Khoa học di truyền không chỉ là câu chuyện trong phòng thí nghiệm mà là nền tảng của an ninh lương thực, của khả năng thích nghi với biến đổi khí hậu, và của sự phát triển bền vững cho ngành nông nghiệp Việt Nam và thế giới
Xin kính chào quý vị và hội viên VASEA! Hôm nay, Café cùng VASEA vinh dự đón Tiến sĩ (TS) Thủy Nguyễn – nhà khoa học trong lĩnh vực di truyền học và sinh học tính toán, với nhiều kinh nghiệm trong di truyền chọn giống thủy sản và bò sữa.
TS Thủy Nguyễn từng là thành viên tư vấn cho một số ủy ban của Tổ chức Nông lương Thế giới (FAO), và là người đầu tiên nghiên cứu dùng hệ gien để đánh giá giá trị di truyền tính trạng thích nghi với biến đổi khí hậu cho bò sữa tại Úc. TS Thủy hiện là thành viên Ủy ban Chỉ đạo của Tổ chức chọn giống bò sữa quốc tế Interbull, và là người có nhiều kinh nghiệm trong việc ‘biến khoa học thành giá trị cho ngành’.
Chúng ta sẽ cùng tìm hiểu hành trình, phương pháp, và những bài học thực tiễn trong việc nâng cao chất lượng di truyền của vật nuôi trước thách thức biến đổi khí hậu, được tóm tắt trong 6 tiêu đề sau đây:
- Hành trình đưa TS Thủy Nguyễn đến giao điểm thú vị giữa di truyền học và sinh học tính toán
- Ứng dụng di truyền học và sinh học tính toán để chọn giống bò sữa thích nghi với biến đổi khí hậu
- Cách đánh giá hiệu quả kinh tế và ROI của công việc chọn giống này
- Thuyết phục nông dân ứng dụng kết quả nghiên cứu vào thực tiễn sản xuất
- Tiềm năng ứng dụng công nghệ chọn giống bằng hệ gien cho nuôi trồng thủy sản, đặc biệt trong bối cảnh biến đổi khí hậu
- Lời khuyên cho những ai đang cân nhắc đầu tư vào lĩnh vực di truyền và chọn giống
~~~~~
Xin chào TS Thủy Nguyễn. Chân thành cảm ơn chị đã nhận lời mời tham gia chương trình Café cùng VASEA!
Hành trình đưa TS Thủy Nguyễn đến giao điểm thú vị giữa di truyền học và sinh học tính toán
Café cùng VASEA: Chị có thể chia sẻ hành trình đưa chị đến giao điểm thú vị giữa di truyền học và sinh học tính toán không?
TS Thủy Nguyễn: Tình yêu với di truyền học của tôi bắt đầu từ những năm học cấp 3, khi tôi may mắn có một cô giáo dạy môn này vô cùng cuốn hút. Cô không chỉ truyền đạt kiến thức mà còn thắp lên trong tôi một ngọn lửa, và ngọn lửa đó đã cháy mãi cho đến khi tôi chọn di truyền học làm chủ đề nghiên cứu cao học và luận án tiến sĩ tại Đại học Deakin.
Nhưng hành trình của tôi không đi theo một đường thẳng. Những năm học ngành nuôi trồng thủy sản tại Đại học Nha Trang, tôi tình cờ theo học tin học và lập trình, hoàn toàn vì đam mê, chứ lúc ấy không hề nghĩ nó liên quan gì đến tôm cá. Tôi không ngờ rằng, 25 năm sau, chính nền tảng đó lại trở thành một lợi thế then chốt khi tôi bước vào lĩnh vực nghiên cứu dùng hệ gien trong chọn giống (genomic selection).
Bước ngoặt thực sự đến vào khoảng năm 2009–2010, khi công nghệ giải trình tự thế hệ mới bùng nổ, cũng là lúc Úc đang bắt đầu dùng genomics để chọn giống bò sữa. Hàng tỷ chuỗi ADN được giải mã mỗi ngày, nhưng ai sẽ phân tích khối dữ liệu khổng lồ đó? Câu hỏi ấy cứ ám ảnh tôi. Và chính nó đã thúc đẩy tôi quay lại với lập trình, tiếp cận tin sinh học, rồi dần dần đi sâu vào di truyền số lượng. Đó là lúc tôi nhận ra: hai thế giới tưởng chừng tách biệt, sinh học và máy tính, thực ra có thể giao thoa một cách đầy sức mạnh.
TS Thủy Nguyễn tại International Symposium on Applied Genomics in Agriculture (SAGA 2025) ở Hà Nội
Ứng dụng di truyền học và sinh học tính toán để chọn giống bò sữa thích nghi với biến đổi khí hậu
Café cùng VASEA: Thật là một hành trình rất thú vị: từ lớp học cấp 3 đến dữ liệu hệ gien, và tất cả những mảnh ghép tưởng như ngẫu nhiên lại kết nối hoàn hảo với nhau. Vậy khi đã có nền tảng đó trong tay, chị đã ứng dụng nó vào một bài toán rất cụ thể và rất thời sự: chọn giống bò sữa thích nghi với biến đổi khí hậu. Chị có thể chia sẻ cụ thể hơn về dự án này không?”
TS Thủy Nguyễn: Biến đổi khí hậu không còn là câu chuyện tương lai. Mười năm nóng nhất trong lịch sử đều vừa xảy ra trong thập kỷ qua. Với ngành chăn nuôi bò sữa, điều này có nghĩa rất thực tế: khi nhiệt độ và độ ẩm vượt ngưỡng, bò biếng ăn, giảm sữa, và sức khỏe sa sút. Câu hỏi tôi đặt ra là: liệu ta có thể dùng ADN để tìm ra những con bò chịu nóng tốt hơn trước khi chúng cho sữa không?
Bước đầu tiên là định nghĩa tính trạng. Lý tưởng nhất là đo nhiệt độ cơ thể từng con bò trong những ngày nắng nóng. Nhưng với 1,3 triệu con bò ở Úc, điều đó hoàn toàn không khả thi về mặt quy mô. Vì vậy, chúng tôi tận dụng dữ liệu đang có sẵn: sản lượng sữa, chất béo và protein mà nông dân ghi nhận cho từng cá thể bò, thường là mỗi tháng một lần, có thể là vài tháng một lần. Kết hợp với dữ liệu thời tiết hàng giờ từ Bureau of Meteorology tại các trạm gần trang trại, chúng tôi có thể biết mỗi con bò cho bao nhiêu sữa trong ngày bình thường, và giảm bao nhiêu trong ngày nóng.
Từ 14,6 triệu bản ghi dữ liệu sản lượng và chất lượng sữa trải dài hơn 15 năm, chúng tôi nhận ra một ngưỡng rõ ràng: sản lượng sữa bắt đầu giảm khi nhiệt độ trung bình ngày vượt 20°C và độ ẩm đạt 45%. Từ đó, “khả năng chịu nhiệt” được định nghĩa cụ thể là mức độ giảm sản lượng sữa, chất béo và protein khi vượt ngưỡng này.
Bước tiếp theo là kết nối với ADN. Chúng tôi ghép dữ liệu sản xuất với kết quả phân tích hệ gien của từng con bò để xây dựng phương trình dự đoán. Khi một con bê mới sinh ra, chỉ cần bấm tai lấy mẫu và phân tích ADN, rồi đưa vào phương trình, là có thể dự đoán liệu nó có giữ được sản lượng sữa trong điều kiện nóng ẩm hay không. Độ tin cậy trung bình hiện đạt khoảng 60%.
Và chúng tôi đã kiểm chứng điều này trong thực tế. Tại SmartFarm của Agriculture Victoria ở Ellinbank, 24 con bò được dự đoán chịu nhiệt tốt và 24 con được dự đoán nhạy cảm với nhiệt được nuôi trong buồng khí hậu kiểm soát mô phỏng điều kiện mùa hè Victoria. Kết quả trùng khớp với dự đoán. Thú vị hơn, một thí nghiệm độc lập tại California, Mỹ cũng cho ra kết quả tương tự, cho thấy phương trình xây dựng từ dữ liệu Úc có thể áp dụng ở Mỹ.
Điều khích lệ hơn nữa là nghiên cứu này đã tạo ra hiệu ứng lan tỏa quốc tế. Sau khi kết quả được công bố, các nước như Mỹ, Pháp, Ý, Canada và Hàn Quốc đã tiếp cận và học hỏi từ phương pháp của chúng tôi, và hiện đang xây dựng phương trình chẩn đoán riêng phù hợp với giống bò và điều kiện khí hậu của từng nước.
Điều này cho thấy rằng dù nghiên cứu được thực hiện tại Úc, với dữ liệu của Úc, nhưng khung phương pháp luận có giá trị toàn cầu. Trong bối cảnh biến đổi khí hậu là thách thức chung của nhân loại, tôi tin rằng sự hợp tác và chia sẻ kiến thức giữa các quốc gia như thế này chính là chìa khóa để ngành chăn nuôi thích nghi và phát triển bền vững.
Tôi lấy tính trạng thích ứng với biến đổi khí hậu làm ví dụ minh họa. Nhưng điều quan trọng cần nhấn mạnh là kỹ thuật này có thể áp dụng cho bất kỳ tính trạng nào mà dữ liệu kiểu hình có thể thu thập , đặc biệt rất hữu ích cho những tính trạng khó lấy số liệu kiểu hình hoặc có hệ số di truyền thấp. Đó chính là sức mạnh thực sự của sinh học tính toán khi kết hợp với di truyền học.
Cách đánh giá hiệu quả kinh tế và ROI của công việc chọn giống này
Café cùng VASEA: Câu chuyện từ dữ liệu sữa đến ADN, rồi đến thí nghiệm kiểm chứng, và nay lan rộng ra năm quốc gia, thực sự rất ấn tượng. Nhưng tôi tin nhiều người cũng đang nghĩ đến một câu hỏi rất thực tế: đầu tư vào khoa học như thế này, chi phí và lợi nhuận ra sao? Chị có thể chia sẻ về hiệu quả kinh tế và ROI của công việc chọn giống không?”
TS Thủy Nguyễn: Trong khoa học, chúng tôi thường nói bằng dữ liệu, và câu chuyện ROI của chọn giống bò sữa là một trong những con số tôi thấy tự hào nhất khi chia sẻ.
Hiện nay, chúng tôi đánh giá di truyền cho gần 50 tính trạng trên bò sữa tại Úc. Trong số đó, 14 tính trạng được người sản xuất xác định là có ảnh hưởng trực tiếp đến lợi nhuận, từ sản lượng sữa, thành phần sữa, đến sức khỏe và khả năng sinh sản. Các tính trạng này được tổng hợp thành một Chỉ số Lợi nhuận để người nông dân có thể đưa ra quyết định chọn giống dễ dàng hơn.
Trong 10 năm qua, chỉ số này tăng trưởng trung bình $30 mỗi con bò mỗi năm, nghe có vẻ khiêm tốn với một con bò, nhưng nhân lên với 1,3 triệu con bò sữa ở trên toàn nước Úc, thì con số tích lũy là rất đáng kể.
Về ROI tổng thể, theo đánh giá độc lập của Marsden Jacob Associates năm 2023, cứ $1 đầu tư vào tổ chức chúng tôi, ngành bò sữa thu về $16 lợi nhuận. Đây là một trong những tỷ lệ hoàn vốn cao nhất trong nghiên cứu nông nghiệp ứng dụng, và nó phản ánh sức mạnh thực sự của việc đưa khoa học di truyền vào thực tiễn sản xuất.
Thuyết phục nông dân ứng dụng kết quả nghiên cứu vào thực tiễn sản xuất
Café cùng VASEA: Để có một ROI như vậy, chứng tỏ nông dân không chỉ hiểu mà còn thực sự ứng dụng kết quả nghiên cứu vào sản xuất. Đây không phải điều dễ dàng, vậy chị đã làm thế nào để thuyết phục họ?
TS Thủy Nguyễn: Thực ra, bí quyết không phải là “thuyết phục”, mà là lắng nghe.
Nông dân nuôi bò sữa tại Úc đóng góp một khoản phí nghiên cứu và phát triển ngành dựa trên lượng sữa họ sản xuất. Hiện nay vào khoảng 0,36 cents mỗi lít sữa nguyên liệu. Một phần khoản đóng góp đó được đưa vào quỹ nghiên cứu di truyền. Điều này có nghĩa là: họ không chỉ là đối tượng thụ hưởng nghiên cứu, họ còn là người đồng tài trợ cho nó. Và khi bạn đã bỏ tiền vào, bạn có quyền, và kỳ vọng, được lên tiếng về hướng đi.
Chính vì vậy, nông dân và các bên liên quan tham gia trực tiếp vào việc định hướng nghiên cứu. Một ví dụ điển hình là đợt đánh giá lại Mục tiêu chọn giống quốc gia gần đây. Qua quá trình tham vấn, nông dân cho chúng tôi biết rõ: sản lượng sữa vẫn là yếu tố hàng đầu quyết định lợi nhuận, tiếp theo là khả năng sinh sản và sức khỏe của đàn bò. Chúng tôi lắng nghe, xây dựng lại mục tiêu chọn giống dựa trên đúng những tiêu chí đó và tiếp tục tham vấn cho đến khi đạt được sự đồng thuận cuối cùng.
Kết quả là: khi nông dân có tiếng nói trong việc định hướng nghiên cứu, và khi họ thấy kết quả phản ánh đúng nhu cầu thực tế của mình, họ tự nguyện ứng dụng, không cần ai thuyết phục.
Đó cũng là bài học lớn nhất tôi rút ra sau nhiều năm làm việc trong lĩnh vực này: khoa học muốn đi vào thực tiễn, trước tiên phải đi qua lòng tin, và lòng tin được xây dựng bằng sự lắng nghe thực sự.
TS Thủy Nguyễn tại Hội nghị Herd 2023, tổ chức hai năm một lần dành cho nông dân và tổ chức trong ngành bò sữa ở Úc
Tiềm năng ứng dụng công nghệ chọn giống bằng hệ gien cho nuôi trồng thủy sản, đặc biệt trong bối cảnh biến đổi khí hậu
Café cùng VASEA: Tôi nghĩ mô hình này không chỉ dừng lại ở bò sữa. Chị vừa nhắc đến nuôi trồng thủy sản từ đầu hành trình, và Việt Nam là một cường quốc thủy sản. Vậy công nghệ hệ gien này có thể được ứng dụng cho thủy sản như thế nào, thưa chị?
TS Thủy Nguyễn: Công nghệ chọn giống dùng hệ gien, hay genomics, đã được ứng dụng trong chọn giống thủy sản. Hiện nay đã có khoảng 20 đối tượng nuôi trồng được áp dụng, từ cá hồi, cá chép, cá rô phi cho đến tôm thẻ, và nhiều nghiên cứu đã chứng minh rằng chọn giống bằng hệ gien cho độ chính xác cao hơn so với phương pháp truyền thống.
Tuy nhiên, thực tế là chi phí giải mã hệ gien và phân tích kiểu gien vẫn còn khá đắt. Với những đơn vị có nguồn vốn hạn chế, chọn giống truyền thống dựa trên phả hệ vẫn là lựa chọn hiệu quả và hoàn toàn có giá trị. Tin vui là nhiều công ty đang đầu tư mạnh để giảm chi phí giải trình tự, và tôi tin rằng trong tương lai không xa, rào cản này sẽ không còn là trở ngại lớn nữa.
Nhìn từ góc độ Việt Nam, tôi thấy có một ứng dụng vừa cấp bách vừa có tiềm năng rất lớn: chọn giống cá tra chịu mặn. Cá tra là mặt hàng xuất khẩu hơn 2 tỷ USD, có mặt tại gần 140 quốc gia, nhưng vùng nuôi chính ở Đồng bằng sông Cửu Long đang ngày càng chịu áp lực nặng nề từ xâm nhập mặn do biến đổi khí hậu. Đây không còn là mối lo ngại trong tương lai, đây là thách thức đang xảy ra ngay hôm nay.
Dùng hệ gien để tìm ra và nhân rộng những dòng cá tra có khả năng chịu mặn tốt hơn, theo tôi, là hướng đi không chỉ khoa học mà còn mang tính chiến lược cho ngành thủy sản Việt Nam.
Lời khuyên cho những ai đang cân nhắc đầu tư vào lĩnh vực di truyền và chọn giống
Café cùng VASEA: Nghe chị phân tích, tôi hình dung ra một bức tranh rất rõ: tiềm năng lớn, công nghệ đã có, bài toán cấp bách, nhưng để hiện thực hóa, cần có những người dám đầu tư và đi đường dài. Đó cũng là câu hỏi cuối tôi muốn hỏi chị: với kinh nghiệm của mình, chị có lời khuyên nào cho những ai đang cân nhắc đầu tư vào lĩnh vực di truyền và chọn giống không?
TS Thủy Nguyễn: Nếu được nói một điều với nhà đầu tư, tôi sẽ nói thế này: chọn giống không phải là dự án ngắn hạn, đây là cuộc chơi lâu dài, đòi hỏi tầm nhìn và sự kiên nhẫn.
Một chương trình chọn giống hiệu quả cần được đầu tư bài bản từ đầu, từ việc định hướng rõ ràng, hiểu rõ nguyện vọng của người sản xuất, xác định đúng tính trạng cần cải thiện, đến việc xây dựng hệ thống thu thập và quản lý dữ liệu chặt chẽ. Không thể làm tắt ở bất kỳ khâu nào.
Điều quan trọng hơn là cần có cam kết tài chính lâu dài. Trong chọn giống, kết quả không xuất hiện sau một hay hai thế hệ, nhà đầu tư cần chấp nhận rằng sự chuyển hóa di truyền được tích lũy dần dần, từ thế hệ này sang thế hệ khác, giống như lãi kép trong tài chính, âm thầm nhưng mạnh mẽ, và càng về sau càng rõ rệt.
Vì vậy, lời khuyên của tôi là: đừng đầu tư nếu bạn cần kết quả trong vòng 2–3 năm. Nhưng nếu bạn sẵn sàng đầu tư cho 10–20 năm tới, thì đây là một trong những lĩnh vực có ROI bền vững và có giá trị chiến lược bậc nhất, không chỉ về lợi nhuận kinh tế, mà còn về an ninh lương thực và khả năng thích nghi với biến đổi khí hậu.
Bằng chứng đã có: cứ $1 đầu tư, ngành thu về $16, nhưng con số đó là kết quả của nhiều thập kỷ kiên trì, không phải của một vài năm nôn nóng.
Café cùng VASEA: Trân trọng cảm ơn TS. Thủy Nguyễn rất nhiều vì những chia sẻ vừa rồi: sâu sắc, thực tiễn, và đầy cảm hứng. Nếu có một thông điệp tôi muốn gửi đến quý vị hôm nay, đó là: Khoa học di truyền không chỉ là chuyện trong phòng thí nghiệm, đó là nền tảng của an ninh lương thực, của khả năng thích nghi với biến đổi khí hậu, và của sự phát triển bền vững cho ngành nông nghiệp Việt Nam và thế giới. Một lần nữa cảm ơn TS. Thủy Nguyễn và chúc chị nhiều sức khỏe và có nhiều thành tựu hơn nữa trong lĩnh vực này.
