Maria Esperanza Martinez Romero là gương mặt tiêu biểu của khoa học Mexico trong lĩnh vực vi sinh, gene và nông nghiệp bền vững. Đóng góp lớn nhất của Martínez-Romero là phát hiện và mô tả nhiều loài Rhizobium mới, góp phần phân loại vi sinh và sự hiểu biết về tương tác cây -vi sinh trong nông nghiệp.
Công trình tạo ảnh hưởng sâu rộng trong lĩnh vực sinh thái học vi sinh vật thông qua nhấn mạnh vào sự đa dạng vi sinh, mối quan hệ cộng sinh vượt ra ngoài cây họ đậu, qua đó ứng dụng thực tiễn trong bối cảnh nguồn lực hạn chế. Nghiên cứu này cũng đưa bà trở thành chủ nhân giải đặc biệt dành cho "nhà khoa học đến từ các nước đang phát triển" VinFuture 2025, trị giá 500.000 USD, trao tối 5/12 tại Hà Nội.
Bà nói: "Đây là điều tuyệt vời nhất từng đến với mình. Tôi đã nhận nhiều giải thưởng trước đây, nhưng đây là giải thưởng ý nghĩa nhất. Lý do, nó đến từ một quốc gia đang phát triển, giống như đất nước tôi, và các bạn đang nỗ lực mạnh mẽ để thúc đẩy khoa học".
GS Nguyễn Thục Quyên, thành viên Hội đồng giám khảo trao giải đặc biệt cho GS Maria Esperanza Martínez-Romero tối 5/12. Ảnh: Giang Huy
Mê khoa học do tò mò
Romero sinh ngày 25/8/1957 tại Mexico, trong một gia đình trung lưu coi trọng tri thức và rèn luyện tính tự lập. Cha của bà là người yêu sinh học, thích sưu tầm sách động vật học và thiên nhiên. Mẹ của bà làm hiệu trưởng một trường tiểu học, luôn khuyến khích việc học tập. Môi trường đô thị tại Mexico nhiều biến động nhưng gia đình ưu tiên giáo dục đã tạo nền tảng cho bà tiếp cận sớm với khoa học thông qua sách, các chương trình phổ biến kiến thức và những buổi tham quan bảo tàng.
Từ nhỏ, Romero đã có thói quen quan sát chi tiết nhỏ, từ cách cây trồng phát triển, sự thay đổi trong môi trường sống sau những cơn mưa, đến sự xuất hiện của các loại côn trùng quanh khu vườn. Những quan sát này dần mở ra cho bà thế giới vi mô sau này trở thành trung tâm nghiên cứu trọn đời.
Gia đình Romero không hướng bà vào nghề khoa học, nhưng ủng hộ tuyệt đối tinh thần tự khám phá. Bà từng chia sẻ trong phỏng vấn đăng trên website UNESCO năm 2021 rằng chính việc được cha mẹ đối xử bình đẳng, khuyến khích đọc sách và học đến cùng đã giúp bà không cảm thấy khoa học là "lãnh địa khó gần" đối với phụ nữ. Bên cạnh đó, việc lớn lên trong bối cảnh Mexico bắt đầu thúc đẩy khoa học cơ bản trong đại học công lập, tạo điều kiện cho những tài năng trẻ như bà phát triển.
Sau chương trình trung học, Romero tiếp tục theo học ngành Nghiên cứu Y sinh tại UNAM, lần lượt lấy bằng cử nhân, thạc sĩ và tiến sĩ ở đây, tất cả đều với điểm trung bình rất cao, được trao huy chương Gabino Barreda và bằng tốt nghiệp danh dự.
Sau khi bảo vệ luận án tiến sĩ năm 1985, bà sang Toulouse (Pháp) làm nghiên cứu sau tiến sĩ tại Viện Nghiên cứu Nông nghiệp Quốc gia (INRA), dưới sự hướng dẫn của nhà vi sinh học Jean Dénarié. Giai đoạn này, bà tiếp tục mở rộng hướng nghiên cứu về vi khuẩn cố định đạm và cộng sinh với cây trồng. Trong những năm tiếp theo, bà có nhiều đợt lưu trú nghiên cứu tại Thụy Điển, Đức, Brazil, Bỉ và các kỳ nghỉ nghiên cứu (sabbatical) tại Đại học California, Davis (Mỹ), mở rộng mạng lưới hợp tác quốc tế và tiếp thu các phương pháp gen học, sinh học phân tử mới nhất.
Đưa vi khuẩn, giảm phân hóa học cho đất
"Tất cả chúng ta đều sống cộng sinh với vi khuẩn, nhưng chúng thường bị bỏ quên trong mọi hệ sinh thái ", Romero giải thích. "Chỉ gần đây, tác động của nghiên cứu hệ vi sinh vật mới thay đổi".
Theo bà Romero, nitơ rất cần thiết cho sự phát triển khỏe mạnh của thực vật và có sẵn trong khí quyển. Tuy nhiên, để thực vật có thể "tiêu hóa" nó một cách hiệu quả, nguyên tố mang lại sự sống này cần được chuyển hóa bởi vi khuẩn cố định đạm. Sự hợp tác, hay cộng sinh, giữa thực vật và vi khuẩn cho phép thực vật tối đa hóa lợi ích của nitơ.
Từ lý thuyết này cộng thêm sự đa dạng thực vật phong phú tại quê hương giúp cung cấp nguồn tài liệu dồi dào cho nghiên cứu. Trở về quê hương và làm việc toàn thời gian tại UNAM, Romero đặc biệt tập trung vào hai loại cây trồng quan trọng nhất của Mexico là đậu và ngô, sau đó khám phá sự tương tác giữa thực vật và vi khuẩn ở cấp độ phân tử. Trong đó, bà làm sáng tỏ mối quan hệ cộng sinh giữa vi khuẩn Rhizobia và cây họ đậu chủ, nhờ đó vi khuẩn lấy chất dinh dưỡng từ rễ cây, đồng thời vận chuyển nitơ qua các nốt sần rễ.
Romero cũng rất hứng thú với việc tìm hiểu biểu hiện bộ gene của vi khuẩn để có được cái nhìn toàn diện về bộ gene của chúng. Bà đồng thời nghiên cứu những hàm ý tiến hóa của quá trình "chuyển giao biên" (lateral transfer), trong đó vi khuẩn làm nhiệm vụ trao đổi gene.
Năm 1991, Romero phát hiện ra rằng chủng Rizobium tropici có thể cung cấp hàm lượng nitơ cao cho cây họ đậu ngay cả khi chịu áp lực do đất chua, hàm lượng kim loại hoặc nhiệt độ cao. Nhờ phát hiện này và các nghiên cứu sau đó, Rizobium tropici đã trở thành chế phẩm sinh học được nông dân ở nhiều quốc gia lựa chọn. Thông qua một cuốn cẩm nang thực hành và tổ chức nhiều buổi thuyết trình, bà đã giúp nông dân sản xuất nhỏ áp dụng phân bón sinh học theo cách dễ dàng với chi phí thấp nhất.
Sau thời gian này, Romero nhận ra có sự tương đồng giữa hệ vi khuẩn đường ruột của con người và hệ vi khuẩn bên trong rễ cây. "Tôi nhận ra sự tiến hóa của con người và thực vật được thúc đẩy bởi tác nhân gây bệnh, rằng rễ cây là nguồn thức ăn quý giá cho các vi sinh vật liên quan", bà nói. "Phát hiện đó giúp tôi có thể nhìn xa hơn về giải pháp cố định đạm và xem xét cách khai thác vi khuẩn probiotic để thúc đẩy sự phát triển của thực vật và côn trùng".
Romero sau đó tiếp tục nghiên cứu về cộng sinh giữa vi khuẩn và sinh vật chủ, trải rộng hơn từ cây họ đậu, ngô đến côn trùng và một số loài động vật. Theo bà, cố định đạm sinh học là một trong những chìa khóa của nông nghiệp bền vững. Nếu hiểu và tận dụng tốt các mối quan hệ cộng sinh này, nông nghiệp có thể vừa duy trì năng suất, vừa giảm tác động môi trường của phân bón hóa học, đặc biệt là phát thải khí nhà kính và ô nhiễm nguồn nước. Bà cũng mô tả giấc mơ khoa học của mình là "cuối cùng cũng tìm ra những vi khuẩn có khả năng thúc đẩy cây trồng sinh trưởng và kiểm soát côn trùng hoặc nấm gây hại trên cánh đồng".
Từ giữa thập niên 2010, Romero trở thành một trong những người thúc đẩy mạnh mẽ hướng nghiên cứu microbiome tại Mexico. Bà tổ chức các hội nghị quốc gia và khu vực về microbiome, đồng thời đưa nội dung microbiome vào giảng dạy và phổ biến khoa học ở nhiều nơi trên thế giới. Kết hợp nghiên cứu động vật, bà nhấn mạnh cả cây cối hay động vật đều sống cùng vi sinh vật, và cộng sinh là "chiến lược chung của sự sống".
Cách tiếp cận khác từ AI và sẵn lòng nhận nghiên cứu sinh Việt Nam
GS Romero nhận định trí tuệ nhân tạo (AI) có rất nhiều ứng dụng trong khoa học. Một trong những bước tiến lớn nhất mà AI mang lại là đã giúp dự đoán cấu trúc protein, biết trình tự của các gene. "Chúng tôi sử dụng một cách tiếp cận khác: biểu hiện gene, hay như tôi gọi là "đọc và giải mã gene chủ động", bà nói.
Giáo sư Maria Esperanza Martinez Romero trao đổi với phóng viên khi đến Hà Nội nhận giải thưởng. Ảnh: Thanh Nguyễn
Bà giải thích mỗi vi khuẩn có hàng nghìn gene. Các gene này sẽ chủ động diễn giải cho protein vận chuyển đặc hiệu, và protein này sẽ đến lấy dưỡng chất từ cây. Các protein vận chuyển này giúp vi khuẩn hấp thụ dinh dưỡng. "Nhưng trước đây chúng tôi không biết chính xác đó là dưỡng chất gì. Sau 30 năm, trí tuệ nhân tạo đã giúp trả lời: thứ được vận chuyển là một loại đường hiếm, có tên là allulose", bà cho biết. Allulose nổi tiếng vì con người không thể tiêu hóa loại đường này. Khi con người chúng ta vẫn đang tìm kiếm một loại đường thay thế đường truyền thống trong chế độ ăn, thì thật thú vị là thực vật từ lâu nay đã sử dụng allulose để nuôi vi khuẩn cộng sinh, và vi khuẩn đã phát triển các loại protein để hấp thụ loại đường hiếm này.
Theo GS Romero, cấu trúc protein mà trí tuệ nhân tạo dự đoán đang mở ra hướng nghiên cứu hoàn toàn mới, giúp hiểu rõ cơ chế tương tác giữa cây và vi khuẩn, và đồng thời cung cấp thông tin quan trọng cho các ứng dụng sinh học và nông nghiệp.
Ở tuổi 68, bà Romero vẫn miệt mài cống hiến cho khoa học. Bà đang hợp tác với các nhà nghiên cứu tại Đại học Nông nghiệp Peru để góp phần giải quyết vấn đề nghèo đói ở nông thôn và nâng cao năng suất ở cả hai quốc gia thông qua hành trình chung nhằm nâng cao kiến thức về mối quan hệ cùng có lợi giữa vi khuẩn và cây chủ.
Bà cho biết, sẽ trao đổi thêm sau buổi lễ trao giải với một số đồng nghiệp về một dự án rất cụ thể liên quan đến vi khuẩn rhizobium. "Tôi cũng rất sẵn lòng tiếp nhận các nghiên cứu sinh hoặc sinh viên Việt Nam, nhà khoa học sang làm việc tại phòng thí nghiệm của mình, nơi chúng tôi có đầy đủ năng lực triển khai các nghiên cứu ở mức độ chuyên sâu", bà nói.
GS Romero cũng là một trong những "nhà khoa học được trích dẫn nhiều nhất thế giới", khi xuất bản 243 công trình khoa học, tổng hợp hơn 9.500 trích dẫn bên ngoài. Năm 2019, bà nhận Giải thưởng Khoa học Quốc gia Mexico. Một năm sau, bà nhận giải L’Oréal - UNESCO dành cho phụ nữ trong khoa học nhờ các công trình sử dụng vi khuẩn thân thiện môi trường để tăng năng suất cây trồng.
