Mã vạch DNA (DNA barcode) và hướng nghiên cứu ứng dụng ở Việt Nam

1. Khái niệm mã vạch DNA

Khái niệm mã vạch DNA được Paul Heber, nhà nghiên cứu tại Đại học Guelph, Ontario đưa ra lần đầu tiên vào năm 2003, nhằm giúp nhận diện các mẫu vật (Hebert, 2003). Mã vạch DNA sử dụng một trình tự DNA ngắn nằm trong geneome của sinh vật như là một chuỗi ký tự duy nhất giúp phân biệt hai loài sinh vật với nhau, nó tương tự như máy quét trong siêu thị đọc hai mã vạch của hai sản phẩm mà nhìn bên ngoài chúng rất giống nhau nhưng thực sự là khác nhau. Như vậy mã vạch DNA là một phương pháp định danh mà nó sử dụng một đoạn DNA chuẩn ngắn nằm trong bộ genome của sinh vật đang nghiên cứu nhằm xác định sinh vật đó thuộc về loài nào.

Đến nay, các mẫu sinh vật vẫn thường được nhận diện bằng các đặc tính hình thái bên ngoài hoặc các đặc tính sinh lý sinh hóa bên trong nhờ vào bảng hướng dẫn định danh có sẵn. Tuy nhiên trong nhiều trường hợp, mẫu vật chưa phát triển đầy đủ các đặc tính hình thái, hoặc chúng bị hư hỏng các bộ phận ngoài, hoặc mẫu vật chết đã khiến quá trình nhận diện mẫu vật trở nên khó khăn thậm chí là không thể. Trong những trường hợp này mã vạch DNA đã giúp giải quyết bài toán trên vì trình tự DNA dễ dàng thu nhận từ một mẫu mô bé xíu. Hơn nữa, mã vạch DNA còn đóng góp thêm một ý nghĩa khác ngoài ý nghĩa giúp định danh mẫu vật, nó còn giúp quá trình phân tích tiến hóa sinh học của loài vật đó trong tự nhiên.

2. Ứng dụng và những lợi ích của mã vạch DNA

Những ứng dụng của mã vạch DNA không chỉ nhận diện nhanh các mẫu mà còn mở rộng nghiên cứu sắp xếp theo nhóm những bí ẩn, còn mơ hồ hoặc những loài phức tạp. Trong hệ sinh thái, mã vạch DNA rất hữu ích trong việc tìm mối quan hệ giữa các mẫu mặc dù chúng hầu như không giống nhau về hình thái. Phân tích sinh thái học ở thực vật đang diễn ra mạnh mẻ để hiểu được chế độ dinh dưỡng hoặc hướng di cư của động vật.
Mã vạch DNA cũng được ứng dụng tại hải quan nhằm hỗ trợ việc xác định nguồn gốc của sinh vật sống hoặc hàng nhập khẩu, để ngăn cản sự vận chuyển trái phép các loài thực vật và động vật quý hiếm qua biên giới. Trong lĩnh vực pháp y, chỉ cần một lượng mẫu nhỏ, thậm chí bị vài biến biến dạng cũng có thể giúp cảnh sát truy tìm nguồn gốc. Gần đây, cơ sở dữ liệu mã vạch DNA của chó đã được các sở pháp y của nhiều quốc gia sử dụng nhằm hỗ trợ công việc của họ (Steinke et al., 2009).

2.1 Kiểm soát tác nhân gây hại trong nông nghiệp

Trong nông nghiệp, một trong những điều đáng lo ngại nhất là kiểm soát những tác nhân gây bệnh cho cây trồng, chi phí cho việc đó lên đến hàng tỷ USD mỗi năm. Sử dụng mã vạch DNA sẽ giúp định danh nhanh chống các loài gây bệnh ở giai đoạn tiềm ẩn (giai đoạn ấu trùng), hỗ trợ chương trình kiểm soát sâu bệnh bảo vệ cây trồng. Cho đến này, về cơ bản đã hoàn thành mã vạch DNA để nhận diện sâu bệnh ở cây ăn trái trên thế giới và chuyển giao thiết bị, công nghệ cho các nhân viên hải quan của nhiều quốc gia để họ có thể xác định và ngăn cản sự lan truyền của trái cây nhiễm sâu bệnh. Kinh doanh sản phẩm nông nghiệp sẽ được đẩy mạnh hơn và nhờ đó rút ngắn thời gian, đạt kết quả trong việc đối phó với sâu bệnh. (CBOL ABS Brochure, 2012).

2.2 Xác định vật chủ trung gian gây bệnh

Mã vạch DNA cũng được sử dụng để nhận diện những vật chủ trung gian gây bệnh. Các nhà khoa học những người mà không phải là nhà phân loại học hoặc nghiên cứu về ký sinh trùng đã đẩy nhanh quá trình nhận diện các loài mang bệnh lây truyền giữa người và động vật. Và để hiểu biết thêm những bệnh truyền nhiễm cũng như phương pháp điều trị đạt được hiệu quả nhanh chóng. Mã vạch DNA cho những vật chủ gây bệnh đang được xây dựng và phổ biến. Điều này cung cấp cho các tổ chức và các cơ quan y tế cộng đồng các công cụ và phương pháp hiệu quả để ngăn cản và hạn chế sự phát triển của ruồi và diệt côn trùng. (CBOL ABS Brochure, 2012).

2.3 Bảo vệ loài nguy cấp

Một thực tế đáng báo động, đa dạng sinh học trên thế giới đang liên tục giảm sút, trong đó nhiều loài có nguy cơ tiệt chủng. Không thể kiểm soát được săn bắn ở một số vùng Châu Phi điều đó đã làm cho loài linh trưởng giảm 90% . Rất khó để phân biệt có phải thịt của những loài động vật hoang giả quý hiếm hay không. Vì vậy, mã vạch DNA có thể giúp những cơ quan có thẩm quyền chỉ ra thịt có nguồn gốc từ những loài nguy cấp, ngăn chặn săn bắn bất hợp pháp và giúp bảo tồn sự đa dạng sinh học. Một dự án chiến lược trên toàn thế giới của mã vạch DNA đã được công bố gần đây nhằm xây dựng một thư viện mã vạch của các loài đang bị đe dọa. (CBOL ABS Brochure, 2012).

2.4 Duy trì nguồn tài nguyên thiên nhiên

Mã vạch DNA ngoài việc giúp ngăn ngừa bệnh, kiểm soát hành vi săn bắn trái phép những loài nguy cấp mà nó còn được ứng dụng trong nông nghiệp và khai thác lâm nghiệp. Một số quốc gia có nền kinh tế phụ thuộc vào nguồn tài nguyên đã phải đối mặt với việc khai thác quá mức nguồn tài nguyên nông nghiệp, biển và lâm nghiệp gây ra sự suy giảm hoặc thậm chí tuyệt chủng của nhiều loài. Để kiểm soát khai thác, nhà chức trách cần phải thiết lập hệ thống quản lý một cách hiệu quả để kiểm soát kinh doanh các sản phẩm nông nghiệp, biển và lâm nghiệp. Có ít nhất hai dự án về mã vạch cho cá (Fish-BOL) và cây thân gỗ (Tree-BOL) nhằm thúc đẩy công tác quản lý và bảo vệ nguồn tài nguyên thiên nhiên (CBOL ABS Brochure, 2012).

2.5 Kiểm tra chất lượng nước

Cuộc sống của chúng ta phụ thuộc vào nước. Hiện tại nước ngọt trở thành nguồn tài nguyên quý giá cần được bảo vệ ở mỗi quốc gia. Nguồn nước bị ô nhiễm cần được xác định để phòng ngừa và biện pháp xử lý. Một vài sinh vật đơn giản trong nước được xem là ô nhiễm (ví dụ như ấu trùng của muỗi). Tuy nhiên, ô nhiễm càng cao thì càng khó khăn hơn trong việc xác định các chỉ số ô nhiễm. Vì vậy, tại thời điểm này các nhà khoa học đang cô gắng xây dựng thư viện mã vạch DNA cho những “chỉ số mập mờ”. Điều này giúp cho cán bộ quản lý môi trường tiêu chuẩn hóa lại các chỉ số trong việc đánh giá nước và thiết lập quy trình đáng giá tiêu chuẩn nước tốt hơn ở mỗi quốc gia. (CBOL ABS Brochure, 2012).

Nguồn tin: Viện Khoa Học Kỹ Thuật Nông Nghiệp Miền Nam

SHARE