Công nghệ sinh học: Chế tạo sữa không cần chăn nuôi và đảo ngược lão hóa?

Từ cánh đồng đến bàn ăn: Công nghệ sinh học cứu sống hàng tỉ người

Công nghệ sinh học, với việc sử dụng các sinh vật sống để tạo ra sản phẩm và nguyên liệu, được dự báo sẽ làm thay đổi thế giới trong nửa thế kỉ tới. Công nghệ này được Viện Nghiên cứu Tương lai Copenhagen (CIFS) xếp vào Top 11 siêu xu hướng (Megatrends) tạo nền tảng thay đổi thế giới trong dài hạn.

Theo đó, Cuộc cách mạng sinh học (The Biotech Revolution) sẽ cho phép con người vượt qua một số giới hạn tự nhiên, điều chỉnh mã di truyền của thực vật và động vật, tạo ra giống cây trồng có khả năng chống chịu tốt hơn hoặc cần ít phân bón hơn, đồng thời phát triển phương pháp điều trị các bệnh di truyền.

Trên thực tế, công nghệ sinh học đã hiện diện trong đời sống thường ngày từ nhiều thập kỉ qua, từ bánh mì làm bằng lúa mì được chọn tạo giống, nước ép trái cây sử dụng enzyme, đến thịt và các sản phẩm từ sữa của vật nuôi được nuôi bằng thức ăn có thành phần biến đổi gene.

Báo cáo được CIFS công bố vào tháng 9 vừa qua, nhấn mạnh rằng các giống cây trồng năng suất cao nhờ tiến bộ công nghệ sinh học đã góp phần tăng sản lượng nông nghiệp 44% trong giai đoạn 1965-2010, giúp giảm nạn đói và đáp ứng nhu cầu lương thực của dân số tăng nhanh vào cuối thế kỷ 20. Norman Borlaug, nhà khoa học đoạt giải Nobel thường được gọi là cha đẻ của cuộc Cách mạng Xanh, từng được nhắc đến như người đã cứu sống một tỉ người. Trong thế kỷ XXI, sản xuất thực phẩm tiếp tục là một trong những lĩnh vực quan trọng nhất của công nghệ sinh học.

Những công nghệ sinh học tái định hình nguồn thực phẩm

Một hướng phát triển có tiềm năng tác động sâu rộng là công nghệ lên men chính xác trong sản xuất sữa. Phương pháp này sử dụng vi sinh vật để tạo ra các protein sữa mà không cần phụ thuộc hoàn toàn vào chăn nuôi bò theo cách truyền thống. Tầm quan trọng của công nghệ này nằm ở quy mô tiêu thụ. Khoảng 6 tỉ người thường xuyên sử dụng sữa và các sản phẩm từ sữa, trong khi chăn nuôi truyền thống đòi hỏi nhiều đất, nước và tạo ra lượng phát thải đáng kể, góp phần gây biến đổi khí hậu và suy thoái môi trường.

Nghiên cứu của CIFS ước tính, protein sữa từ phương pháp lên men chính xác có thể đạt mức cạnh tranh về giá với sữa bò trong khoảng 10-15 năm tới. Nếu dự báo này trở thành hiện thực, công nghệ sẽ tạo ra sức ép chuyển đổi đối với ngành sản xuất sữa.

Một hướng nghiên cứu khác tập trung vào hệ vi sinh vật trong dạ cỏ của động vật nhai lại, thành phần thức ăn và đặc điểm di truyền của gia súc. Hiểu rõ mối quan hệ giữa các yếu tố này có thể giúp giảm đáng kể lượng khí methane phát thải từ chăn nuôi mà vẫn duy trì năng suất.

Công nghệ sinh học cũng mở ra khả năng cải thiện khả năng hấp thụ carbon của cây trồng. Dù còn ở giai đoạn rất sớm, các nhà nghiên cứu đang xem xét việc biến đổi gene cây lúa mì để tăng lượng CO₂ được giữ lại dưới lòng đất, đồng thời nâng cao năng suất thực phẩm.

Ngoài ra, chuyển đổi cỏ thành protein cho người hoặc vật nuôi có thể góp phần giảm sự phụ thuộc vào đậu tương nhập khẩu. Với nguồn nguyên liệu dồi dào và diện tích đất đã được sử dụng cho sản xuất nông nghiệp, ngay cả việc thay thế một phần đậu tương cũng có thể tạo ra thay đổi đáng kể đối với chuỗi cung ứng thực phẩm.

Nhiên liệu sinh học thế hệ mới: Lời giải cho những lĩnh vực khó điện hóa

Chuyển dịch năng lượng hiện nay chủ yếu dựa vào điện khí hóa và thay thế nhiên liệu hóa thạch bằng các nguồn năng lượng sạch như gió, mặt trời và thủy điện. Tuy nhiên, điện khí hóa không phải lựa chọn khả thi đối với mọi lĩnh vực, đặc biệt là vận tải biển và hàng không.

Đây là khoảng trống mà nhiên liệu sinh học tiên tiến có thể góp phần lấp đầy. Được sản xuất từ vật liệu sinh học không phải thực phẩm, các loại nhiên liệu này hướng đến mục tiêu giảm phát thải mà không cạnh tranh trực tiếp với sản xuất lương thực về đất canh tác.

Những thế hệ nhiên liệu sinh học trước đây từng gây tranh cãi vì sử dụng đất nông nghiệp để trồng nguyên liệu, tạo sức ép lên nguồn cung thực phẩm. Trong cuộc khủng hoảng lương thực toàn cầu năm 2010-2011, giá thực phẩm tăng cao, một phần có liên quan đến việc sử dụng đất cho nhiên liệu sinh học thế hệ đầu, đã góp phần làm gia tăng bất ổn xã hội tại Ai Cập, trước khi Tổng thống Hosni Mubarak bị lật đổ.

Kinh nghiệm này thúc đẩy sự chuyển dịch sang nhiên liệu sinh học thế hệ thứ hai và thứ ba, vốn được thiết kế để sử dụng các nguồn nguyên liệu không đòi hỏi đất nông nghiệp dành riêng cho sản xuất thực phẩm. Nhờ đó, công nghệ sinh học có thể hỗ trợ giảm phát thải trong các lĩnh vực khó chuyển sang sử dụng điện trực tiếp.

“

Một ví dụ là quy định RefuelEU Aviation của Liên minh châu Âu, được thông qua năm 2023. Quy định đặt mục tiêu nhiên liệu hàng không bền vững (SAF) chiếm 20% tổng nhiên liệu hàng không vào năm 2035 và 70% vào năm 2050. Theo tài liệu của CIFS, phần lớn nguồn cung SAF dự kiến đến từ nhiên liệu sinh học tiên tiến.

Những mục tiêu này cho thấy công nghệ sinh học có thể trở thành một mắt xích quan trọng trong quá trình xanh hóa giao thông. Tuy nhiên, hiệu quả của hướng đi này vẫn gắn với khả năng phát triển nguồn nguyên liệu phù hợp và mở rộng sản xuất mà không tái tạo những xung đột giữa năng lượng và an ninh lương thực từng xuất hiện trước đây.

Từ điều trị bệnh đến tham vọng đảo ngược lão hóa

Y tế là một trong những lĩnh vực mà tác động của công nghệ sinh học đã thể hiện rõ. Khoảng 200 triệu người trên thế giới phụ thuộc vào insulin được sản xuất bằng kỹ thuật DNA tái tổ hợp. Đại dịch COVID-19 cũng cho thấy tốc độ phát triển và triển khai sản phẩm công nghệ sinh học có thể nhanh đến mức nào. Khi đó, chỉ trong vài năm sau khi bộ gene của virus được công bố, vaccine mRNA đã được sản xuất và sử dụng cho hàng tỉ người trên toàn cầu.

Một hướng nghiên cứu gây chú ý hiện nay là kéo dài tuổi thọ. Tháng 1/2026, Cục Quản lí Thực phẩm và Dược phẩm Mỹ (FDA) cho phép Life Biosciences, công ty do nhà di truyền học David Sinclair của Đại học Harvard đồng sáng lập, bắt đầu thử nghiệm lâm sàng trên người đối với liệu pháp gene nhằm điều trị tình trạng mất thị lực ở bệnh nhân mắc bệnh tăng nhãn áp và một số bệnh hiếm gặp ảnh hưởng đến dây thần kinh thị giác.

Dù mục tiêu trực tiếp là điều trị các vấn đề về thị lực, nhưng lĩnh vực nghiên cứu này nằm trong tham vọng rộng lớn hơn, đó là tìm hiểu khả năng đảo ngược quá trình lão hóa. Đây vẫn là hướng đi gây tranh luận trong giới khoa học, nhưng đang thu hút dòng vốn lớn từ các nhà đầu tư giàu có và những tổ chức có tiềm lực tài chính.

Quỹ Hevolution Foundation của Saudi Arabia, do Thái tử Mohammed bin Salman làm chủ tịch, đã tài trợ 40 triệu USD trong tổng số 101 triệu USD của cuộc thi XPrize, nhằm tìm kiếm nhóm nghiên cứu có thể chứng minh khả năng đảo ngược một số khía cạnh của lão hóa tương đương 10 năm.

Tuy nhiên, kéo dài tuổi thọ đặt ra nhiều vấn đề vượt ra ngoài phạm vi y học. Nếu các liệu pháp giúp con người sống lâu hơn đáng kể trở nên phổ biến, ai sẽ có cơ hội tiếp cận chúng? Hệ thống lương hưu, thị trường nhà ở và cơ chế thừa kế sẽ thay đổi ra sao? Ở quy mô toàn cầu, việc tuổi thọ tăng lên còn có thể tác động thế nào đến tăng trưởng dân số và nguồn tài nguyên vốn đã chịu nhiều sức ép?

Những câu hỏi này cho thấy thành công về mặt khoa học chưa đủ để quyết định tương lai của công nghệ sinh học. Khả năng tiếp cận, chi phí và hệ quả xã hội sẽ là những vấn đề cần được xem xét song song với hiệu quả điều trị.