Giới thiệu Ứng dụng công nghệ sinh học đại sản xuất lương thực có tiềm nâng cao suất nơng nghiệp, mang lại đặc tính tốt cho sản phẩm lương thực có nguồn gốc từ động vật thực vật, đóng góp trực tiếp cho tăng cường sức khỏe người thúc đẩy phát triển Trong mơi trường pháp lý sách thuận lợi, cơng nghệ sinh học có nhiều tiềm tạo giống trồng chịu thời tiết khắc nghiệt, chống loại dịch bệnh lồi gây hại; cần dùng hóa chất hơn; đồng thời cung cấp nhiều dinh dưỡng cho người gia súc Tuy nhiên, việc sử dụng sinh vật biến đổi gen sản xuất lương thực thực phẩm liên quan đến rủi ro tiềm ẩn sức khỏe người môi trường Nhiều gen đưa vào sinh vật biến đổi gen hồn tồn trước khơng tồn cung ứng thực phẩm Việc đánh giá nguy rủi ro tiềm ẩn liên quan đến sinh vật thực phẩm biến đổi gen điều cần thiết trước chúng lần thương mại hóa Cục THÔNG TIN KH&CN QUỐC GIA biên soạn tổng quan mang tên: "Công nghệ sinh học thực phẩm đại: lợi ích nguy rủi ro tiềm tàng" nhằm mục đích khẳng định tầm quan trọng việc ứng dụng công nghệ sinh học đại sản xuất lương thực, đồng thời đề cập tới rủi ro tiềm ẩn sức khỏe người môi trường từ việc ứng dụng sinh vật biến đổi gen cung ứng thực phẩm Dựa kết nghiên cứu đánh giá Tổ chức Y tế giới, tài liệu đưa hướng dẫn đánh giá tác động sinh vật thực phẩm biến đổi gen sức khỏe người môi trường Trân trọng giới thiệu độc giả! CỤC THÔNG TIN KH&CN QUỐC GIA I HIỆN TRẠNG SỬ DỤNG, TÁC ĐỘNG KINH TẾ - XÃ HỘI VÀ TRIỂN VỌNG ỨNG DỤNG SINH VẬT BIẾN ĐỔI GEN TOÀN CẦU Những khái niệm Sinh vật biến đổi gen (Genetically modified organisms - GMO) xác định sinh vật (trừ người) có vật liệu di truyền biến đổi không theo cách tự nhiên giao phối và/hoặc tái hợp tự nhiên GMO ứng dụng rộng rãi, chúng sử dụng nghiên cứu y sinh, sản xuất loại dược phẩm, y học thực nghiệm, nông nghiệp Việc sử dụng công nghệ di truyền sản xuất thực phẩm ngày quan tâm nhu cầu thực phẩm gia tăng yêu cầu nâng cao chất lượng Bằng việc áp dụng công nghệ di truyền trồng vật ni, đạt mục tiêu nhanh chóng so với chọn lọc truyền thống GMO sản xuất theo nhiều phương pháp khác Gen ngoại lai chèn vào tế bào vi sinh vật, trồng hay động vật gọi gen chuyển (transgene) Gen xâm nhập vào hệ gen (genome) vật nhận gọi vật chuyển gen Gen chuyển gen biểu tính trạng biết đột biến gen biết Trong hầu hết trường hợp, gen đánh dấu sử dụng để nhận dạng sinh vật chuyển gen Việc đưa gen chuyển vào tế bào thực phương pháp khác như: (a) Tải nạp sử dụng thực khuẩn thể; (b) Chuyển gen phương pháp vi tiêm giai đoạn tiền thân (Pronuclear microinjection); (c) Chuyển gen sử dụng virus plasmid biến đổi gen; (d) Dùng phương pháp xung điện (electroporation) để đạt độ thấm màng tế bào cao Khái niệm thực phẩm biến đổi gen (GM) sử dụng chung để loại trồng nhân giống để phục vụ tiêu thụ người động vật, sử dụng kỹ thuật sinh học phân tử Các loại biến đổi phòng thí nghiệm để làm tăng tính trạng mong muốn tăng sức đề kháng thuốc diệt cỏ hay tăng hàm lượng dinh dưỡng Kỹ thuật di truyền tạo giống với tính trạng mong muốn nhanh với độ xác cao Ví dụ, nhà di truyền học phân lập gen liên quan đến khả chịu hạn chèn gen vào khác Loại biến đổi gen có tính kháng hạn tốt Bằng kỹ thuật di truyền khơng chuyển gen từ sang khác mà chí gen từ lồi khơng phải thực vật sử dụng Ví dụ điển hình việc sử dụng gen Bacillus thuringiensis (B.t.) ngô loại khác B.t loại vi khuẩn xuất tự nhiên có khả sản sinh protein tinh thể gây tê liệt ấu trùng côn trùng Gen B.t mã hóa protein tinh thể chuyển vào ngơ tạo giống ngơ có khả sản sinh thuốc trừ sâu riêng để chống côn trùng Thực phẩm sản xuất công nghệ sinh học đại bao gồm loại sau: 1/ Thực phẩm bao gồm có chứa sinh vật sống/có thể tồn tại, ngơ; 2/ Thực phẩm có nguồn gốc hay có chứa thành phần có nguồn gốc từ GMO, bột mì, sản phẩm protein thực phẩm, hay dầu ăn từ đỗ tương GM; 3/ Thực phẩm có chứa thành phần hay phụ gia sản xuất vi sinh vật biến đổi gen (GMM), phẩm màu, vitamin axit amin thiết yếu; 4/ Thực phẩm có chứa thành phần chế biến enzyme sản xuất GMM, ví dụ xi-rô ngô hàm lượng fructoza cao sản xuất từ tinh bột sử dụng enzyme glucose isomerase (sản phẩm GMM) Theo Ủy ban tiêu chuẩn thực phẩm quốc tế (CAC 2001), công nghệ sinh học đại xác định ứng dụng của: (i) kỹ thuật axit nucleic ống nghiệm, bao gồm tái tổ hợp axit deoxyribonucleic (ADN) tiêm trực tiếp axit nucleic vào tế bào hay quan tế bào, (ii) hợp tế bào khác họ, khắc phục khó khăn sinh sản tái tổ hợp sinh lý tự nhiên kỹ thuật sử dụng chọn gây giống truyền thống Trong tài liệu trọng đến ứng dụng công nghệ sinh học đại sinh vật sử dụng để sản xuất thực phẩm Ứng dụng công nghệ sinh học đại sản xuất thực phẩm mang lại hội thách thức sức khỏe phát triển Công nghệ tái tổ hợp gen công nghệ sinh học đại phổ biến cho phép biến đổi mặt di truyền (GM) trồng, vật nuôi vi sinh vật với tính trạng lạ vượt xa mà cơng nghệ chọn nhân giống truyền thống thực Điều thừa nhận kỹ thuật sinh sản vơ tính, cấy mơ chọn giống nhờ thị phân tử thường coi nghiên cứu công nghệ sinh học đại, cộng thêm với biến đổi gen Việc đưa thêm vào đặc tính có tiềm dẫn đến suất nông nghiệp gia tăng, hay nâng cao chất lượng đặc tính dinh dưỡng chế biến, điều đóng góp trực tiếp cho việc tăng cường sức khỏe người phát triển Theo khía cạnh sức khỏe, có ích lợi gián tiếp giảm sử dụng hóa chất nơng nghiệp thu nhập nông nghiệp gia tăng, canh tác bền vững an ninh lương thực, đặc biệt nước phát triển Tuy nhiên, tính trạng sinh vật biến đổi gen (GMO) mang nguy rủi ro trực tiếp sức khỏe người môi trường Nhiều, tất cả, gen tính trạng sử dụng GMO nơng nghiệp lạ khơng có tiền sử sử dụng thực phẩm an toàn Nhiều quốc gia ban hành hướng dẫn quy định bắt buộc thực đánh giá rủi ro trước đưa thị trường thực phẩm biến đổi gen Ở cấp quốc tế, hiệp định tiêu chuẩn xây dựng để đáp ứng mối quan tâm GMO ảnh hưởng gián tiếp đến sức khỏe người thông qua tác động có hại đến mơi trường, hay thơng qua tác động bất lợi đến yếu tố kinh tế (bao gồm thương mại), xã hội đạo đức Các tác động cần đánh giá mối tương quan đến lợi ích rủi ro phát sinh từ thực phẩm khơng biến đổi gen Ví dụ, loại trồng nhân giống theo phương pháp truyền thống có tác động vừa tích cực tiêu cực đến sức khỏe người môi trường Những đánh giá đối lập chứng minh khơng đầy đủ lợi ích, rủi ro hạn chế sinh vật thực phẩm biến đổi gen tổ chức khoa học, thương mại, người tiêu dùng công chúng dẫn đến bàn cãi quốc gia quốc tế liên quan đến sử dụng an toàn sản xuất thực phẩm giải phóng an tồn vào mơi trường Ví dụ điển hình tranh luận viện trợ lương thực có chứa vật liệu GM cung cấp cho nước thuộc miền Nam châu Phi vào năm 2002, sau 13 triệu người phải đối mặt với nạn đói mùa màng thất bát Cuộc tranh luận quốc tế làm bật nhiều vấn đề quan trọng, sức khỏe, an toàn, phát triển, sở hữu thương mại quốc tế GMO Những tranh cãi không nhấn mạnh đến phạm vi rộng quan điểm bên nước, mà nêu bật đến tính đa dạng khuôn khổ luật pháp nguyên tắc đánh giá lợi ích rủi ro GMO Do thiếu đồng thuận vậy, nên Đại hội đồng y tế giới năm 2000 thông qua giải pháp WHA53.15 (WHO 2000), theo WHO đẩy mạnh lực để hỗ trợ nước thành viên thiết lập sở khoa học cho định sinh vật thực phẩm biến đổi gen để đảm bảo tính minh bạch, xuất sắc độc lập quan điểm Sử dụng thương mại thực phẩm biến đổi gen toàn cầu Cây trồng biến đổi gen Nhân giống trồng áp dụng trồng GM sản xuất thực phẩm Nhân giống thông thường, đặc biệt trồng, vật nuôi cá, trọng chủ yếu đến gia tăng suất, tăng sức đề kháng bệnh tật sâu hại, cao chất lượng liên quan đến dinh dưỡng chế biến thực phẩm Những tiến phương pháp di truyền sinh học tế bào năm 1960 đóng góp vào “cách mạng xanh” qua làm tăng đáng kể giống lương thực có đặc tính cho suất cao có sức đề kháng với bệnh tật sâu hại số nước phát triển phát triển Động then chốt cách mạng xanh nâng cao tiềm cung cấp đủ lương thực cho tất người Tuy nhiên, việc tăng cường mở rộng nông nghiệp thông qua phương pháp hệ thống nông nghiệp dẫn đến nguy sức khỏe mơi trường, ví dụ gia tăng sử dụng hóa chất nơng nghiệp thâm canh dẫn đến xói mòn đất Sự phát triển sinh học tế bào từ năm 1970 1980 mở nhiều phương pháp trực tiếp để phân tích trình tự gen cho phép xác định gen đánh dấu (đánh dấu di truyền) tính trạng mong muốn Những phương pháp chọn giống nhờ thị phân tử sở số chiến lược chọn giống thông thường Theo tổng kết ISAAA (Tổ chức quốc tế tiếp thu ứng dụng GM nông nghiệp), trồng GM (còn gọi trồng cơng nghệ sinh học) gia tăng năm 2013 năm thứ 18 liên tiếp loại trồng cơng nghệ sinh học thương mại hóa thành cơng Cây trồng GM đưa canh tác đại trà vào năm 1996 Diện tích loại trồng GM tăng liên tục hàng năm, từ 1996 đến 2013, với 12 năm có tốc độ tăng trưởng đạt hai số, phản ánh tin tưởng hàng triệu nơng dân tồn giới, nước phát triển nước công nghiệp Đáng ý, kể từ đưa vào canh tác lần đầu vào năm 1996, tổng diện tích canh tác lũy đạt 1,6 tỷ ha, cao 150% tổng diện tích đất Trung Quốc hay Hoa Kỳ Diện tích trồng GM tăng 100 lần từ 1,7 triệu vào năm 1996 lên 175 triệu vào năm 2013 Đưa trồng GM trở thành trồng ứng dụng nhanh thời gian gần Trong năm 2013, diện tích trồng GM tăng triệu với tốc độ tăng hàng năm 3% Điều quan trọng tỷ lệ gia tăng diện tích hàng năm khiêm tốn tiếp tục khơng đổi dự đốn vài năm tới, tỷ lệ ứng dụng loại trồng GM đạt mức tối đa (từ 90% đến 100%), dẫn đến diện tích canh tác có khơng có hội mở rộng Vào thời điểm năm 2013, có 27 nước giới canh tác trồng GM Trong số có 19 nước phát triển nước công nghiệp Trong số 10 nước dẫn đầu trồng GM, có quốc gia phát triển với diện tích canh tác nước lớn triệu ha, tạo nên tảng toàn cầu cho tăng trưởng liên tục đa dạng tương lai Hơn nửa dân số giới, 60% hay gần tỷ người sống 27 quốc gia có trồng GM Lần vào năm 2013, Bangladesh phê chuẩn loại trồng GM (cây cà tím Bt), Ai Cập việc canh tác phải chờ Chính phủ xem xét Sự chấp thuận Bangladesh có ý nghĩa quan trọng, coi mơ hình mẫu nước nghèo nhỏ khác Trong cố gắng để đạt chấp thuận thương mại hóa cà tím Bt Ấn Độ Philippines gặp bế tắc Đáng ý hai nước phát triển khác, Panama Inđônêxia, phê chuẩn trồng GM vào năm 2013 cho phép thương mại hóa vào năm 2014 Hình 1: Diện tích canh tác GM tồn cầu 1996-2013 (triệu ha) Năm 2013 xác lập mức kỷ lục với 18 triệu nông dân trồng công nghệ sinh học, tăng 0,7 triệu người so với năm 2012, 90% số đó, tức 16,5 triệu chủ trang trại nhỏ, nghèo tài nguyên thuộc nước phát triển Ở Trung Quốc có 7,5 triệu hộ nông dân nhỏ 7,3 triệu Ấn Độ hưởng lợi từ trồng GM Dữ liệu kinh tế gần cho thấy, giai đoạn từ 1996 đến 2012, nông dân Trung Quốc hưởng lợi 15,3 tỷ USD Ấn Độ 14,6 tỷ USD Ngồi lợi ích kinh tế, người nơng dân hưởng lợi to lớn từ việc giảm đến 50% sử dụng thuốc trừ sâu, qua giảm tiếp xúc nông dân với thuốc trừ sâu điều đóng góp phần quan trọng vào bền vững môi trường chất lượng sống tốt Năm 2013 năm thứ hai liên tiếp, diện tích canh tác trồng GM nước phát triển lớn so với nước công nghiệp Diện tích trồng GM tính gộp nước phát triển thuộc Mỹ Latinh, châu Á châu Phi gia tăng nhanh hơn, chiếm khoảng 54% diện tích trồng GM toàn cầu (94 triệu ha) diện tích trồng nước cơng nghiệp 46% (81 triệu ha) Xu cho tiếp diễn Điều trái ngược với dự đốn nhà phân tích trước diễn thương mại hóa cơng nghệ vào năm 1996, sớm cho trồng GM để dành cho nước công nghiệp không nước phát triển chấp nhận thông qua, đặc biệt trang trại nghèo nhỏ Trên thực tế, hợp tác công-tư thành công tạo lập số quốc gia bao gồm Braxin, Bangladesh Inđônêxia Trong giai đoạn 1996-2012 lợi ích kinh tế tích lũy nước công nghiệp đạt 59 tỷ USD so với 57,9 tỷ USD cho nước phát triển Riêng năm 2012, nước phát triển chiếm tỷ trọng thấp hơn, 45,9% tương đương 8,6 tỷ USD tổng lợi ích kinh tế 18,7 tỷ USD, nước công nghiệp chiếm 10,1 tỷ USD (Brookes Barfoot, 2014) Đặc tính "kết hợp" (stacked traits) tiếp tục đặc điểm quan trọng ngày tăng trồng GM Trong năm 2013, có 13 nước trồng GM nhiều hai tính trạng, số có 10 nước phát triển Năm 2013, khoảng 47 triệu (27% tổng số 175 triệu ha) trồng GM mang nhiều tính trạng kết hợp, tăng từ 43,7 triệu (26% tổng số 170 triệu ha) vào năm 2012, xu gia tăng tính trạng kết hợp cho tiếp diễn Bảng 1: Diện tích trồng GM toàn cầu năm 2013 (triệu ha) Thứ hạng Tên nước Hoa Kỳ Braxin Achentina Ấn Độ Canada Trung Quốc Paraguay Nam Phi Pakistan Diện tích Cây trồng GM (triệu ha) 70,1 Ngô, đậu tương, bông, cải dầu, củ cải đường, cỏ linh lăng, đu đủ, bí 40,3 Đậu tương, ngô, 24,4 Đậu tương, ngô, 11,0 Bông 10,8 Cây cải dầu, ngô, đậu tương, củ cải đường 4,2 Bông, đu đủ, dương, cà chua, ớt 3,6 Đậu tương, ngô, 2,9 Ngô, đậu tương, 2,8 Bông 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 Uruguay Bolivia Philipin Úc Burkina Faso Mianma Tây Ban Nha Mêhico Colombia Sudan Chilê Honduras Bồ Đào Nha Cuba CH Sec Costa Rica Romania Slovakia Tổng 1,5 1,0 0,8 0,6 0,5 0,3 0,1 0,1 0,1 0,1