới có nguồn gốc sinh học được khai thác tối đa.

     Hiện nay, công nghệ sinh học đang phát triển như vũ bão và dự báo sẽ phát triển rất mạnh mẽ trong những thập kỷ tới, nếu Việt nam không có những quyết sách đột phá để tăng cường năng lực KH&CN quốc gia, thì nguy cơ tụt hậu kinh tế và KH&CN ngày càng xa. Một trong những quyết sách quan trọng là đào tạo nguồn nhân lực CNSH. Theo điều tra về như cầu CNSH đến 2020, cho thấy việc đáp ứng nguồn nhân lực là không thể đạt được nếu Việt nam vẫn duy trì tốc độ và chiến lược đào tạo như hiện nay.

     Các bạn ơi, hãy lựa chọn ngành Công nghệ của thế kỷ - ngành CÔNG NGHỆ SINH HỌC

                                        

                                                                                                        GS.TS. Nguyễn quang Thạch