Một nhóm nghiên cứu đến từ California đã cấy ghép, chế tạo ra những thực vật có thể phát sáng trong bóng tối, hứa hẹn một sự thay thế thú vị cho đèn đường truyền thống.
Bạn đã từng đọc những câu chuyện cổ tích về những cánh rừng có thể tự phát sáng khi màn đêm buông xuống chưa? Thật tuyệt vời và thơ mộng phải không. Nếu đứng ở góc độ khoa học kỹ thuật thì những loại thực vật có khả năng phát sáng như vậy có lẽ sẽ là một giải pháp tuyệt vời cho vấn đề tiết kiệm năng lượng và môi trường. Chúng sẽ thay thế cho đèn đường, đèn vườn truyền thống, vừa đem lại lợi ích như bóng mát, làm sạch không khí, vừa có khả năng chiếu sáng mà không cần bất kỳ nguồn điện nào.
Xuất phát từ ý tưởng táo bạo đó, doanh nhân Antony Evans cùng đồng nghiệp – là các nhà sinh vật học Omri Amirav -Drory và Kyle Taylor, đã tìm cách tạo ra các loại thực vật có thể phát sáng – theo nghĩa đen. Mặc dù loại thực vật phát sáng đầu tiên – cây thuốc lá với gene đom đóm, đã sớm được các nhà khoa học tạo ra vào những năm 1980 . Hay như tại Nhật Bản, các nhà nghiên cứu cũng đã sử dụng gene của sứa biển để tạo ra những chú mèo có khả năng phát sáng để quan sát hướng di chuyển của bệnh tật (link dưới). Nhưng Evans cho rằng ,với các nghiên cứu đó các nhà khoa học vẫn thiên về việc phát triển kỹ thuật gen và nghiên cứu cơ bản nhiều hơn là ứng dụng. Chính NASA cũng đã có những nghiên cứu liên quan đến vấn đề tương tự nhưng thí nghiệm của họ được thực hiện chủ yếu trên Trạm Không Gian Quốc Tế ISS.
Phương pháp mà nhóm sử dụng là phương pháp cấy ghép gen vốn đang được sử dụng khá rộng rãi hiện nay. Đối tượng là một giống hoa có tên gọi Arabidopsis thaliana (hình dưới) – một giống hoa được nghiên cứu khá phổ biến, có thể gọi là “ruồi giấm” của ngành thực vật học. Giống hoa này cũng có bộ gen ngắn nên dễ thực hiện cấy ghép gen hơn các loại thực vật khác. Bộ gen được sử dụng để ghép là gen của một loại vi khuẩn thủy sinh – Vibrio fischeri.
Bước đầu, nhóm nghiên cứu sử dụng phần mềm Genome Compiler để tìm kiếm trình tự gen của Vibo fischeri. Sau đó họ tiến hành lập trình và tối ưu hóa sao cho trình tự gen sau khi chỉnh sửa có thể “hoạt động” trên cơ thể thực vật thay vì vi khuẩn. Đoạn gen sau khi được chỉnh sửa hoàn thiện sẽ được tổng hợp DNA và gửi đến một công ty chuyên dụng để chế tạo. Khi đã có DNA cần thiết trong tay, nhóm nghiên cứu tiến hành cấy DNA vào một số vi khuẩn với tên gọi Agrobacterium. Vi khuẩn này sẽ tự tiến hành các kỹ thuật di truyền, cụ thể chúng sẽ truyền DNA vào các giao tử cái của thực vật mẫu. Khi gieo trồng các hạt giống từ thực vật này, nhóm nghiên cứu sẽ thu được DNA mà họ đã thiết kế nhưng bây giờ là ở trong cơ thể sống. Khi hiện tượng phát sáng ở các cây mẫu này được kiểm chứng (sau khi lớn), nhóm nghiên cứu có thể sẽ sử dụng một “máy bắn gen” để bắn DNA tốc độ cao vào các tế bào của cây khác. Một vài tế bào sau khi thu nhận DNA sẽ bắt đầu thể hiện các đặc tính liên quan, phát sáng trong bóng tối. Tất nhiên, những điều này hiện vẫn đang ở trên giấy tờ (trừ việc thiết kế DNA) nên thực tế mọi việc có đi đúng chu trình này không thì vẫn là điều cần phải xem xét.
Việc ứng dụng thực vật phát sáng thay thế cho đèn đường vẫn là một mục tiêu lâu dài của nhóm. Tuy nhiên hiệu ứng ánh sáng của ứng dụng này chắc chắn sẽ khác rất nhiều với đèn đường thông thường. Độ sáng của chúng có thể yếu hơn nhưng về thời gian sử dụng thì có thể dài hơn, phụ thuộc vào tuổi thọ của cây (trên lý thuyết). Giả sử coi mỗi lá cây là một bóng đèn cỡ nhỏ thì ánh sáng của chúng sẽ có độ phân tán và có phần đẹp hơn nhiều.
Tuy nhiên, thời gian để thực vật có thể lớn lên cũng là một thách thức không nhỏ với nhóm nghiên cứu để có thể kiểm chứng kết quả. Một số phương án cũng đã được đề xuất như cải thiện công nghệ mô phỏng để giả lập các chuỗi gen trên máy tính. Tìm kiếm một công nghệ “in sinh học”, để tạo ra những chiếc lá và thử nghiệm chuỗi gen trực tiếp thay vì phải đợi cả cây phát triển. Hay một phương án khác là sử dụng liệu pháp gen tại chỗ để thay đổi DNA. Những hướng phát triển này rất cần thiết trước khi nhóm có thể mở rộng chuỗi gen lên những thân cây lớn hơn.
Mặc dù nghiên cứu của nhóm là một sự cổ vũ mạnh mẽ đến sự phát triển của các phòng nghiên cứu sinh học DIY (Do-it-Yourself –tự làm) thế nhưng cũng dấy lên nhiều lo ngại. Một trong số đó là việc phân phối và phát tán các giống cây biến-đổi-gen ra môi trường. Có ý kiến cho rằng, những thực vật này sẽ can thiệp vào chu trình tự nhiên và làm biến đổi có hại đến môi trường sống xung quanh nhiều hơn là lợi ích đem lại. Sự thay đổi gen trong thực vật có thể mang tính di truyền và các động vật vô tình ăn phải chúng cũng có thể bị nhiễm những tác hại chưa xác định. Chưa kể việc phát triển một phòng nghiên cứu sinh học DIY liên quan đến lĩnh vực gen cũng là một việc làm mạo hiểm, vì với kiến thức không đủ và chắc chắn chúng ta sẽ chẳng thế biết được những sản phẩm nào có thể được tạo ra. Ví dụ như một virus làm con người biến thành zombie- xác sống như T-virus trong series phim nổi tiếng Resident Evil chả hạn.
Đề tài này hiện đã thu hút được 8433 người hỗ trợ trên trang web gây vốn cộng đồng-Kichstarter với số tiền lên tới ~500000$.
Trungmaster, theo Smithsonianmag
Link tham khảo:
1. Trên Kickstarter
2. Những chú mèo có khả năng phát sáng:
http://blogs.scientificamerican.com/observations/2011/09/12/jellyfish-genes-make-glow-in-the-dark-cats/
