Khám phá gen ẩn giúp nuôi sống hàng tỷ người trong tương lai

Một nhóm nhà khoa học Mỹ vừa khám phá bí mật di truyền khiến giống lúa mì đặc biệt có thể sinh ra ba hạt thay vì một. Đây được xem là bước tiến có thể làm thay đổi nền nông nghiệp toàn cầu trong tương lai.

Các nhà nghiên cứu thuộc Khoa Khoa học Thực vật, Đại học Maryland (Mỹ), đã phát hiện một gen hiếm mang tên WUSCHEL-D1 (WUS-D1), vốn “ngủ yên” trong các giống lúa mì thông thường, lại hoạt động sớm hơn ở một giống lúa đột biến. Khi được kích hoạt, gen này làm thay đổi quá trình hình thành hoa, khiến cây phát triển ba bầu nhụy thay vì một, từ đó tạo ra ba hạt trên mỗi bông. Phát hiện này giúp tăng năng suất gấp ba lần mà không cần mở rộng diện tích canh tác, một thành tựu có thể mở ra cuộc cách mạng trong sản xuất lương thực.

Công trình được công bố ngày 14/10/2025 trên Kỷ yếu của Viện Hàn lâm Khoa học Quốc gia Mỹ (PNAS). Giới chuyên môn đánh giá đây là bước ngoặt lớn trong nỗ lực đảm bảo an ninh lương thực toàn cầu, đặc biệt trong bối cảnh dân số thế giới dự kiến vượt 9 tỷ người vào năm 2050.

Trước đây, giới khoa học từng ghi nhận một số trường hợp lúa mì có ba bầu nhụy nhưng không xác định được nguyên nhân di truyền. Nhờ công nghệ giải trình tự DNA tiên tiến, nhóm nghiên cứu tại Maryland đã so sánh bản đồ gen của giống lúa đột biến với giống thông thường và phát hiện “thủ phạm” chính là WUS-D1. Khi gen này kích hoạt sớm trong giai đoạn hình thành hoa, mô hoa phát triển lớn hơn, cho phép hình thành thêm cơ quan sinh sản cái. Kết quả là cây lúa tạo ra nhiều hạt hơn mà không thay đổi chiều cao hay kích thước bông.

Phó giáo sư Vijay Tiwari, đồng tác giả nghiên cứu cho biết: “Chúng tôi đã xác định được cơ sở di truyền của hiện tượng này. Việc lai tạo hoặc chỉnh sửa để kích hoạt gen WUS-D1 có thể giúp phát triển các giống lúa mì mới có năng suất vượt trội. Với công nghệ chỉnh sửa gen hiện nay, việc chủ động điều khiển đặc tính này là hoàn toàn khả thi”.

Khám phá về WUS-D1 có ý nghĩa vượt xa phạm vi di truyền học. Trong bối cảnh biến đổi khí hậu, khan hiếm đất và nước, việc tăng năng suất mà không cần thêm tài nguyên là yếu tố then chốt để đảm bảo an ninh lương thực bền vững. Lúa mì hiện là nguồn cung cấp calo và protein cho hơn 2,5 tỷ người trên thế giới, chỉ sau gạo và ngô. Tuy nhiên, tốc độ tăng năng suất trong thập kỷ qua đang chậm lại. Vì vậy, “bật công tắc” WUS-D1 có thể trở thành giải pháp đột phá để đáp ứng nhu cầu lương thực toàn cầu, đồng thời giảm áp lực lên môi trường.

Theo các nhà khoa học, chỉ cần tăng thêm vài phần trăm số hạt trên mỗi cây cũng đủ để nuôi sống hàng trăm triệu người, giảm nhu cầu mở rộng đất nông nghiệp và cắt giảm phát thải từ hoạt động canh tác.

Hiểu rõ cơ chế hoạt động của WUS-D1 cũng mở ra khả năng ứng dụng cho các cây trồng khác như lúa, ngô hay lúa mạch. Bằng cách điều chỉnh các gen tương tự, các nhà nghiên cứu có thể tạo ra những giống cây có năng suất cao hơn mà không phải đánh đổi tài nguyên thiên nhiên.

Bước tiếp theo, nhóm của Tiwari sẽ thử nghiệm kích hoạt WUS-D1 trong các giống lúa mì thương mại để đánh giá tính ổn định và hiệu quả qua nhiều mùa vụ. Nếu thuận lợi, giống “lúa mì ba hạt” có thể xuất hiện trên thị trường trong vài năm tới.

Dù vẫn còn nhiều thách thức về an toàn sinh học, chất lượng hạt và quy định pháp lý, phát hiện này được xem là minh chứng rõ ràng cho sức mạnh của khoa học di truyền trong việc giải quyết khủng hoảng lương thực toàn cầu.

“Chỉ một thay đổi nhỏ trong bộ gen cũng có thể tạo ra tác động to lớn”, Tiwari nhấn mạnh. “Nếu được áp dụng đúng cách, nông nghiệp tương lai sẽ bền vững, thông minh và hiệu quả hơn bao giờ hết”.

Khám phá về “công tắc di truyền” WUS-D1 không chỉ là một thành tựu khoa học, mà còn là lời hứa hẹn cho tương lai khi chỉ một hạt lúa mì nhỏ bé hôm nay có thể trở thành nguồn sống cho hàng tỷ người mai sau.