Kỹ thuật tiệt sinh côn trùng (Sterile Insect Technique – SIT) đại diện cho một trong những thành tựu quan trọng nhất của việc ứng dụng năng lượng nguyên tử vì mục đích hòa bình trong nông nghiệp và bảo vệ sức khỏe cộng đồng. Khởi nguồn từ ý tưởng của các nhà khoa học vào đầu thế kỷ 20, SIT đã phát triển từ một lý thuyết sơ khai thành một công cụ kiểm soát dịch hại sinh học chính xác, thân thiện với môi trường và có khả năng mở rộng quy mô công nghiệp.
Lịch sử của SIT bắt đầu từ năm 1916 khi các nhà khoa học lần đầu tiên sử dụng tia X để gây ra sự tiệt sinh ở côn trùng. Tuy nhiên, phải đến những năm 1950, kỹ thuật này mới được thực hiện và triển khai thành công dưới sự dẫn dắt của Edward F. Knipling và Raymond C. Bushland nhắm vào loài ruồi giòi xoắn (New World Screwworm – Cochliomyia hominivorax). Nguyên lý cốt lõi của SIT dựa trên việc nuôi cấy khối lượng lớn côn trùng, sử dụng bức xạ ion hóa để làm mất khả năng sinh sản của con đực, sau đó giải phóng chúng vào môi trường tự nhiên theo phương pháp quản lý dịch hại tổng hợp trên diện rộng (Area-Wide Integrated Pest Management – AW-IPM). Khi các con đực tiệt sinh này giao phối với con cái trong tự nhiên, trứng sinh ra sẽ không thể nở thành ấu trùng, dẫn đến sự suy giảm dịch hại qua từng thế hệ và cuối cùng là tiêu diệt hoặc kiểm soát ngưỡng gây hại kinh tế.
Sự thành công của SIT không chỉ nằm ở khả năng tiêu diệt dịch hại mà còn ở tính đặc hiệu loài tuyệt đối. Không giống như các loại thuốc trừ sâu hóa học có thể ảnh hưởng đến các sinh vật có ích và gây ô nhiễm môi trường, SIT chỉ nhắm vào một loài mục tiêu duy nhất. Côn trùng tiệt sinh không có khả năng tự thiết lập trong môi trường và không trở thành loài xâm lấn. Trong hơn sáu thập kỷ qua, kỹ thuật này đã được áp dụng trên sáu lục địa cho nhiều loài côn trùng gây hại nghiêm trọng như các loài ruồi trái cây (ruồi địa trung hải, ruồi phương đông), ruồi tsetse, sâu bướm và muỗi.
Tuy nhiên, hiệu quả vận hành của SIT đối mặt với thách thức kỹ thuật lớn: sự cần thiết phải phân tách giới tính chính xác trước khi giải phóng côn trùng. Việc giải phóng cả con cái tiệt sinh không chỉ gây lãng phí nguồn lực mà còn có thể làm giảm hiệu quả của chương trình và thậm chí gây ra những rủi ro về sức khỏe cộng đồng, đặc biệt là đối với các loài trung gian truyền bệnh như muỗi. Do đó, việc nghiên cứu các phương pháp xác định giới tính và phát triển các dòng phân tách giới tính di truyền (Genetic Sexing Strains – GSS) đã trở thành trọng tâm hàng đầu của các chương trình nghiên cứu quốc tế do Cơ quan Năng lượng nguyên tử Quốc tế (IAEA) và Tổ chức Lương thực và Nông nghiệp Liên Hợp Quốc (FAO) dẫn dắt.
Cơ sở khoa học và sự cần thiết của việc tách biệt giới tính trong SIT
Trong các chương trình SIT truyền thống, việc giải phóng cả hai giới (Bisexual Release – BSS) là phổ biến trong giai đoạn đầu do hạn chế về công nghệ. Tuy nhiên, các phân tích chuyên sâu và kinh nghiệm thực tế đã chỉ ra rằng việc chỉ giải phóng con đực (Male-only release) mang lại những ưu điểm vượt trội về cả sinh học, kinh tế và an toàn sinh học. Lý do quan trọng nhất của việc loại bỏ con cái là để tối ưu hóa sự tương tác giữa con đực tiệt sinh và con cái tự nhiên. Khi giải phóng cả hai giới, các con đực tiệt sinh thường có xu hướng giao phối với các con cái tiệt sinh được thả cùng lúc thay vì tìm kiếm con cái trong quần thể tự nhiên. Điều này làm giảm đáng kể hiệu quả cạnh tranh của con đực tiệt sinh trên thực địa. Các nghiên cứu đã chứng minh rằng việc chỉ giải phóng con đực có thể làm tăng hiệu quả gây tiệt sinh cho quần thể tự nhiên lên gấp 3 đến 5 lần.
Hơn nữa, con đực trong các dòng phân tách giới tính di truyền thường có chất lượng sinh học cao hơn. Điều này là do quy trình xử lý trong nhà máy được tối ưu hóa cho con đực. Ví dụ, nhộng đực có thể được chiếu xạ muộn hơn (khoảng 24 giờ trước khi nở) so với nhộng trong BSS (thường phải chiếu xạ sớm hơn 48 giờ để đảm bảo cả con cái cũng bị tiệt sinh hoàn toàn), giúp giảm thiểu các hư hại không mong muốn đối với các mô không phải tế bào mầm của con đực.
An toàn sinh học và sức khỏe cộng đồng
Đối với các loài côn trùng là trung gian truyền bệnh như muỗi (Aedes aegypti, Anopheles gambiae), việc tách biệt giới tính là yêu cầu bắt buộc vì lý do an toàn. Ở muỗi, chỉ có con cái mới hút máu người và động vật để lấy protein nuôi trứng, qua đó lây truyền các tác nhân gây bệnh như virus sốt xuất huyết, Zika, Malaria hay Chikungunya. Việc giải phóng hàng triệu con cái tiệt sinh, dù không thể sinh sản, vẫn sẽ gây ra sự gia tăng đột biến số lượng vết cắn và nguy cơ truyền bệnh tiềm tàng trong khu vực dân cư.
Trong nông nghiệp, con cái của các loài ruồi trái cây gây hại bằng cách châm vào quả để đẻ trứng. Ngay cả khi con cái bị tiệt sinh bằng bức xạ và trứng của chúng không nở, các vết châm (oviposition stings) vẫn làm hỏng bề mặt trái cây, tạo điều kiện cho nấm và vi khuẩn xâm nhập, làm giảm giá trị thương mại và ngăn cản việc xuất khẩu sang các thị trường khó tính có yêu cầu kiểm dịch thực vật nghiêm ngặt.
Việc loại bỏ con cái từ giai đoạn sớm (trứng hoặc ấu trùng) giúp tiết kiệm một khoản ngân sách khổng lồ cho các cơ sở nuôi cấy khối lượng lớn. Chi phí cho thức ăn ấu trùng, không gian nuôi dưỡng, nhân lực quản lý và chi phí vận chuyển, phóng thích sẽ giảm đi một nửa nếu chỉ sản xuất con đực. Dữ liệu cho thấy dòng GSS của ruồi địa trung hải giúp giảm đáng kể lượng thức ăn ấu trùng cần thiết, một trong những khoản chi phí biến đổi lớn nhất trong vận hành nhà máy.
Lợi ích của việc giải phóng chỉ con đực so với giải phóng lưỡng tính trong SIT
| Tiêu chí | Giải phóng lưỡng tính (BSS) | Giải phóng chỉ con đực (GSS) | Tác động cải thiện |
| Hiệu quả gây tiệt sinh thực địa | 1.0x (Cơ sở) | 3.0x – 5.0x | Tăng hiệu quả kiểm soát quần thể mục tiêu gấp nhiều lần |
| Khả năng cạnh tranh giao phối | Thấp hơn (do giao phối nội bộ) | Cao hơn (tập trung tìm cái tự nhiên) | Cải thiện đáng kể khả năng cạnh tranh của con đực tiệt sinh |
| Thiệt hại nông sản | Có (vết châm từ cái tiệt sinh) | Không có | Bảo vệ hoàn toàn giá trị thương phẩm của trái cây |
| An toàn dịch bệnh (muỗi) | Rủi ro cao (con cái vẫn đốt và truyền bệnh) | An toàn tuyệt đối | Loại bỏ hoàn toàn nguy cơ lây nhiễm từ côn trùng phóng thích |
| Chi phí thức ăn ấu trùng | 100% | ~60% | Tiết kiệm khoảng 40% chi phí dinh dưỡng cho ấu trùng |
| Giám sát thực địa | Phức tạp (khó phân biệt đực/cái tiệt sinh) | Đơn giản hóa | Giảm sai sót trong bẫy giám sát và đánh giá hiệu quả |
Sự phát triển của các dòng GSS là một hành trình nghiên cứu di truyền học phức tạp kéo dài nhiều thập kỷ, chuyển đổi từ các phương pháp sàng lọc thủ công thô sơ sang các kỹ thuật chỉnh sửa gen chính xác.
Giai đoạn sơ khai: Phân tách dựa trên đặc điểm hình thái
Trong giai đoạn đầu, các nhà khoa học tìm kiếm các đột biến tự nhiên hoặc đột biến cảm ứng biểu hiện các đặc điểm hình thái có thể quan sát bằng mắt thường. Đối với ruồi tsetse hoặc một số loài muỗi, sự khác biệt về kích thước nhộng giữa con đực và con cái được sử dụng để sàng lọc bằng các khay lưới có kích thước mắt lưới khác nhau. Tuy nhiên, phương pháp này có độ chính xác không cao (thường lẫn khoảng 5% con cái) và có thể gây tổn thương cơ học cho côn trùng, làm giảm khả năng sống sót sau khi nở.
Một bước tiến lớn là việc phân tách dựa trên màu sắc nhộng. Dòng GSS đầu tiên của ruồi địa trung hải (Ceratitis capitata) sử dụng đột biến lặn white pupae (wp) nằm trên nhiễm sắc thể số 5. Thông qua việc chiếu xạ để gây ra sự chuyển đoạn nhiễm sắc thể giữa nhiễm sắc thể Y (xác định giống đực) và nhiễm sắc thể mang alen trội kiểu tự nhiên, các nhà khoa học đã tạo ra các dòng mà con đực có nhộng màu nâu (kiểu tự nhiên) và con cái có nhộng màu trắng. Hệ thống này cho phép sử dụng các máy phân loại màu sắc tự động với tốc độ cao để tách con cái ở giai đoạn nhộng. Mặc dù hiệu quả, hệ thống wp vẫn yêu cầu phải nuôi ấu trùng cái đến giai đoạn nhộng, do đó chưa tối ưu hóa được chi phí thức ăn.
Đột phá với đột biến nhạy cảm nhiệt
Vào cuối những năm 1980, các nhà khoa học tại Phòng thí nghiệm Kiểm soát Sâu hại Côn trùng của FAO/IAEA đã phát hiện ra đột biến gây chết nhạy cảm với nhiệt độ (tsl). Đây là cột mốc quan trọng nhất trong lịch sử phát triển GSS. Tương tự như hệ thống wp, alen trội được liên kết với nhiễm sắc thể Y thông qua sự chuyển đoạn. Con đực mang alen trội này có khả năng chịu đựng nhiệt độ cao, trong khi con cái (đồng hợp tử về alen lặn tsl) sẽ chết ở giai đoạn phôi nếu trứng được xử lý bằng nước nóng hoặc không khí nóng ở nhiệt độ 34oC đến 35oC trong một khoảng thời gian nhất định. Việc tiêu diệt con cái ở giai đoạn trứng (phôi) mang lại lợi ích kinh tế tối đa vì toàn bộ nguồn lực của cơ sở nuôi cấy chỉ tập trung vào việc sản xuất ấu trùng đực. Các dòng VIENNA 7 và VIENNA 8 của ruồi địa trung hải, kết hợp cả hai dấu hiệu wp và tsl, hiện đang được sử dụng phổ biến trên toàn thế giới trong các chương trình SIT quy mô lớn.
Mặc dù đột biến tsl đã được sử dụng hơn ba thập kỷ, nhưng bản chất phân tử của gen này vẫn là một ẩn số. Một nhóm nghiên cứu quốc tế đã xác định được gen tsl thực chất là một đột biến điểm đơn lẻ trong gen Lysyl-tRNA synthetase (LysRS), một gen thiết yếu cho quá trình tổng hợp protein hiện diện ở hầu hết các sinh vật. Đột biến này khiến enzyme trở nên không ổn định ở nhiệt độ cao, làm ngừng trệ quá trình dịch mã và gây chết tế bào. Khám phá này có ý nghĩa cách mạng vì gen LysRS có cấu trúc rất bảo thủ giữa các loài côn trùng khác nhau. Điều này cho phép các nhà khoa học sử dụng các công cụ như CRISPR/Cas9 để tạo ra các dòng tsl tương tự ở nhiều loài dịch hại khác một cách nhanh chóng, thay vì phải chờ đợi hàng thập kỷ để tìm kiếm đột biến ngẫu nhiên.
Cơ chế di truyền học và quản lý dòng GSS trong sản xuất công nghiệp
Việc duy trì một dòng GSS ổn định trong môi trường nhà máy sản xuất hàng tỷ cá thể mỗi tuần là một thách thức về mặt di truyền học và quản lý chất lượng. Cốt lõi của các dòng GSS truyền thống là sự chuyển đoạn tương hỗ (reciprocal translocation) giữa nhiễm sắc thể Y và một nhiễm sắc thể thường (autosome) mang các gen dấu hiệu lựa chọn. Sự chuyển đoạn này được tạo ra bằng cách chiếu xạ tinh trùng của con đực kiểu tự nhiên, sau đó cho giao phối với con cái mang các đột biến lặn (wp, tsl) và sàng lọc các dòng con cháu biểu hiện sự di truyền liên kết giới tính của các đặc điểm trội. Tuy nhiên, các dòng chuyển đoạn này thường có một mức độ tiệt sinh nội tại (thường là 50%) do sự phân ly không cân bằng của các nhiễm sắc thể trong quá trình giảm phân. Điều này có nghĩa là nhà máy cần duy trì một quần thể bố mẹ lớn hơn để sản xuất cùng một lượng trứng so với các dòng kiểu tự nhiên.
Một vấn đề nghiêm trọng đối với GSS là sự tái tổ hợp di truyền (genetic recombination). Mặc dù sự chuyển đoạn cố gắng cố định gen dấu hiệu vào nhiễm sắc thể Y, nhưng các sự kiện tái tổ hợp hiếm gặp giữa các đoạn nhiễm sắc thể vẫn có thể xảy ra. Sự tái tổ hợp dẫn đến việc phá vỡ liên kết giữa giới tính đực và các alen trội, tạo ra các con đực “đột biến” và con cái “kiểu tự nhiên” có khả năng sống sót sau khi xử lý nhiệt. Nếu không được kiểm soát, các cá thể tái tổ hợp này sẽ tích lũy nhanh chóng qua các thế hệ do ưu thế về sức khỏe sinh học, cuối cùng dẫn đến sự sụp đổ của hệ thống phân tách giới tính.
Để giải quyết vấn đề này, các chương trình SIT hiện đại áp dụng “Hệ thống lọc dòng” (Filter Rearing System – FRS). Trong hệ thống này, một quần thể hạt giống nhỏ được duy trì dưới sự giám sát nghiêm ngặt, nơi tất cả các cá thể tái tổ hợp bị loại bỏ thủ công hoặc bằng máy quét mỗi thế hệ. Quần thể hạt giống sạch này sau đó được nhân giống qua một số thế hệ giới hạn để cung cấp trứng cho dây chuyền sản xuất khối lượng lớn, đảm bảo tỷ lệ nhiễm con cái trong sản phẩm phóng thích luôn ở mức cực thấp (<1%).
So sánh đặc tính các dòng GSS phổ biến của ruồi địa trung hải
| Đặc điểm | Dòng VIENNA 7 | Dòng VIENNA 8 | Ý nghĩa đối với SIT |
| Gen dấu hiệu | wp, tsl | wp, tsl | Cho phép tách bằng màu sắc và nhiệt độ |
| Điểm đứt chuyển đoạn | Vùng gần tâm động | Vùng xa tâm động hơn | Ảnh hưởng đến độ ổn định và tỷ lệ tái tổ hợp |
| Độ ổn định di truyền | Trung bình | Cao hơn | Giảm khối lượng công việc cho hệ thống lọc dòng (FRS) |
| Tốc độ phát triển ấu trùng | Chậm hơn ở con cái | Có biến thể phát triển nhanh (FD) | Tối ưu hóa thời gian thu hoạch và sử dụng lồng nuôi |
| Khả năng chịu nhiệt | Ngưỡng 34oC | Ngưỡng 34oC | Đảm bảo tiêu diệt con cái triệt để ở giai đoạn phôi |
Công nghệ bức xạ hạt nhân: Cơ chế gây tiệt sinh và liều lượng tối ưu
Bức xạ ion hóa là “trái tim” của kỹ thuật SIT. Việc sử dụng đúng loại bức xạ và liều lượng chính xác là yếu tố quyết định giữa một con đực tiệt sinh khỏe mạnh và một cá thể yếu ớt không thể cạnh tranh trong tự nhiên. Trong lịch sử, các nguồn phóng xạ như Cobalt-60 và Cesium-137 là nguồn tia Gamma phổ biến nhất được sử dụng trong SIT do tính ổn định và khả năng đâm xuyên cao. Tuy nhiên, trong những năm gần đây, do các quy định khắt khe về an ninh phóng xạ, vận chuyển nguồn phóng xạ xuyên quốc gia và chi phí quản lý nguồn thải, ngành SIT đang chuyển dịch mạnh mẽ sang sử dụng các máy phát tia X thế hệ mới. Các nghiên cứu thực hiện bởi IAEA cho thấy tia X có hiệu quả tương đương tia Gamma trong việc gây tiệt sinh ở côn trùng mà không làm ảnh hưởng đáng kể đến các chỉ số chất lượng như tỷ lệ nở, khả năng bay và tuổi thọ. Một nghiên cứu so sánh trên ruồi tsetse (Glossina palpalis gambiensis) cho thấy liều 110 Gy từ cả nguồn Gamma và X-ray đều mang lại mức độ tiệt sinh trên 97% ở con cái giao phối với đực bị chiếu xạ.
Khi côn trùng (thường ở giai đoạn nhộng muộn) được chiếu xạ, tia năng lượng cao gây ra các đứt gãy sợi đôi DNA (Double-Strand Breaks – DSB) trong các tế bào mầm đang phân chia mạnh mẽ. Các tế bào soma (như cơ và thần kinh) của côn trùng trưởng thành hầu như không phân chia, do đó chúng có khả năng chịu đựng bức xạ cao hơn nhiều so với động vật có vú. Kết quả của việc chiếu xạ là tạo ra các đột biến gây chết trội (Dominant Lethal Mutations – DLM) trong tinh trùng. Khi con đực tiệt sinh giao phối với con cái tự nhiên, tinh trùng mang DNA bị hư hại sẽ thụ tinh với trứng, nhưng sự sai lệch nhiễm sắc thể (như mất đoạn hoặc cầu nhiễm sắc thể) sẽ ngăn cản quá trình phân bào bình thường của hợp tử. Phôi sẽ ngừng phát triển và chết sớm, dẫn đến trứng không nở.
Việc xác định liều lượng tối ưu là một quá trình tinh vi. Liều quá thấp sẽ dẫn đến “tiệt sinh còn sót lại” (residual fertility), cho phép một tỷ lệ nhất định trứng tự nhiên vẫn nở, làm giảm hiệu quả của chương trình. Ngược lại, liều quá cao gây ra hư hại cho các mô soma, làm giảm khả năng bay, khả năng sản xuất pheromone và khả năng cạnh tranh giao phối của con đực. Các dòng GSS thường có độ nhạy cảm bức xạ hơi khác so với các dòng kiểu tự nhiên do cấu trúc nhiễm sắc thể bị thay đổi bởi các chuyển đoạn.
Liều lượng bức xạ và hiệu quả gây tiệt sinh cho các loài mục tiêu (Dữ liệu 2024-2025)
| Loài mục tiêu | Giai đoạn chiếu xạ | Liều lượng khuyến nghị (Gy) | Mức độ tiệt sinh mục tiêu (%) | Nguồn bức xạ ưu tiên |
| Ceratitis capitata (Medfly) | Nhộng (24h trước khi nở) | 100 – 120 | >99% | Tia X / Tia Gamma |
| Anastrepha fraterculus | Nhộng (trong môi trường Hypoxia) | 70 – 74 | 99% | Tia X |
| Bactrocera dorsalis | Nhộng | 90 – 100 | >98% | Tia Gamma |
| Glossina palpalis (Ruồi tsetse) | Nhộng | 110 | >99% | Tia X / Tia Gamma |
| Anopheles gambiae (Muỗi) | Nhộng / Trưởng thành | 120 | >98% | Tia Gamma |
| Aedes aegypti (Muỗi) | Nhộng | 40 – 70 | >99% | Tia X |
Trong khi GSS truyền thống dựa trên các chuyển đoạn ngẫu nhiên do bức xạ gây ra, kỹ thuật pgSIT (Precision-guided Sterile Insect Technique) sử dụng sức mạnh của chỉnh sửa gen để tạo ra các con đực tiệt sinh mà không cần chiếu xạ. Hệ thống pgSIT hoạt động dựa trên việc lai giữa hai dòng chuyển gen riêng biệt:
- Dòng Cas9: biểu hiện enzyme nuclease Cas9 dưới sự kiểm soát của một promoter đặc hiệu.
- Dòng gRNA: Biểu hiện các RNA hướng dẫn nhắm mục tiêu vào hai nhóm gen: các gen thiết yếu cho sự sống của con cái (như gen xác định giới tính cái doublesex – dsx hoặc intersex – ix).
Các gen thiết yếu cho khả năng sinh sản của con đực (như các gen liên quan đến sự trưởng thành của tinh trùng). Khi hai dòng này được giao phối trong cơ sở nuôi cấy, tất cả các cá thể F1 cái sẽ chết hoặc bị biến đổi thành dạng trung giới (intersex) không có khả năng đốt và không có khả năng sinh sản. Ngược lại, tất cả các cá thể F1 đực sẽ sống sót nhưng hoàn toàn tiệt sinh.
Dữ liệu thực nghiệm trên muỗi Anopheles gambiae công bố năm 2024 cho thấy pgSIT đạt được tỷ lệ chết ở con cái lên tới 99.9% và tỷ lệ tiệt sinh ở con đực trên 99.5%. Vì không trải qua quá trình chiếu xạ khắc nghiệt, các con đực pgSIT khỏe mạnh hơn, có khả năng bay xa hơn và cạnh tranh giao phối tốt hơn với các đối thủ tự nhiên. Ngoài ra, pgSIT giải quyết được vấn đề vận chuyển. Do con đực tiệt sinh được tạo ra thông qua di truyền, chúng có thể được phóng thích ở giai đoạn trứng. Trứng muỗi pgSIT có thể được làm khô, đóng gói và gửi qua đường bưu điện hoặc vận chuyển bằng drones đến các địa điểm xa xôi, nơi chúng sẽ được thả vào các khay nước để nở thành các con đực tiệt sinh trực tiếp tại hiện trường. Điều này làm giảm đáng kể chi phí hạ tầng so với việc phải xây dựng các trung tâm chiếu xạ tốn kém tại mỗi khu vực triển khai.
So sánh đặc tính giữa SIT truyền thống và pgSIT (cập nhật 2025)
| Đặc tính | SIT truyền thống (Radiation-based) | pgSIT (CRISPR-based) |
| Phương pháp gây tiệt sinh | Bức xạ ion hóa (gây đứt gãy DNA ngẫu nhiên) | Chỉnh sửa gen mục tiêu (cắt đứt gen sinh sản) |
| Phân tách giới tính | Dòng GSS (chuyển đoạn nhiễm sắc thể) | Hệ thống gRNA đặc hiệu giới tính cái |
| Độ chính xác giới tính | ~99% (tùy thuộc vào hệ thống FRS) | >99.9% (độ chính xác phân tử) |
| Sức khỏe con đực | Suy giảm do tác động của bức xạ | Rất cao (không bị chiếu xạ) |
| Hậu cần (Logistics) | Phóng thích nhộng/trưởng thành (fragile) | Phóng thích trứng (rất bền bỉ) |
| Chi phí thiết lập | Cao (yêu cầu nguồn phóng xạ/máy tia X) | Thấp hơn (quy trình di truyền học) |
| Quy định pháp lý | Được chấp nhận rộng rãi (không phải GMO) | Đang được đánh giá (công nghệ GMO/Gene Drive) |
Việc ứng dụng phương pháp xác định giới tính trong SIT không chỉ là một bài toán khoa học mà còn là một khoản đầu tư kinh tế mang lại lợi nhuận khổng lồ cho các quốc gia.
Phân tích tỷ lệ lợi ích/chi phí (B/C) của một số chương trình SIT tiêu biểu
| Chương trình | Đối tượng dịch hại | Tỷ lệ B/C ước tính | Tác động chính |
| Screwworm (Hoa Kỳ) | Ruồi giòi xoắn | >10:1 | Bảo vệ ngành chăn nuôi trị giá 1.3 tỷ USD/năm |
| Medfly (Guatemala) | Ruồi địa trung hải | 5:1 – 8:1 | Mở cửa thị trường xuất khẩu trái cây cao cấp |
| Tsetse (Zanzibar) | Ruồi tsetse | 6:1 | Tăng gấp 3 sản lượng sữa và thu nhập nông hộ |
| Pink Bollworm (Arizona) | Sâu bướm hồng | 12:1 | Loại bỏ hoàn toàn thuốc trừ sâu cho loài này |
| Muỗi Aedes (Mô hình) | Muỗi vằn | 4:1 – 7:1 | Giảm chi phí điều trị sốt xuất huyết và tử vong |
Đến năm 2025, việc ứng dụng AI và thị giác máy tính đang làm thay đổi cách thức các nhà máy SIT vận hành, giúp khắc phục những hạn chế cuối cùng của phương pháp di truyền truyền thống. Một trong những cải tiến công nghệ đáng chú ý nhất là hệ thống SIT-ia, được công bố chính thức vào tháng 10 năm 2025. Hệ thống này sử dụng camera độ phân giải cao kết hợp với các mô hình Deep Learning (học sâu) để nhận dạng đặc điểm giới tính của côn trùng trưởng thành khi chúng đang bò hoặc nằm trên khay gây mê.
- Độ chính xác: Đạt mức 98.6% trong việc phân biệt đực/cái của loài ruồi trái cây Drosophila suzukii.
- Cơ chế loại bỏ: Sau khi AI xác định được con cái, một tia laser công suất thấp sẽ được hướng chính xác để tiêu diệt chúng mà không làm ảnh hưởng đến các con đực xung quanh. Thuật toán tối ưu hóa đường đi của laser (như Ant Colony Optimization – ACO) giúp xử lý hàng ngàn cá thể chỉ trong vài phút.
Các chương trình SIT hiện đại không chỉ dựa vào bẫy thủ công mà còn sử dụng các cảm biến quang học thông minh tại hiện trường. Các cảm biến này có khả năng phân tích tần số đập cánh và kích thước cơ thể của côn trùng khi chúng bay qua để xác định loài và giới tính ngay lập tức. Dữ liệu này được truyền về trung tâm điều khiển qua mạng 5G, cho phép các nhà quản lý điều chỉnh chiến lược phóng thích một cách linh hoạt dựa trên bản đồ mật độ dịch hại thời gian thực.
Để sản xuất hàng tỷ côn trùng với chất lượng ổn định, các nhà máy SIT đang tiến tới tự động hóa hoàn toàn. Robot được sử dụng để chuẩn bị thức ăn ấu trùng, rải trứng, thu hoạch nhộng và vận hành các máy chiếu xạ tia X. Việc giảm thiểu sự hiện diện của con người giúp duy trì điều kiện vô trùng, ngăn chặn sự lây lan của mầm bệnh trong quần thể nuôi cấy và giảm thiểu sai sót do mệt mỏi trong quá trình phân loại.
Từ khóa: SIT;
– CMD –
