Hogyan használunk DNS technológiát, amivel segítünk a farmereknek a gabonabetegségek ellen?

Közel 800 millió ember túlélése függ a tápiókától világszerte. De ez a fontos növény támadás alatt áll, teljesen megelőzhető vírusok által – mondja Laura Boykin, bioinformatikus és veterán TED munkatárs. A beszéd során Kelet-Afrikába kalauzol el bennünket, ahol egy sokoldalú tudóscsapattal dolgozva szállítható DNS laborral és egy apró szuperszámítógéppel segítenek a farmereknek terményük épségben tartásában hónapok helyett órák alatt felismerve a vírust.

Két ok miatt kelek fel.

Az egyik az, hogy a háztáji
gazdaságokban nincs elég étel.

Őrület, hogy 2019-ben a gazdák,
akik etetnek minket, éhezzenek.

A másik: a tudománynak szerteágazóbbnak
és kapcsolódóbbnak kellene lennie.

Ha meg akarjuk oldani
a legsúlyosabb problémákat a Földön,

mint amilyen a mélyszegénységben
élők millióinak élelmiszer-ellátása,

ahhoz mindannyian kelleni fogunk.

Én a legújabb technológiákat
szeretném használni

a legkülönfélébb és leginkább érintett
csoportokkal a bolygón,

hogy a gazdáknak több étel jusson.

Bioinformatikus vagyok.

Tudom – mit jelent ez, és hogyan
segíthet véget vetni az éhínségnek?

Alapból szeretem
az informatikát és a biológiát,

és valahogyan ezek együtt
egy foglalkozást alkotnak.

(Nevetés)

Nincs arról történetem,

hogy már kiskoromban is
biológus akartam lenni.

Az igazság az,
hogy az egyetemen kosaraztam,

és az ösztöndíjamhoz
kellett egy tanulmányi munka.

Tehát az egyik napon

bementem a kollégiumhoz
legközelebbi épületbe,

és hogy-hogy nem,
ez a biológia épülete volt.

Ahogy bementem,
ránéztem a munkalehetőségekre.

Igen, ezek még az internet
előtti idők voltak.

Láttam egy kisebb álláshirdetést

a herbáriumban.

Gyorsan leírtam a számot,

mert azt írták: "rugalmas munkaidő",
és erre volt szükségem,

hogy össze tudjam egyeztetni
a kosárlabdás beosztásommal.

Elfutottam a könyvtárba,
hogy megtudjam, mi az a herbárium.

(Nevetés)

Mint kiderült, A herbárium az a hely,

ahol élettelen, szárított
növényeket tárolnak.

Szerencsére megkaptam az állást.

Így az első tudományos munkám

holt növények papírra ragasztása volt
hosszú-hosszú órákon át.

(Nevetés)

Olyan elbűvölő!

Így lettem bioinformatikus.

Miközben tanultam,

a genetika és az informatika
nagyon sokat fejlődtek,

és én a mesterdiplomámat

a kettő kombinációjából szereztem.

Ezalatt

a Los Alamos Nemzeti
Laborban dolgoztam,

az elméleti biológia
és biofizika csoportokban.

Itt találkoztam először
szuperszámítógépekkel,

és ez teljesen lenyűgözött.

A szuperszámítógépek adta lehetőségekkel –

melyek igazából összekapcsolt
gépek ezrei szteroidokon –

fel tudtuk tárni az influenza
és a hepatitis C összetettségét.

Ekkoriban eszméltem rá
az emberek számára

a biológia és a számítógépek együttes
használatában rejlő lehetőségekre.

Ezt tűztem ki a karrierem irányvonalául.

Tehát 1999 óta

tudományos karrierem nagy részét

modern laboratóriumokban töltöttem,

drága felszereléssel körülvéve.

Sokan azt kérdezik,

hogyan és miért dolgozom
afrikai gazdáknak?

Hát, mert a programozói képességeim miatt

2013-ban egy kelet-afrikai
kutatócsoport felkért,

hogy csatlakozzak hozzájuk
a maniókáért folyó küzdelemben.

A manióka egy növény, levele és gyökere
800 millió embert táplál a világon,

további 500 milliót Kelet-Afrikában.

Szóval közel egymilliárd embernek

függ ettől a növénytől a napi betevője.

Ha egy családi farmnak
van elég maniókája,

akkor el tudja látni a családot,

és még el is tud adni belőle,
hogy olyan fontos dolgokra is fussa,

mint az iskoláztatás, az egészségügyi
kiadások illetve a megtakarítás.

De a maniókát Afrikában veszély fenyegeti.

Molytetűk és különböző vírusok
pusztítják a növényt.

A liszteskék apró rovarok,

Melyek több mint 600 növény
levelével táplálkoznak.

Ez rossz hír.

Több olyan faj is van

amely ellenállóvá válik
a rovarirtókkal szemben,

és növényi vírusok százait terjesztik,

melyek a manióka barnacsíkos fertőzéséért

és a manióka mozaik
betegségéért felelősek.

Ez teljesen elpusztítja a növényt.

Ha nincs manióka,

emberek millióinak
nincs élelme és jövedelme.

Egy Tanzániába tett út elég volt,

hogy ráeszméljek, ezeknek
az asszonyoknak segítség kell.

Ezek a csodás, erőteljes háztáji gazdák –

többségük nő –

nagyon rosszul élnek.

Nincs elég élelmük családjuk ellátásához,

és ez egy valódi válsághelyzet.

Az történik,

hogy kimennek és elültetik a maniókát,
amikor jön az eső.

Kilenc hónappal később

nincs ott semmi, a kártevők
és a kórokozók miatt.

Azt gondoltam,

hogy a csudába lehetnek a farmerek éhesek?

Ezért döntöttem úgy,

eltöltök egy kis időt
a gazdákkal és a tudósokkal,

hogy kiderüljön, tudok-e valamit segíteni.

A gazdák helyzete sokkoló.

A liszteskék elpusztították
a leveleket a fehérjéért,

a vírusok pedig a gyökereket
a keményítőért.

Egy teljes ültetési időszak telik majd el,

és a gazdák az egész éves
jövedelmüket és élelmüket elveszítik,

a család pedig hosszantartóan éhezik majd.

Ez abszolút megelőzhető.

Ha egy gazda tudná,

milyen maniókát ültessen el a földjén,

ami ellenáll a vírusoknak és kórokozóknak,

akkor több élelmük lenne.

Megvan az összes ehhez
szükséges eszközünk,

de a tudás és a források

nem egyenlően oszlanak el a bolygón.

Pontosabban azt értem ezalatt,

hogy a régebbi genetikai technológiák,

amelyek e kártevők és kórokozók

felépítésének feltárásához
voltak szükségesek –

nem Fekete-Afrika
körülményeire lettek tervezve.

Több mint egymillió dollárba kerülnek,

folyamatos energiaellátásra szorulnak,

és szaktudást igényelnek.

Ezekből a gépekből kevés van
és távolabb a kontinensen,

ami arra késztet sok
első vonalban harcoló tudóst,

hogy tengerentúlra küldje a mintákat.

És ha mintákat tengerentúlra küldik,

elroncsolódnak, sokba is kerül,

az információ visszanyerése pedig
a gyenge interneten át

szinte teljesen lehetetlen.

Olykor hat hónapig is tart, hogy a gazdák
megkapják az eredményeket.

Addigra már túl késő.

A termés elveszett,

még több embert hagyva
szegénységben és éhínségben.

Mi tudtuk, hogy meg tudjuk oldani ezt.

2017-ben hallottunk

egy kézi, hordozható DNS szekvenálóról,

amit "Oxford Nanopore MinION"-nak
hívnak.

Ezt használták Nyugat-Afrikában
az ebola elleni harcban.

Így azt gondoltuk, miért ne használhatnánk
ezt Kelet-Afrikában is,

hogy segítsünk a gazdáknak?

Tehát ezt tűztük ki célunknak.

Akkor ez a technológia
még elég újnak számított,

és sokan kételkedtek benne,
hogy a farmokon is beválna.

Amikor ezt elterveztük,

az egyik "munkatársunk"
az Egyesült Királyságban azt mondta,

soha nem tudnánk elérni,
hogy működjön Kelet-Afrikában,

hát még a farmokon.

De mi elfogadtuk a kihívást.

Ez az illető odáig ment, hogy fogadott
két üvegben a legjobb pezsgőből,

hogy nem fog sikerülni.

Két szó:

fizess ki.

(Nevetés)

(Taps)

Fizess ki, mert sikerült.

Elvittük az egész modern
molekuláris labort

a tanzániai, kenyai
és ugandai farmereknek,

és elneveztük a Fa Labornak.

Szóval, mit is csináltunk?

Hát, először is elneveztük a csapatunkat –

ez lett a Manióka Vírus Akció Projekt.

Csináltunk egy weboldalt,

megszereztük genetikai
és programozói közösségek támogatását,

és elmentünk a farmerekhez.

Mindent, ami a Fa Laborhoz szükséges,

ez a csapat hozott ide.

A összes molekuláris és programozói
munkához szükséges eszközt,

hogy diagnosztizáljuk
az itteni beteg növényeket.

Egyébként minden itt van
most is a színpadon.

Rájöttünk, hogy ha közelebb
visszük az adatokat

a problémához és a farmerekhez,

gyorsabban megmondhatjuk,
mi a baja a növénynek.

És nem csak, hogy mi a baja,

hanem a megoldást is.

A megoldás az, hogy leégetjük a földeket,

és olyan növényeket ültetünk,

amelyek rezisztensek az ottani
kártevőkkel és kórokozókkal szemben.

Az első, amit tettünk,
a DNS kivonása volt.

Ezt az eszközt használtuk itt.

PDQeX-nek hívják, rövidítése

az "Igazán Nagyon Gyors Kivonás"-nak.

(Nevetés)

Tudom.

Joe barátom elég menő.

Az egyik legnagyobb kihívás
a DNS kivonásában,

hogy általában nagyon drága
eszközök kellenek hozzá,

és órákba telik.

De ezzel a géppel

20 perc alatt elvégezzük ezt,

Az ár töredékéért.

Egy motor akkumulátora működteti.

Aztán fogjuk a kivont DNS-t,
és előkészítjük egy könyvtárba,

felkészítjük a feltöltését

erre a hordozható kézi
genetikai szekvenálóba,

amit itt van,

és utána bekötjük egy kicsi
szuperszámítógépbe,

ennek MinIT a neve.

Mindkettőt bedugjuk
egy hordozható akkumulátordobozba.

Tehát képesek voltunk függetlenedni

az elektromos hálózat
és az internet követelményétől,

ami a két legfőbb korlátozó tényező
egy háztáji gazdálkodásnál.

Az adatok gyors feldolgozása
szintén probléma lehet.

De itt jövök be én,
mint bioinformatikus a képbe.

A sok holt növény ragasztgatása,

a sok méregetés,

és az összes programozás

végre kapóra jött
a való világban, itt és most.

Személyre szabott adatbázisokat
tudtam készíteni,

így képesek voltunk az eredményeket
három órán belül megmondani a farmereknek

az eddigi hat hónap helyett.

(Taps)

A farmerek el voltak ragadtatva.

De honnan tudjuk, hogy ami teszünk,
annak hatása van?

Kilenc hónappal a Fa Laborunk után

Asha 0 tonna/hektár terméstől,

40 tonna/hektár termésig jutott.

Volt elég, hogy etesse a családját,

és hogy eladjon belőle a piacon,

és most már házat épít családjának.

Ja, ez elég menő.

(Taps)

De hogyan terjeszkedjünk tovább?

Nos, a farmerek már

terjesztik Afrikában.

Ezek a nők farmercsoportokban dolgoznak,

tehát Asha segítése valójában
3000 embert segített a falujában,

mert megosztotta az eredményeket
és a megoldást is.

Emlékszem minden egyes farmerre,
akit megismertem.

Fájdalmuk és örömük

bevésődött emlékeimbe.

A tudományunk értük van.

A Fa Labor legnagyszerűbb próbálkozásunk
élelmiszer-ellátásuk biztosítására.

Nem is álmodtam volna,

hogy tudományos munkásságom legjavát

Kelet-Afrika síkságain végzem majd

a legmodernebb genetikai felszerelésekkel.

De a csapatunk megálmodta,

hogyan segíthetünk a gazdáknak
hat hónap helyett három óra alatt,

és aztán véghez is vittük.

Mert ez a tudományok sokféleségében
és kapcsolódásaikban rejlő erő.

Köszönöm.

(Taps)

(Éljenzés)