Vai trò của vi sinh vật trong phát triển bền vững

Vi khuẩn có thể giúp cứu thế giới không? Yes!

Vi sinh vật không sống theo biên giới địa lý và rất giỏi trong việc thích nghi, tồn tại và phát triển trong môi trường khắc nghiệt và liên tục thay đổi. Trong khi chỉ có một phần nhỏ vi khuẩn có hại, phần lớn là có lợi hoặc vô hại và cần thiết cho sự sống. Ban lãnh đạo American Society of Microbiology (ASM) đã tổ chức một hội thảo trực tuyến trong khuôn khổ Hội nghị thượng đỉnh Khoa học của Đại hội đồng Liên hợp quốc (UNGA) thảo luận về vai trò và đóng góp của vi sinh vật học đối với việc đạt được các Mục tiêu Phát triển Bền vững của Liên hợp quốc (SDG).  SDG bao gồm 17 mục tiêu toàn cầu có quan hệ tương hỗ với nhau được LHQ xác định là "kế hoạch chi tiết để đạt được một tương lai tốt đẹp và bền vững hơn cho tất cả mọi người" vào năm 2030.

Giám đốc điều hành ASM Stefano Bertuzzi là một trong số các diễn giả nổi tiếng có bài phát biểu tại Hội nghị thượng đỉnh trong phiên họp toàn thể khai mạc vào ngày 14 tháng 9: “Hiểu biết về thế giới của vi khuẩn là hoàn toàn cấp thiết để hạn chế các tác động nguy hiểm đồng thời khai thác sức mạnh của vi sinh vật để có cuộc sống khỏe mạnh hơn, để giữ gìn và bảo vệ các nguồn tài nguyên, bảo tồn đa dạng sinh học, giải quyết biến đổi khí hậu và đói nghèo..., ”ông nói. 

Trong 17 mục tiêu của Liên Hợp quốc, nghiên cứu về vi sinh có thể đáp ứng 10 mục tiêu về phát triển bền vững như sau:.

Mục tiêu số 2: Không còn đói

Vi sinh vật không thể thiếu trong sản xuất thực phẩm, với những lý do sau: (1) Một số vi sinh vật trong đất hỗ trợ sự phát triển của thực vật thông qua việc bảo vệ và làm màu mỡ cho đất đai, (2) Một số vi khuẩn khác có chức năng phân hủy chất hữu cơ và (3) Nhiều loài vi khuẩn trực tiếp tham gia vào quá trình sản xuất thực phẩm thông qua quá trình lên men. 

Vi sinh vật đóng vai trò quan trọng bậc nhất trong nông nghiệp và sản xuất thực phẩm bởi vì chúng tác động trực đến sức khỏe cây trồng vật nuôi và mở ra khả năng tăng năng suất rất cao giúp nuôi sống dân số toàn cầu ngày càng tăng, trong khi chúng ta vẫn phải thận trọng với việc tiêu hao năng lượng và bảo vệ môi trường trong nhiều loại hình hoạt động nông nghiệp. Để vi sinh vật phát huy tác dụng, giới chuyên môn cần có nhiều nghiên cứu và khám phá khoa học nhằm đáp ứng mục tiêu giảm thiểu sử dụng các hóa chất tiêu tốn nhiều năng lượng như phân bón, thuốc bảo vệ thực vật; tận dụng vi sinh giúp cây phục hồi carbon trong đất; tăng khả năng lưu trữ carbon của vi sinh trong môi trường đất và nước; và khám phá thêm các loài vi sinh với mục tiêu giảm tác động tiêu cực của hoạt động sản xuất nông nghiệp.

Lactobacillus một dòng lợi khuẩn hỗ trợ tiêu hóa được sử dụng nhiều trong nông nghiệp để bảo vệ sức khỏe vật nuôi

Mục tiêu số 3: Sức khỏe và Hạnh phúc

Như đã thấy với đại dịch Covid 19 đang diễn ra, các bệnh truyền nhiễm do vi rút, vi khuẩn, nấm và các vi sinh vật khác gây ra đã và đang tạo ra những cơn ác mộng kinh hoàng với con người. Người dân ở các quốc gia nghèo thiếu thốn các phương tiện chăm sóc y tế vẫn phải chịu đựng các bệnh nhiệt đới đã có thuốc chữa sốt rét,  Ebola... Trong khi đó, khoảng hơn một phần ba số thuốc mà loài người sử dụng, bao gồm nhiều loại thuốc kháng sinh (penicillin), thuốc giảm cholesterol và chống ung thư, được tạo ra bởi vi khuẩn. Vi khuẩn cũng là “nhà máy” sản xuất các loại thuốc mới được tạo ra bằng công nghệ DNA tái tổ hợp và là nguồn cung cấp protein được sử dụng trong vắc-xin và nhiều liệu pháp điều trị khác. Vi khuẩn đường ruột là thành phần quan trọng của sức khỏe vì chúng hỗ trợ quá trình tiêu hóa thức ăn và thậm chí chịu trách nhiệm sản xuất một số vitamin thiết yếu giúp chúng ta khỏe mạnh.

Mục tiêu 5: Bình đẳng giới

Phụ nữ có thể không có cơ hội bình đẳng hoặc không được tiếp cận với các hoạt động khoa học ở các nước có nguồn lực thấp. Tuy nhiên, ngay cả ở Hoa Kỳ và nhiều nước tiên tiến khác, phụ nữ cũng không có nhiều đại diện trong các lĩnh vực STEM (Science – Technology – Engineering – Matematics ) và học thuật, dù có trình độ học vấn ngang bằng hoặc cao hơn so với nam giới. Nhưng với ngành nông nghiệp, hầu hết thực phẩm trên thế giới được sản xuất tại các trang trại có diện tích từ 2 hecta trở xuống, nhiều trong số đó do phụ nữ quản lý. Kiến thức về vi sinh vật và vai trò của nó đối với môi trường và trong nông nghiệp mở ra một cơ hội lớn giúp các nông hộ tăng cao thu nhập. Ngoài ra, các nhà vi sinh vật học cũng học hỏi được nhiều từ kinh nghiệm làm nông của những người trực tiếp canh tác và quản lý đất của họ thành công và đổi lại cung cấp những kiến thức khoa học giúp người nông dân có được tiếng nói trong việc quản lý tài nguyên toàn cầu.

Lactobacillus buchneri một trong 12 chủng lợi khuẩn và nấm men có trong men vi sinh Baru

Mục tiêu số 6: Nước sạch và Vệ sinh

Nhiều loại lợi khuẩn đã chứng minh thế mạnh của nó trong việc làm giảm ô nhiễm nước và cải thiện chất lượng nước. Nhiều loài thậm chí có khả năng phân hủy dầu, kim loại nặng và các chất độc khác. Trong khi đó một số hại khuẩn trong nước có thể dẫn đến các bệnh có tỷ lệ tử vong cao, chẳng hạn như bệnh tả và tiêu chảy ở trẻ em. Đất với các tầng địa chất chính là bộ lọc nước lớn nhất trên thế giới, do đó nó có tầm quan trọng bậc nhất trong việc bảo vệ sức khỏe, tính toàn vẹn và cộng đồng vi sinh vật của môi trường sinh thái. 

 Mục tiêu số 7: Năng lượng Sạch với giá cả phải chăng

Vi sinh vật có vai trò trực tiếp trong sản xuất năng lượng sạch với giá cả phải chăng bởi vì chúng có thể tham gia vào quá trình tạo ra các loại nhiên liệu mới. Giới chuyên môn không chỉ đang khám phá những cách mới để lấy điện trực tiếp từ vi khuẩn, mà chất xúc tác vi sinh còn có thể giúp chuyển đổi các vật liệu tái tạo thành nhiên liệu hydrocacbon. Các nhà khoa học đang nghiên cứu để phát triển máy lọc vi sinh để loại bỏ các chất ô nhiễm từ đất, nước ngầm và các địa điểm bị ô nhiễm khác. Trong khi các vi sinh vật tạo ra mêtan cũng có thể góp phần tạo ra khí nhà kính, Ủy ban Liên chính phủ về Biến đổi Khí hậu (IPCC) ước tính rằng những thay đổi đối với hoạt động nông nghiệp có thể làm giảm lượng khí thải carbon dioxide ròng từ 100 đến 1000 triệu tấn vào cuối thế kỷ 21. Ứng dụng vi sinh vào một tương lai năng lượng sạch trên toàn thế giới sẽ tạo ra một chuỗi cung ứng phân bổ đều và bền vững, đảm bảo an toàn năng lượng và đáp ứng các nhu cầu không ngừng phát triển của công dân trên toàn cầu.

Mục tiêu 9: Công nghiệp, Đổi mới và Cơ sở hạ tầng

Vi sinh vật hết sức cần thiết cho nhiều ngành công nghiệp - ví dụ như dược phẩm và sản xuất thực phẩm. Như đã thảo luận, lợi ích to lớn có được khi khai thác sức mạnh của vi khuẩn để chuyển đổi các nguồn tài nguyên tái tạo thành điện, nhiên liệu và hóa chất. Những tiến bộ trong hệ gen đã mở đường cho một “nền kinh tế sinh học xanh” dựa trên những khả năng này. Việc triển khai vi sinh vật cho nền kinh tế sinh học xanh sẽ đòi hỏi những tiến bộ trong nghiên cứu hệ gene, sinh học tổng hợp, khoa học tính toán, máy học và phân tích công nghệ. Ngoài ra, còn có thể nâng cao năng suất và chất lượng của các sản phẩm từ nông nghiệp và tạo ra một nền kinh tế tuần hoàn tái chế nguyên liệu dồi dào.

Mục tiêu 12: Tiêu dùng và Sản xuất có trách nhiệm

Vi sinh vật chịu trách nhiệm cho cả quá trình sản xuất và tiêu hủy thực phẩm và là yếu tố quan trọng trong việc giảm thiểu chất thải gây ô nhiễm. Một số vi sinh vật có thể phân hủy nhựa, chất độc và chất thải nông nghiệp, nhưng một số lại chuyển hóa phân bón dư thừa thành nitơ oxit, một loại khí nhà kính mạnh.

 Mục tiêu 13: Hành động vì Khí hậu

Vi sinh vật đóng vai trò quan trọng trong việc tạo ra một số khí nhà kính cũng như trong quá trình hấp thụ carbon. Học viện Vi sinh học Hoa Kỳ đang nỗ lực làm cho vai trò của vi sinh vật trong biến đổi khí hậu trở thành trọng tâm chính trong các hoạt động của mình. Đất là nơi chứa carbon trên cạn lớn nhất, chứa lượng carbon gấp 3 lần toàn bộ khí quyển và gấp 4 lần tất cả thảm thực vật trên Trái đất. Các hoạt động nông nghiệp có thể tạo ra carbon trong đất. Có hai loại quan trọng: (1) carbon làm giàu và ổn định đất làm cho đất phù hợp hơn cho sản xuất cây trồng và (2) carbon cần được cô lập khỏi môi trường mà nếu không nó sẽ gây ô nhiễm bầu khí quyển. Đầu tư vào các hệ thống vi sinh vật có thể giảm phát thải khí nhà kính và các nguồn tài nguyên tái tạo thành điện, nhiên liệu, hóa chất và vật liệu carbon thấp và chi phí thấp.

Mục tiêu 14 & 15: Sự sống dưới nước và sự sống trên cạn

Vi sinh vật đóng vai trò quan trọng trong sức khỏe và bệnh tật của hệ sinh thái và do đó là thành phần thiết yếu cho sự sống dưới nước và trên cạn. Một gam đất chứa nhiều số lượng vi khuẩn tương đương cư dân trên Trái đất. Vi khuẩn trong đất thúc đẩy sức khỏe của cây trồng của chúng ta bằng cách tăng khả năng chịu hạn, bảo vệ cây trồng khỏi bệnh tật và cung cấp các chất dinh dưỡng cần thiết cho sự phát triển. Chú ý đến khoa học vi sinh vật có thể giúp ngăn chặn sự suy thoái đất và mất đa dạng sinh học trong nước, đất, đất và không khí.