Công nghệ sinh học góp phần thúc đẩy quyền con người

Chúng ta đang sống trong một thế giới hạn chế về nguồn lực. Những thách thức toàn cầu như biến đổi khí hậu, suy thoái đất đai và hệ sinh thái, cùng với sự gia tăng dân số buộc chúng ta phải tìm kiếm những cách thức sản xuất và tiêu dùng mới tôn trọng môi trường sinh thái ranh giới của hành tinh của chúng ta. Đồng thời, nhu cầu đạt được sự bền vững tạo thành động lực mạnh mẽ để hiện đại hóa và củng cố các ngành công nghiệp. Để giải quyết những thách thức này, chúng ta phải cải thiện và đổi mới cách chúng ta sản xuất và tiêu thụ thực phẩm, sản phẩm và nguyên liệu trong hệ sinh thái lành mạnh thông qua nền kinh tế sinh học bền vững mà nền tảng của nó là các ứng dụng công nghệ sinh học.

Những năm gần đây đã chứng kiến sự gia tăng nhanh chóng của các tiến bộ khoa học trong các lĩnh vực sinh học phân tử, di truyền và kỹ thuật sinh học. Những điều này đã làm nảy sinh những phát triển và công nghệ mới có tiềm năng ứng dụng rất lớn trong các lĩnh vực nông nghiệp, bảo vệ môi trường, y học và phát triển công nghiệp. Công nghệ sinh học đã có những đóng góp quan trọng trong việc tăng sản lượng lương thực, các công cụ điều trị, phân tích rẻ hơn và hiệu quả hơn trong y học cũng như phát triển các công nghệ an toàn với môi trường.

Một đặc điểm nổi bật và khác biệt lớn nhất của công nghệ sinh học so với các ngành khoa học công nghệ khác là tác động trực tiếp hoặc gián tiếp đến con người. Nó tác động tích cực đến mọi mặt đời sống con người giúp cải thiện toàn diện chất lượng cuộc sống, từ đó nâng cao việc hưởng thụ quyền góp phần thúc đẩy quyền con người. Điển hình ta có thể kể đến một số lĩnh vực chính như:

– Công nghệ sinh học ứng dụng trong y dược:

Y học là lĩnh vực mà công nghệ sinh học có nhiều ứng dụng trực tiếp nhất cho con người nên phát triển mạnh, nhanh và có nhiều thành tựu lớn. Nhiều phát minh lớn tạo nên những cuộc cách mạng của y học như tìm ra vắc xin, thuốc kháng sinh. Công nghệ sinh học thế kỉ XXI đang đưa y học lên tầm cao mới trong chiến lược bảo vệ sức khỏe và môi trường sống cho con người. Công nghệ sinh học không những giúp chẩn đoán bệnh nhanh và chính xác, tăng nguồn thuốc và nhiều phương pháp chữa trị mới có hiệu quả hơn, mà còn có thể can thiệp làm biến đổi cơ thể con người.

Ứng dụng công nghệ sinh học trong lĩnh vực y tế ngày một được đẩy mạnh, được biệt trong lĩnh vực y tế dự phòng những năm gần đây. Đầu tiên là ứng dụng công nghệ sinh học trong việc xác định các vi sinh vật gây bệnh hỗ trợ cho công tác chẩn đoán, điều trị các bệnh truyền nhiễm và phòng chống dịch bệnh. Hai là chẩn đoán các đột biến kháng thuốc của các vi sinh vật gây bệnh, hỗ trợ cho việc quản lý và giám sát sự đề kháng thuốc của các vi sinh vật gây bệnh. Đặc biệt hơn là việc ứng dụng trong chẩn đoán các đột biến trên gen hỗ trợ cho công tác chẩn đoán, điều trị các bệnh ung thư, các bệnh lý về di truyền học.

Bên cạnh đó, y học phục hồi (tái tạo và phục hồi chức năng cơ thể người) cũng có những bước tiến vượt bậc do các ứng dụng công nghệ sinh học mang lại như: liệu pháp gen, công nghệ mô, liệu pháp tế bào, chế tạo các cơ quan nhân tạo thay thế cho các cơ quan đã bị hư hỏng.

Điều đáng phấn khởi là sự phát triển nhanh chưa từng thấy của khoa học trong khai thác bộ gen người là xu hướng thẳng thế vượt trội. Nhiều lĩnh vực y – dược học mới ra đời với công nghệ tiến bộ hơn hẳn, với nhiều chế phẩm mới có cơ chế tác động chính xác và nhanh nhạy hơn. Đó là sự ra đời và phát triển nhanh của y học cá thể, sự lớn mạnh của y học phục hồi với nhiều kết quả bất ngờ hay việc dùng robot hỗ trợ trong chẩn đoán và phân tích. Sự hỗ trợ tích cực của nhiều ngành khoa học khác như tin học, vật lí, hoá học đã cung cấp những phương tiện kỹ thuật được cải tiến với công suất cao gấp nhiều nghìn lần.

– Công nghệ sinh học ứng dụng trong thực phẩm:

Công nghệ sinh học đang giải quyết hai thái cực, một mặt gia tăng lương thực thực phẩm để khắc phục nạn đói, mặt khác tạo các chế phẩm mới thay thế thức ăn truyền thống như các chất ngọt thay đường để ăn không tích mô, lipid ăn không làm béo nhằm giảm thiểu bệnh béo phì. Ngoài ra, chúng cũng đang cho thấy sự thoả mãn yêu cầu ngày càng cao hơn đối với thực phẩm, không những đảm bảo cân bằng dinh dưỡng, an toàn cho người tiêu dùng mà cho cả bền vững cho thế hệ tương lai. Nói đến ứng dụng công nghệ sinh học trong thực phẩm hiện đại thì ta không thể nhắc đến thực phẩm chức năng. Thực phẩm chức năng dùng để hỗ trợ chức năng của các bộ phận trong cơ thể con người, có tác dụng dinh dưỡng, tạo cho cơ thể tình trạng thoải mái, tăng sức đề kháng nhằm giảm nguy cơ mắc bệnh, gắn kết giữa dinh dưỡng và trị bệnh. Bên cạnh đó, công nghệ sinh học còn là cốt lõi thúc đẩy công nghiệp chế biến.

– Công nghệ sinh học ứng dụng trong năng lượng:

Theo tính toán của các nhà khoa học thì trong tương lai không xa nguồn dầu mỏ sẽ cạn kiệt. Có bốn ứng viên nặng ký về năng lượng cho tương lai gồm: hydrogen điện, methanol, ethanol và khí nén. Do vậy, có nhiều nỗ lực của công nghệ sinh học tập trung vào các nguồn năng lượng mới như ethanol từ sinh khối, sự lên men methane và đặc biệt là biohydrogen.

Một trong những chiến lược quan trọng của công nghệ sinh học là sử dụng sinh khối thực vật làm giải pháp cho việc: thay thế nguyên liệu cổ sinh bằng nguyên liệu tái sinh từ sinh khối trong cung cấp năng lượng và hoá chất; thay các quá trình không sinh học truyền thống bằng các quá trình dựa trên các hệ thống sinh học như tế bào hay enzyme thực hiện phản ứng hay chất xúc tác. Bên cạnh đó là các nguồn nguyên liệu tái sinh như các phụ phế liệu nông, lâm nghiệp giá tương đối rẻ và có lợi cho môi trường được sử dụng thay dầu mỏ,

Sự kết hợp của an toàn quốc gia và sự cần thiết của việc thông qua Hiệp định Kyoto (Hiệp định liên quan đến Công ước khung Liên Hợp quốc về Biến đổi khí hậu quy mô quốc tế với mục tiêu cắt giảm lượng khí thải gây hiệu ứng nhà kính, năm 1997) là hướng đến các nguồn nhiên liệu sinh học, đặc biệt là ethanol sinh học. Viễn cảnh thải ra lượng CO thấp cho thấy ethanol như là một nguồn năng lượng quan trọng cho cả nền công nghiệp và vận chuyển. Hiện nay, nguồn nhiên liệu ethanol có thể được tạo ra từ các nguồn sinh khối và nông nghiệp đã có thể ứng dụng để sử dụng trong thực tế. Ethanol có thể dùng để pha với dầu, xăng hoặc sử dụng độc lập. Bên cạnh đó, công nghệ sinh học cũng được ứng dụng trong việc lên men methane để tạo ra khí Biogas (CH4). Lợi ích của lên men methane đã giải quyết được nguồn năng lượng đáng kể từ phân chuồng, rác, giải quyết được nạn ô nhiễm môi trường do quá trình tiêu thụ làm sạch phân chuồng và sử dụng nước thải để nuôi tảo. Ngoài ra, công nghệ sinh học còn góp phần tạo ra Hydrogen, pin sinh học được coi là những nguồn năng lượng lý tưởng cho hiện tại và tương lai.

Điển hình tại các nước trong Liên minh châu Âu (EU), năng lượng sinh học hiện là nguồn năng lượng tái tạo lớn nhất và dự kiến sẽ vẫn là một thành phần quan trọng của hỗn hợp năng lượng vào năm 2030 và góp phần đáp ứng các mục tiêu năng lượng tái tạo của EU là 20% vào năm 2020 và ít nhất 32% vào năm 2030.

– Công nghệ sinh học ứng dụng trong nông nghiệp:

Sự phát triển của công nghệ sinh học nông nghiệp sẽ nâng cao đáng kể chất lượng cuộc sống của con người. Cụ thể: Về trồng trọt, phát triển nông nghiệp bền vững để giải quyết nạn đói và đáp ứng nhu cầu gia tăng mạnh cho chăn nuôi; thực hiện các chức năng mới như sản xuất hoá chất và dược phẩm. Về chăn nuôi, tăng hiệu quả cải thiện giống và nhân giống, cung cấp các sản phẩm mới như dược phẩm cho ngành thú y và cơ quan cấy ghép. Về phụ phế liệu, tận dụng có hiệu quả cao.

Phân tích về các tác động của cây trồng theo ứng dụng công nghệ sinh học ở phạm vi toàn cầu, Tiến sĩ Graham Brookes, Viện PG Economic (Anh) đã dẫn chứng các số liệu trong nghiên cứu gần nhất phát hành năm 2020: “Tính đến năm 2018, tổng thu nhập gia tăng dành cho nông dân canh tác cây trồng công nghệ sinh học là 19 tỷ USD. Theo đó, với mỗi USD chi phí đầu tư thêm cho hạt giống công nghệ sinh học, lợi nhuận thu được thêm là 4,42 USD. Bên cạnh đó, chỉ tính riêng năm 2018, cây trồng công nghệ sinh học cũng giúp hạn chế tổng lượng CO, thải ra môi trường khoảng 23 tỷ kg tương đương với việc loại bỏ 15,3 triệu ô tô lưu thông trên đường trong một năm. Theo TS.Graham, nông dân đặc biệt là những nông hộ có quy mô sản xuất nhỏ tại các nước đang phát triển thu được lợi ích rõ ràng hơn từ cây trồng công nghệ sinh học, không chỉ từ việc năng suất cây trồng tăng (từ 10 tới 16,5% tùy loại cây trồng), lợi nhuận tăng (trung bình khoảng 103 USD/ha) mà còn giúp giảm lượng thuốc bảo vệ thực vật sử dụng từ đó giảm bớt các tác động tiêu cực lên môi trường khoảng 19% (theo chỉ số EIQ).

Bên cạnh lĩnh vực trồng trọt, tình hình bùng nổ nhiều bệnh dịch khác nhau trên thế giới gần đây như bệnh bò điên, lở mồm long móng ở Anh, cúm gia cầm ở nhiều nước châu Á làm cho thú y có tầm quan trọng đặc biệt. Thú y không những đảm bảo sức khỏe cho động vật nuôi, chất lượng thương phẩm, mà còn có thêm vai trò ngăn ngừa lây lan bệnh sang người. Công nghệ sinh học ứng dụng vào thú y ở các khâu như: sản xuất vắc xin phòng chống bệnh, chẩn đoán nhanh, chọn giống để kháng bệnh và trị bệnh bằng các kháng sinh có nguồn gốc từ sinh học.

– Công nghệ sinh học ứng dụng trong môi trường, đa dạng sinh học:

Không thể không kể đến hiệu quả cải thiện môi trường sống của các ứng dụng công nghệ sinh học. Sự phát triển công nghiệp và khai thác tài nguyên quá độ đã gây những hiểm hoạ môi trường như vấn đề khí thải làm khí quyển nóng lên. Công nghệ sinh học đã góp phần gia tăng các quy trình công nghệ ít gây ô nhiễm hoặc thay thế quy trình có hại như sản xuất hóa chất xanh hay các vật liệu chịu phân huỷ sinh học. Đồng thời tìm các biện pháp khắc phục ô nhiễm và bồi hoàn sinh học như: xử lý nước thải, phân huỷ các chất dị sinh bằng vi sinh vật. Ví dụ điển hình, tại thành phố Amsterdam của Hà Lan ước tính rằng việc tái chế tốt hơn các dòng chất thải hữu cơ từ công nghệ sinh học có giá trị cao có thể tạo ra giá trị gia tăng 150 triệu EUR mỗi năm, tạo ra 1.200 việc làm mới trong thời gian dài và tiết kiệm 600.000 tấn carbon dioxide hàng năm.

Tiến bộ khoa học kỹ thuật cho phép con người can thiệp vào chọn lọc tự nhiên và vào các đặc tính di truyền. Phải thừa nhận rằng điều này có khả năng dẫn đến những thay đổi tiến hóa nhanh hơn; mặt khác, công nghệ sinh học cho phép bảo vệ di sản thiên nhiên của chúng ta bằng các ngân hàng dữ liệu di truyền, nơi các loài và giống động, thực vật có thể được bảo tồn cho tương lai.