Khoai tây nhả ra tơ nhện, dê cho sữa người, thỏ có bộ lông màu xanh còn chuột thì toàn thân một màu tím ngắt - sản phẩm của các mụ phù thủy trong truyện thần tiên? Không, đó chỉ là một phần nhỏ những gì mà các nhà khoa học có thể tạo ra nhờ công nghệ chuyển giao gen. Với công nghệ này, giờ đây con người đã có trong tay "cây đũa thần quyền năng" để biến đổi vạn vật theo ý muốn.
Chuyện thật như... bịa
Chuyện có thật thời hiện đại kể rằng: có một củ khoai tây mơ ước trở thành một con nhện. Nó đi tìm một nhà bác học để giúp nó thực hiện ước mơ này. Nhà bác học giúp đỡ bằng cách tiêm vào củ khoai một loại "thần dược". Chỉ một thời gian ngắn sau củ khoai tây bắt đầu nhả tơ! Ngành hóa sinh và di truyền của thế giới đã tiến bộ đến độ chỉ cách đây 2 thập niên, câu chuyện trên còn mang dáng vẻ thần thoại nhưng giờ đây đã trở thành chuyện "thường ngày" ở các phòng thí nghiệm. Bằng công nghệ chuyển giao gen, các nhà khoa học đã đưa gen nhện vào khoai tây. Củ khoai tây đã "đọc" được những tín hiệu di truyền của gen nhện và tưởng đấy là gen của chính nó nên đã "tiến hành" nhả tơ. Loại tơ mà khoai tây nhả ra bền gấp 6 lần vải kevlar và có độ co giãn gấp 2 lần nilon. Đã vậy nó còn không độc hại và có thể tự phân hủy, rất lý tưởng để chế tạo chỉ khâu tự tiêu dùng trong phẫu thuật, quần áo bảo hộ, đặc biệt các gân nhân tạo cho khớp xương...
 |
Tổng hợp được protein từ lâu đã là ước mơ của giới khoa học. Các enzym, hormon, kháng thể, chất tiếp nhận thần kinh... đều là các protein cần thiết cho cơ thể người nhưng rất khó tổng hợp bằng cách nhân tạo. Phương pháp duy nhất hiện nay mà giới khoa học có là nhờ cơ thể một sinh vật "chế tạo hộ" thông qua công nghệ chuyển giao gen. Đầu tiên người ta nhận dạng và cô lập gen của một "sinh vật cho" có thể tạo ra được loại protein mong muốn, sau đó cấy gen này vào một "sinh vật nhận". Vì các sinh vật sống có cùng một mã số di truyền giống nhau nên "sinh vật nhận" khi đó sẽ có các yếu tố di truyền của sinh vật cho nên sẽ có một hoặc nhiều đặc điểm giống với "sinh vật cho". Tất nhiên, với các sinh vật quá nhỏ bé thì chúng sẽ không đủ hơi sức để "đọc" gen tường tận, vì vậy có thể chúng sẽ sản sinh ra những thứ "dị dạng", không sử dụng được. Các khoa học gia hiểu là phải nhờ cơ thể các sinh vật to lớn, tiến hóa và đặc biệt là rẻ tiền hơn như khoai tây chẳng hạn.
Những công nghệ phù thủy
Công nghệ chuyển giao gen là một quá trình chuyển đổi cho phép chúng ta xóa bỏ được ranh giới giữa các giống, loài vượt qua được "hàng rào tự nhiên" để cải tiến, đột biến các chủng giống vi sinh vật, cây trồng, vật nuôi. Chuyển giao gen là một cuộc cách mạng mới trong công nghệ sinh học đang ở giai đoạn đầu thực nghiệm của sự phát triển. Công nghệ này có khả năng phá vỡ quy tắc cơ bản của sự di truyền không những giữa các loài mà còn giữa con người, động vật, thực vật bằng cách xen ngẫu nhiên các gen với nhau từ các loài khác nhau. Với công nghệ này, Công ty Nexia Biotechnologies của Canada đã sử dụng một giống dê cái để chế tạo tơ trong sữa của nó. Một gen của nhện đã được cấy vào tế bào phôi của dê cái để gen này xuất hiện trong sữa của dê sau đó. Sữa dê nhờ có gen này mà có thể nhả ra tơ nhện. Tơ "made in sữa dê" có chất lượng rất giống với tơ nhện, trở thành nguồn nguyên liệu dồi dào của công nghệ dệt may.
Theo giáo sư Houdebine của Viện nghiên cứu Inra (Pháp), hiện nay, sữa là hệ thống hoàn hảo nhất để tổng hợp protein. Có khoảng 100 protein đã được tổng hợp ở dạng thử nghiệm từ sữa như các hormon, các yếu tố tăng trưởng, các chất chống gen trong vaccin, các dạng kháng thể, enzym, collagen... Trong số đó có vài protein đã được thử nghiệm lâm sàng.
 |
Quay trở lại với công nghệ chuyển giao gen, hiện nay, "siêu sao" của công nghệ này là một loại sứa ở vùng Tây Bắc Thái Bình dương, có tên khoa học là Aequoria victoria. Các nhà khoa học ở khắp nơi trên thế giới đã và đang thi nhau cấy gen của nó vào đủ loại sinh vật, từ vi khuẩn, men gây nổi, tằm, thỏ, khỉ... Đó là nhờ tế bào của sứa có GFP (Green Fluorescent Protein) khiến cho cơ thể của nó toát ra một ánh sáng màu lục rất đẹp khi chiếu ánh sáng cực tím vào. Loại gen mã hóa GFP đã được khám phá từ năm 1992 và rất được giới khoa học chú ý vì nó làm nảy sinh một loại protein rất "bền vững" do khi bị đem soi dưới ánh sáng cực tím, nó luôn tỏa màu xanh lục rực rỡ. Chỉ cần đem các sinh vật đã qua chuyển giao gen vào tia cực tím là có thể biết ngay sự chuyển hóa gen có thành công hay không. Những con thỏ trắng muốt của Viện Inra đã có màu xanh lục kỳ lạ kể cả bộ râu và cặp mắt của nó do được chuyển gen từ con sứa này.
Một nhóm các nhà khoa học Nhật cũng đã từng tiêm gen của con sứa này vào trứng của một con chuột nhắt. Kết quả là con chuột con có protein phát sáng xanh lục. Tuy nhiên, đây không phải là mục tiêu "tô màu thiên nhiên" của các nhà khoa học. Cái chính là ghép yếu tố GFP vào một protein mà các khoa học gia muốn tổng hợp để phân tử mới có khả năng phát sáng mà vẫn giữ nguyên các đặc điểm của nó. Họ còn làm thay đổi gen tự nhiên của con sứa để GFP thay đổi, có thể phát sáng mạnh gấp 35 lần và lộ rõ từ 5 - 10 lần. Độc đáo hơn, người ta còn "khuấy động GFP" đến độ bây giờ đã có nhiều gam màu khác xuất hiện, ngoài xanh lục (GFP) còn có xanh dương (BFP), vàng (YFP) và xanh tím (CFP). Chẳng bao lâu tại nhiều phòng thí nghiệm trên thế giới, những con thỏ xanh sẽ làm bạn với bầy khỉ vàng và bọn chuột tím!
Thực vật cũng có những đóng góp đắc lực trong công nghệ "phù thủy" này. Các nhà khoa học Canada đã tìm ra loại cỏ linh lăng - một loại cỏ có nhiều protein để thay thế lá thuốc lá chế tạo ra huyết cầu tố cho con người. Trước đó người ta đã biết đến những chiếc lá cây thuốc lá của các nhà khoa học Pháp có thể cho ra huyết cầu tố, nhưng cỏ linh lăng có ưu điểm vượt trội hơn là hàm lượng protein cao, không chứa độc chất hay chất gây dị ứng cho người. Phân tử huyết cầu tố được tập trung ở lá, không phải ở hạt nên các gen tránh được nguy cơ bị gió cuốn đi. Cứ một mẫu cỏ linh lăng có thể cho tới 500gr protein với giá thành chỉ 1 đô-la cho mỗi mẫu.
Và hy vọng cho y học
Người ta hy vọng với giá thành rẻ như vậy, huyết cầu tố của người sẽ được sản xuất đại trà trong tương lai từ cỏ linh lăng. Một số thảo mộc khác cũng đang trở thành "ngôi sao" trong phòng thí nghiệm chuyển giao gen như cây ngô sẽ sản xuất kháng thể chống ung thư, gạo cung cấp thành tố giúp cơ thể tăng cường hệ miễn dịch với viêm gan siêu vi B... Nhộn nhịp trước phòng các nhà khoa học chuyển giao gen là tập thể đủ loại gồm lợn, gà, thỏ, khỉ, cá, chuột và hàng đống thảo mộc lỉnh kỉnh khác. Nhưng giáo sư Huodebine cảnh báo về nhiều mối nguy hiểm, nhất là khả năng tạo ra một dòng động vật mang mầm bệnh nguy hại cho con người. Câu chuyện thần tiên về khoai tây tạo ra tơ nhện liệu sẽ kết thúc có hậu hay lại tạo ra một cơn ác mộng mới cho nhân loại. Tất cả vẫn phụ thuộc vào cây đũa thần kỳ của các nhà khoa học!
Duy Anh (Theo Ilogi)