Khoa học có thể lưu giữ loại rượu yêu thích của chúng ta không?
Chardonnay là một trong những loại rượu phổ biến và dễ nhận biết nhất trên thế giới. Các gen của nho về cơ bản đã được truyền lại từ một loại cây duy nhất ở miền đông nước Pháp từ nhiều thế kỷ trước. Sự nhất quán về gen này có thể được coi là một điều tốt, vì nó giúp nho dễ nhận biết. Nhưng gen của nó cũng chịu trách nhiệm về cách nó phản ứng với môi trường, bao gồm cả các loại sâu bệnh phổ biến đối với bất kỳ vườn nho nào.
Một trong những tai họa toàn cầu như vậy là cái được gọi là “sương mai”, một mầm bệnh giống như nấm có thể làm thối trái cây và tước lá của cây, do đó nho của nó không thể sản xuất đủ đường để lên men thành rượu ngon.
Trong khu vực bản địa của cây nho, cây có thể đã phát triển một khả năng chống chịu tự nhiên đối với bệnh sương mai và các bệnh khác. Nhưng khi các nhà sản xuất rượu trồng các giống cây cổ thụ ở các vùng rượu mới, những cây nho có thể đặc biệt dễ bị ảnh hưởng bởi các bệnh dịch địa phương.
Một ví dụ? Áo mới. Bang có thể không được biết đến nhiều về rượu vang, nhưng sản xuất đã tăng mạnh trong những năm gần đây. Một vấn đề chính là mùa hè nóng và ẩm của New Jersey, một công thức hoàn hảo để chữa thối.
Peter Oudemans, giáo sư, Khoa Sinh học và Bệnh học Thực vật, Đại học Rutgers / Ảnh lịch sự Đại học Rutgers
Peter Oudemans, một nhà nghiên cứu bệnh học thực vật tại Đại học Rutgers, cho biết: “Mọi vườn nho ở New Jersey đều phải đối phó với bệnh sương mai. 'Đó là một căn bệnh phổ biến và khá nguy hiểm.'
Sương mai có thể trở nên tồi tệ hơn như biến đổi khí hậu thay đổi vùng rượu vang vòng quanh thế giới.
Hiện tại, cả nông dân thông thường và hữu cơ đều giữ cho cây nho của họ sạch bệnh thông qua sự kết hợp của các phương pháp thực hành như cắt tỉa và thuốc trừ sâu.
Ở New Jersey, những người trồng nho phun thuốc diệt nấm từ 6 đến 12 lần một mùa để kiểm soát bệnh sương mai, theo Trung tâm Nghiên cứu và Giáo dục Rượu vang New Jersey. Nhưng một kỹ thuật mới, CRISPR (viết tắt của cụm từ Clustered Regular Interspaced Short Palindromic Repeats), có thể cho phép các nhà khoa học tinh chỉnh các gen của Chardonnay để kháng lại bệnh sương mai.
Nhưng có một lựa chọn khác. Những người hâm mộ Chardonnay có thể không thích nó, nhưng tại sao không bỏ nho và tìm kiếm những giống nho địa phương mới?
Rong Di, một nhà nghiên cứu bệnh thực vật và nhà sinh học phân tử tại Rutgers cho biết: “Hy vọng của tôi là chúng tôi có thể thiết kế nội bộ nhà máy để giảm thiểu sự lây nhiễm. Nhóm của cô đang thử nghiệm CRISPR trên một giống nho có tên là Dijon Chardonnay 76. Tài trợ cho công việc này là Viện Nông nghiệp và Thực phẩm Quốc gia, một bộ phận của Bộ Nông nghiệp Hoa Kỳ.
Di nói: “Nấm sẽ luôn ở đó. “Nhưng nếu cây có thể [trở nên] kháng thuốc, chúng ta không cần phải phun nhiều như vậy.”
Nhưng liệu người tiêu dùng có chấp nhận một công nghệ mới và đôi khi gây tranh cãi để cứu vãn một truyền thống cũ? Nếu không, lựa chọn thay thế là gì?
Cận cảnh lá nho bị ảnh hưởng bởi sương mai ( Plasmopara viticola ) / Getty
Nho CRISPR
Gen là một bản thiết kế cơ bản của sự sống, một mã cung cấp các chỉ dẫn về hình dáng và hoạt động của một sinh vật. Gen cũng có thể di truyền được. Trong nhân giống nho truyền thống, nho được lai tạo để có những đặc điểm cụ thể.
Nhưng chăn nuôi truyền thống có thể là một khẩu hiệu. Nhân giống cho một đặc điểm đã định, và bạn có thể mất một đặc điểm quan trọng khác. Ví dụ: khi các nhà lai tạo cố gắng cải thiện tính thích hợp với môi trường của nho, họ có nguy cơ thay đổi hương vị của nó.
“Chardonnay được đánh giá cao trên toàn thế giới. Mọi người biết và nhận ra Chardonnay có vị như thế nào, ”Oudemans nói. “Bây giờ, nếu bạn bắt đầu gây rối với Chardonnay về mặt nhân giống thông thường, bạn sẽ thay đổi hương vị và mùi đặc trưng đến mức nó có thể không còn là Chardonnay nữa.”
“Người trồng và thị trường đều có điều kiện chấp nhận một số giống phổ biến nhất định — Merlot, Chardonnay, Cabernet. [Nho của tôi] có thể có những phẩm chất tương tự như những giống ưu tú, nhưng đây sẽ là những giống hoàn toàn mới. ' —Bruce Reisch, nhà di truyền học, Đại học Cornell
CRISPR có một cách tiếp cận hoàn toàn khác. Đó là một kiểu chỉnh sửa gen, thường được so sánh với một trình xử lý văn bản sinh học. Nếu gen là một mã, thì CRISPR cho phép các nhà khoa học thêm, xóa hoặc thay thế các đoạn nhỏ của mã đó.
Di nhằm mục đích sử dụng CRISPR để chỉnh sửa gen Chardonnay để cây nho chống lại bệnh sương mai, về cơ bản là tắt các gen cụ thể để khiến nấm khó bám vào cây hơn.
Thay đổi truyền thống?
Kết quả phòng thí nghiệm đầu tiên của Di đã được tung ra, nhưng đây là những thí nghiệm bằng chứng về khái niệm trên một loài thực vật có hoa có tên là Arabidopsis , có liên quan đến mù tạt. Các nhà khoa học sử dụng Arabidopsis như một mô hình phòng thí nghiệm, một phần vì nó dễ trồng trong nhà và có vòng đời nhanh chóng. Theo Di, phiên bản CRISPR của những cây này “đã cho thấy khả năng chống chịu” đối với một loại bệnh sương mai chỉ có ở loài này.
Sẽ cần nhiều thí nghiệm nữa để nho CRISPR hoạt động trong phòng thí nghiệm và nhà kính thực nghiệm. Sẽ mất nhiều thời gian hơn nữa, nếu có, trước khi nho đến được các vườn nho ở New Jersey. Ngoài thực tế kỹ thuật và liệu người tiêu dùng có chấp nhận thực hành hay không, công nghệ cũng có thể phải đối mặt với Các rào cản pháp lý .
Nhưng có một lựa chọn khác. Những người hâm mộ Chardonnay có thể không thích nó, nhưng tại sao không bỏ nho và tìm kiếm những giống nho địa phương mới?
Bruce Reisch, một nhà di truyền học và nhân giống nho tại Đại học Cornell, đang làm điều đó.
Bruce Reisch thụ phấn cho hoa nho / Ảnh lịch sự Đại học Cornell
Nhóm của Reisch đang kiểm tra DNA của những trái nho làm rượu ít được biết đến hơn để tìm ra các gen cung cấp khả năng chống lại bệnh sương mai và các bệnh khác một cách tự nhiên. Sau đó, các nhà khoa học đã lai những giống nho kháng bệnh với những giống nho nổi tiếng để tạo ra những cây con ngon và dễ trồng hơn trong vùng.
Reisch nói: “Người trồng và thị trường đều có điều kiện chấp nhận một số giống phổ biến nhất định — Merlot, Chardonnay, Cabernet. Nho của anh có khác. 'Chúng có thể có những phẩm chất tương tự như những giống ưu tú, nhưng đây sẽ là những giống hoàn toàn mới.'
Tìm kiếm thị trường cho những loại nho không rõ nguồn gốc này có thể là một thách thức. Người mua rượu có thể chuyển qua một cái gì đó mới. Nhưng Reisch nói rằng nó xứng đáng. Hầu hết các loại nho phổ biến ngày nay là anh em họ hàng gần gũi, dễ bị bệnh và khó trồng nếu không có thuốc trừ sâu.
Reisch cho biết, đa dạng di truyền hơn sẽ làm cho nguồn giống khỏe mạnh hơn, điều này có lợi cho nghề trồng nho về lâu dài.
Nó có phải là GMO không?
Giống như hầu hết các nhà khoa học làm việc với CRISPR, Di lập luận rằng công việc của cô không liên quan gì đến sinh vật biến đổi gen (GMO), một thuật ngữ gây tranh cãi.
Trong khi ý nghĩa của GMO không phải lúc nào cũng rõ ràng , nó thường đề cập đến một kỹ thuật lấy thông tin di truyền từ một loài và chèn nó vào DNA của một loài hoàn toàn khác.
Theo một số cách, CRISPR có thể rất khác so với các kỹ thuật GMO cũ hơn này vì nó cho phép thay đổi gen tinh vi hơn.
Một số GMO phổ biến nhất được sửa đổi với các gen tạo ra độc tố vi khuẩn, có tác dụng tiêu diệt côn trùng gây hại cụ thể hoặc các gen làm cho cây trồng có khả năng chống chịu với chất diệt cỏ glyphosate, còn được gọi là Roundup.
Theo một số cách, CRISPR có thể rất khác so với các kỹ thuật GMO cũ hơn này vì nó cho phép thay đổi gen tinh vi hơn. Thay vì chèn một đoạn mã di truyền từ loài khác, CRISPR có thể thay đổi chỉ một đoạn mã nhỏ trong cây được nhắm mục tiêu.
Nhưng trong khi CRISPR cho phép thực hiện những thay đổi nhỏ hơn, nó vẫn có thể được sử dụng để thực hiện những thay đổi mạnh mẽ hơn. Jennifer Kuzma, giáo sư chính sách khoa học và công nghệ và đồng giám đốc của Trung tâm Kỹ thuật Di truyền và Xã hội tại Đại học Bang North Carolina, cho biết điều này bao gồm việc chèn gen từ các loài khác.
“Tôi không nghĩ rằng bạn có thể khái quát về chỉnh sửa gen hoặc CRISPR,” cô nói.
Những người ủng hộ CRISPR có xu hướng tập trung vào những cách tinh vi hơn mà nó có thể thay đổi cây trồng, trong khi những người phản đối thực phẩm công nghệ sinh học nhấn mạnh những khả năng quyết liệt hơn.
Kuzma nói: “Sự thật nằm ở đâu đó. 'Và nó phụ thuộc vào ứng dụng.'
Công việc của Di liên quan đến những chỉnh sửa tương đối nhỏ, một quyết định có ý thức để tránh gây tranh cãi.
Bà nói: “Có những mối quan tâm của xã hội đối với GMO. 'Cuộc tranh luận đã ở đó.'
