Thế giới kỷ Jura: Sự thống trị là hoạt động giải trí tuyệt vời nhất của Hollywood, với cốt truyện hành động, từ chối để thực tế cản trở một câu chuyện hay. Tuy nhiên, cũng giống như những người tiền nhiệm của nó, nó đưa ra một câu chuyện cảnh báo tiềm ẩn về sự kiêu ngạo công nghệ rất thực tế.
Như tôi thảo luận trong cuốn sách của mình Phim từ tương lai, Steven Spielberg's 1993 công viên kỷ Jura, dựa trên cuốn tiểu thuyết năm 1990 của Michael Crichton, đã không tránh khỏi việc vật lộn với những nguy cơ của tinh thần kinh doanh không được kiểm soát và sự đổi mới thiếu trách nhiệm. Các nhà khoa học vào thời điểm đó đang tiến gần hơn đến việc có thể điều khiển DNA trong thế giới thực, và cả sách và phim đều ghi nhận những lo ngại đang nổi lên rằng việc chơi Chúa với mã di truyền của tự nhiên có thể dẫn đến hậu quả tàn khốc. Điều này nổi tiếng được ghi lại bởi một trong những nhân vật chính của bộ phim, Tiến sĩ Ian Malcolm, do Jeff Goldblum thủ vai, khi anh ấy tuyên bố, "Các nhà khoa học của bạn rất bận tâm đến việc liệu họ có thể làm được hay không, họ không dừng lại để suy nghĩ xem họ có nên làm không."
Trong phiên bản mới nhất của công viên kỷ Jura nhượng quyền thương mại, xã hội đang đối mặt với hậu quả của những đổi mới, tốt nhất là không được hình dung. Một lời cầu nguyện của "có thể" thay vì "lẽ ra" đã dẫn đến một tương lai trong đó những con khủng long sống lại và được thiết kế lại tự do lang thang, và sự thống trị của loài người với tư cách là một loài đang bị đe dọa.
Trọng tâm của những bộ phim này là những câu hỏi có liên quan hơn bao giờ hết: Các nhà nghiên cứu đã học được bài học của công viên kỷ Jura và đủ thu hẹp khoảng cách giữa “có thể” và “nên”? Hay liệu khoa học và công nghệ thao tác DNA sẽ tiếp tục vượt qua bất kỳ sự đồng thuận nào về cách sử dụng chúng một cách có đạo đức và có trách nhiệm?
(Re) thiết kế bộ gen
Bản thảo đầu tiên của bộ gen người đã được xuất bản để phô trương lớn vào năm 2001, tạo tiền đề cho các nhà khoa học đọc, thiết kế lại, và thậm chí viết lại các chuỗi gen phức tạp.
Tuy nhiên, các công nghệ hiện tại tốn kém thời gian và tốn kém, khiến nhiều nhà nghiên cứu không thể tiếp cận được với việc thao tác di truyền. Bản thảo đầu tiên của bộ gen người có giá ước tính $ 300 triệu, và các trình tự toàn bộ bộ gen tiếp theo chỉ dưới 100 triệu đô la - một số tiền quá lớn đối với tất cả trừ các nhóm nghiên cứu được tài trợ tốt nhất. Khi các công nghệ hiện có được cải tiến và những cái mới đã trực tuyếntuy nhiên, các phòng thí nghiệm nhỏ hơn — và thậm chí sinh viên và Những người có sở thích "DIY bio"—Có thể thử nghiệm tự do hơn với việc đọc và viết mã di truyền.
Năm 2005, nhà kỹ thuật sinh học Drew Endy đề xuất rằng có thể làm việc với DNA giống như cách mà các kỹ sư làm việc với các thành phần điện tử. Nhiều khi các nhà thiết kế điện tử ít quan tâm đến vật lý của chất bán dẫn hơn là với các thành phần phụ thuộc vào chúng, Endy lập luận rằng có thể tạo ra các bộ phận dựa trên DNA được tiêu chuẩn hóa được gọi là “gạch sinh học”Mà các nhà khoa học có thể sử dụng mà không cần phải là chuyên gia trong lĩnh vực sinh học cơ bản của họ.
Công việc của Endy và những người khác là nền tảng cho lĩnh vực mới nổi sinh học tổng hợp, áp dụng các nguyên tắc kỹ thuật và thiết kế vào thao tác di truyền.
Các nhà khoa học, kỹ sư và thậm chí nghệ sĩ bắt đầu tiếp cận DNA như một mã sinh học có thể được số hóa, điều khiển và thiết kế lại trong không gian mạng theo cách tương tự như ảnh hoặc video kỹ thuật số. Điều này lần lượt mở ra cánh cửa để lập trình lại thực vật, vi sinh vật và nấm để sản xuất dược phẩm và khác chất hữu ích. Ví dụ, men biến tính tạo ra hương vị thịt của người ăn chay Bánh mì kẹp thịt không thể bỏ qua.
Mặc dù ngày càng quan tâm đến việc chỉnh sửa gen, rào cản lớn nhất đối với trí tưởng tượng và tầm nhìn của những người tiên phong ban đầu về sinh học tổng hợp vẫn là tốc độ và chi phí của các công nghệ chỉnh sửa.
Sau đó CRISPR đã thay đổi mọi thứ.
Cuộc cách mạng CRISPR
Năm 2020, các nhà khoa học Jennifer Doudna và Emanuelle Charpentier đã giành được Giải Nobel hóa học cho nghiên cứu của họ về một công nghệ chỉnh sửa gen mới mang tính cách mạng cho phép các nhà nghiên cứu cắt ra và thay thế chính xác trình tự DNA trong gen: CRISPR.
CRISPR nhanh chóng, rẻ và tương đối dễ sử dụng. Và nó giải phóng trí tưởng tượng của các nhà mã hóa DNA.
Hơn bất kỳ tiến bộ nào trước đây trong kỹ thuật di truyền, CRISPR cho phép các kỹ thuật từ mã hóa kỹ thuật số và kỹ thuật hệ thống được áp dụng vào sinh học. Sự kết hợp chéo các ý tưởng và phương pháp này đã dẫn đến những đột phá từ việc sử dụng DNA để lưu trữ dữ liệu máy tính để tạo 3D “Cấu trúc DNA origami ”.
CRISPR cũng mở ra con đường cho các nhà khoa học khám phá việc thiết kế lại toàn bộ các loài — bao gồm đưa động vật trở lại khỏi nguy cơ tuyệt chủng.
Ổ gen sử dụng CRISPR để chèn trực tiếp một đoạn mã di truyền vào bộ gen của sinh vật và đảm bảo rằng các tính trạng cụ thể được thừa hưởng bởi tất cả các thế hệ tiếp theo. Các nhà khoa học hiện đang thử nghiệm công nghệ này để kiểm soát muỗi mang bệnh.
Bất chấp những lợi ích tiềm năng của công nghệ, các ổ gen đặt ra những câu hỏi nghiêm túc về đạo đức. Ngay cả khi được áp dụng để xóa các mối đe dọa sức khỏe cộng đồng như muỗi, những câu hỏi này không dễ điều hướng. Chúng thậm chí còn phức tạp hơn khi xem xét các ứng dụng giả định ở người, chẳng hạn như tăng hiệu suất thể thao trong các thế hệ tương lai.
Đạt được chức năng
Những tiến bộ trong chỉnh sửa gen cũng giúp việc thay đổi hành vi của từng tế bào trở nên dễ dàng hơn. Đây là trọng tâm của công nghệ sản xuất sinh học tái cấu trúc các sinh vật đơn giản để tạo ra các chất hữu ích khác nhau, từ nhiên liệu hàng không đến phụ gia thực phẩm.
Nó cũng là trung tâm của các cuộc tranh cãi xung quanh vi rút biến đổi gen.
Kể từ khi bắt đầu đại dịch, đã có tin đồn rằng vi rút gây ra Covid-19 là kết quả của các thí nghiệm di truyền đã bị sai. Trong khi những tin đồn này vẫn chưa được chứng minh, họ đã làm mới cuộc tranh luận xung quanh đạo đức của nghiên cứu đạt được chức năng.
Đạt được chức năng nghiên cứu sử dụng các kỹ thuật chỉnh sửa DNA để thay đổi cách thức hoạt động của các sinh vật, bao gồm cả việc tăng khả năng gây bệnh của vi rút. Các nhà khoa học làm điều này để dự đoán và chuẩn bị cho các đột biến tiềm ẩn của các loại virus hiện có làm tăng khả năng gây hại của chúng. Tuy nhiên, nghiên cứu như vậy cũng làm tăng khả năng một loại vi-rút tăng cường nguy hiểm được phát tán ra bên ngoài phòng thí nghiệm, dù vô tình hay cố ý.
Đồng thời, khả năng ngày càng cao của các nhà khoa học đối với mã nguồn sinh học là điều đã cho phép họ phát triển nhanh chóng vắc xin Pfizer-BioNTech và Moderna mRNA để chống lại COVID-19. Bằng cách thiết kế chính xác mã di truyền hướng dẫn các tế bào tạo ra các phiên bản vô hại của protein virut, vắc xin có thể điều khiển hệ thống miễn dịch phản ứng khi nó gặp virut thực sự.
Thao tác mã nguồn sinh học có trách nhiệm
Thông minh như Michael Crichton, không chắc rằng ông ta có thể hình dung được khả năng của các nhà khoa học trong việc thiết kế sinh học đã tiến xa đến mức nào trong ba thập kỷ qua. Đưa các loài đã tuyệt chủng trở lại, trong khi một lĩnh vực nghiên cứu đang hoạt động, vẫn còn khó khăn ghê gớm. Tuy nhiên, theo nhiều cách, các công nghệ của chúng tôi về cơ bản đã tiến xa hơn so với các công nghệ trong công viên kỷ Jura và các bộ phim tiếp theo.
Nhưng chúng ta đã làm như thế nào trên mặt trận trách nhiệm?
May mắn thay, việc xem xét khía cạnh xã hội và đạo đức của việc chỉnh sửa gen đã đi đôi với sự phát triển của khoa học. Năm 1975, các nhà khoa học nhất trí về cách tiếp cận để đảm bảo rằng nghiên cứu DNA tái tổ hợp mới nổi sẽ được thực hiện một cách an toàn. Ngay từ đầu, các khía cạnh đạo đức, luật pháp và xã hội của khoa học đã được gắn chặt vào Dự án bảo vệ gen người. Cộng đồng sinh học tự làm đã đi đầu trong nghiên cứu chỉnh sửa gen an toàn và có trách nhiệm. Và trách nhiệm xã hội là không thể thiếu đối với cuộc thi sinh học tổng hợp.
Tuy nhiên, khi việc chỉnh sửa gen ngày càng trở nên mạnh mẽ và dễ tiếp cận, một cộng đồng các nhà khoa học và kỹ sư có thiện chí là không đủ. Trong khi công viên kỷ Jura phim có giấy phép ấn tượng trong việc miêu tả tương lai của chúng, chúng thực sự hiểu đúng một điều: Ngay cả với mục đích tốt, những điều tồi tệ vẫn xảy ra khi bạn kết hợp các công nghệ mạnh mẽ với các nhà khoa học chưa được đào tạo để suy nghĩ về hậu quả của hành động của họ — và thiên đường Tôi không nghĩ rằng phải hỏi các chuyên gia, những người có.
Có thể đây là thông điệp tiếp theo của Thế giới kỷ Jura: Sự thống trị—Điều đó mặc dù có những tiến bộ đáng kinh ngạc trong thiết kế và kỹ thuật di truyền, mọi thứ có thể và sẽ trở nên sai lầm nếu chúng ta không nắm lấy sự phát triển và sử dụng công nghệ theo những cách có trách nhiệm với xã hội.
Tin tốt là chúng ta vẫn còn thời gian để thu hẹp khoảng cách giữa “có thể” và “nên” trong cách các nhà khoa học thiết kế lại và tổ chức lại mã di truyền. Nhưng như Thế giới kỷ Jura: Sự thống trị nhắc nhở khán giả, tương lai thường gần hơn những gì nó có thể xuất hiện.
Bài viết này được tái bản từ Conversation theo giấy phép Creative Commons. Đọc ban đầu bài viết.
Ảnh: Mehmet Turgut Kirkgoz / Unsplash
