Biến quan hệ tình dục thành “vũ khí” đối phó côn trùng gây hại.
Côn trùng không chỉ gây phiền toái trong các buổi dã ngoại mà còn là tác nhân gây ra nhiều dịch bệnh nguy hiểm và tổn thất lớn trong nông nghiệp. Để kiểm soát những loài gây hại này, các nhà khoa học đang nghiên cứu một phương pháp đột phá: biến quan hệ tình dục của chúng thành một “bản án tử”.
Vì sao cần kiểm soát côn trùng?
Một số loài côn trùng là nguồn lây lan của các dịch bệnh nghiêm trọng. Muỗi là thủ phạm gây ra sốt xuất huyết, virus zika, sốt tây sông Nile và sốt rét. Theo ước tính, muỗi đã khiến 52 tỷ người tử vong trong suốt lịch sử loài người.
Ngoài ra, côn trùng còn là mối đe dọa với nông nghiệp. Theo tổ chức lương thực và nông nghiệp Liên Hợp Quốc, khoảng 20 đến 40% sản lượng nông sản toàn cầu bị tổn thất mỗi năm do sâu bệnh, gây thiệt hại lên đến 70 tỷ usd.
Trong nhiều thập kỷ, thuốc trừ sâu là giải pháp chính để kiểm soát côn trùng, nhưng hiệu quả của chúng ngày càng giảm sút do côn trùng tiến hóa để kháng thuốc. Bên cạnh đó, nhiều loại thuốc trừ sâu còn gây ảnh hưởng tiêu cực đến môi trường, con người và các loài côn trùng có lợi.
Giải pháp mới: biến đổi gen để hủy diệt côn trùng
Thay vì sử dụng hóa chất độc hại, các nhà khoa học đang phát triển các phương pháp kiểm soát sinh học bằng cách biến đổi gen của côn trùng để làm giảm số lượng hoặc khiến chúng không còn khả năng truyền bệnh.
Một trong những phương pháp truyền thống là thả các con đực vô sinh vào môi trường để chúng giao phối với con cái mà không tạo ra thế hệ mới, từ đó làm suy giảm số lượng quần thể côn trùng. Gần đây, kỹ thuật chỉnh sửa gen đã được ứng dụng để tạo ra những con đực mang gen gây chết, khiến con non không thể trưởng thành và sinh sản.
Dù những phương pháp này mang lại hiệu quả, chúng vẫn cần thời gian để phát huy tác dụng. Côn trùng cái vẫn có thể tiếp tục truyền bệnh hoặc phá hoại mùa màng cho đến khi chết. Vì vậy, các nhà khoa học đang tìm kiếm một cách tiếp cận nhanh hơn và triệt để hơn.
“Kỹ thuật đực độc”: khi quan hệ tình dục trở thành án tử
Các nhà sinh học Samuel Beach và Maciej Maselko tại đại học Macquarie, Úc, đã đưa ra một ý tưởng táo bạo: biến đổi gen côn trùng đực để tạo ra tinh dịch chứa độc tố giết chết con cái ngay sau khi giao phối.
Để thử nghiệm, nhóm nghiên cứu sử dụng ruồi giấm drosophila melanogaster, một loài dễ chỉnh sửa gen trong phòng thí nghiệm. Họ đã cấy các gen tạo độc tố từ nhện lang thang Brazil và hải quỳ địa trung hải vào ruồi giấm đực.
Những con ruồi giấm được biến đổi gen này sẽ sản sinh và tích trữ protein độc trong tuyến sinh dục. Khi giao phối, chất độc từ tinh dịch sẽ xâm nhập vào cơ thể con cái, tấn công hệ thần kinh trung ương, gây tê liệt và ngừng hô hấp. Nói cách khác, những con đực biến đổi gen này thực sự có thể khiến bạn tình của chúng “tắt thở” theo đúng nghĩa đen.
Kết quả nghiên cứu cho thấy tuổi thọ của những con cái giao phối với ruồi đực độc bị giảm tới 64%. Một mô phỏng máy tính trên muỗi aedes aegypti, loài truyền bệnh sốt xuất huyết, cũng dự đoán phương pháp này có thể hiệu quả hơn nhiều so với các phương pháp hiện tại.
Những thách thức cần giải quyết
Dù đầy triển vọng, phương pháp “đực độc” vẫn đối mặt với nhiều thách thức. Hiện tại, nó mới chỉ được thử nghiệm trên ruồi giấm, chưa rõ có hiệu quả trên muỗi hay các loài gây hại khác hay không.
Ngoài ra, tỷ lệ giết chết con cái chưa đạt mức tuyệt đối. Các nhà khoa học đang xem xét sử dụng nhiều loại độc tố khác từ nhện, rắn, bọ cạp hoặc rết để tăng hiệu quả. Tuy nhiên, cần đảm bảo những con đực mang độc tố không bị yếu đi, nếu không chúng có thể thua kém những con đực bình thường trong cuộc đua giao phối.
Chi phí cũng là một vấn đề. Việc nuôi và thả những côn trùng biến đổi gen này vào môi trường có thể quá đắt đỏ đối với các nước đang phát triển, nơi dịch bệnh do côn trùng gây ra phổ biến nhất.
Bên cạnh đó, côn trùng không chỉ gây hại mà còn đóng vai trò quan trọng trong hệ sinh thái. Chúng thụ phấn cho cây trồng và là nguồn thức ăn cho nhiều loài động vật khác như dơi và chim. Nếu một loài côn trùng bị xóa sổ hoàn toàn, hệ sinh thái có thể bị ảnh hưởng nghiêm trọng.
Những hướng đi khác
Ngoài kỹ thuật “đực độc”, các nhà khoa học cũng đang nghiên cứu một phương pháp khác gọi là “paratransgenesis”. Phương pháp này không giết chết côn trùng mà thay đổi vi khuẩn đường ruột của chúng để sản sinh độc tố tiêu diệt ký sinh trùng, giúp ngăn chặn việc lây truyền bệnh mà không làm ảnh hưởng đến số lượng côn trùng trong tự nhiên.
Bất kể phương pháp nào được áp dụng, côn trùng luôn có khả năng thích nghi và phát triển đề kháng. Do đó, các nhà khoa học tin rằng việc kết hợp nhiều chiến lược khác nhau sẽ là cách hiệu quả nhất để kiểm soát các loài côn trùng gây hại trong tương lai.
