-
Títol:
Hoe we DNA gebruiken om boeren plantenziekten te helpen bestrijden
-
Descripció:
Bijna 800 miljoen mensen wereldwijd zijn afhankelijk van cassave om te overleven -- maar deze kritieke voedselbron wordt aangevallen door volledig te voorkomen virussen, zegt computationeel bioloog en TED Senior Fellow Laura Boykin. Ze neemt ons mee naar de boerderijen in Oost-Afrika, waar ze werkt met een divers team van wetenschappers om boeren te helpen hun gewassen gezond te houden met behulp van een draagbaar DNA-laboratorium en een mini-supercomputer die virussen binnen enkele uren in plaats van in maanden kunnen identificeren.
-
Speaker:
Laura Boykin
-
Twee redenen halen me uit bed.
-
Ten eerste, kleine familieboeren
hebben meer voedsel nodig.
-
Het is te gek dat in 2019
de boeren die ons voeden honger lijden.
-
Ten tweede, omdat wetenschap
meer divers en inclusief moet zijn.
-
Als we de grootste problemen
op de planeet willen oplossen,
-
zoals voedselonzekerheid
-
voor de miljoenen mensen
die in extreme armoede leven,
-
hebben we iedereen nodig.
-
Ik wil de nieuwste technologie gebruiken
¶
-
met de meest diverse
en inclusieve teams op de planeet
-
om landbouwers aan meer voedsel te helpen.
-
Ik ben een computationele bioloog.
-
Ik weet het --
-
wat is dat en hoe gaat dat
de honger uit de wereld helpen?
-
Simpel gezegd hou ik
van computers en biologie
-
en op de een of andere manier
vormt dat samen een beroep.
-
-
-
die al op jonge leeftijd
bioloog wou worden.
-
De waarheid is dat ik
op de universiteit basketbal speelde.
-
Om het hoofd boven water te houden
volgde ik een leerwerktraject.
-
Op een mooie dag
-
liep ik het gebouw
vlak bij mijn slaapruimte in.
-
Toevallig was dat het biologiegebouw.
-
Ik ging binnen en bekeek
het bord met werkaanbiedingen.
-
Ja, dit was van voor het internet.
-
Ik zag een fiche
-
die een baan aanbood
om te werken in het herbarium.
-
Ik noteerde snel het nummer,
-
omdat er ‘flexibele uren’ stond
-
en dat had ik nodig om het in te passen
in mijn basketbalschema.
-
Ik haastte me naar de bibliotheek
om te weten wat een herbarium was.
-
-
-
dat ze in een herbarium
dode, gedroogde planten bewaren.
-
Het lukte me om de baan te krijgen.
-
Mijn eerste wetenschappelijke werk
-
bestond in urenlang
dode planten op papier plakken.
-
-
-
Zo werd ik computationele bioloog.
-
In die tijd
-
werden genomica en computers volwassen.
-
Ik ging mijn masters doen
-
door combinatie van biologie en computers.
-
-
werkte ik bij het Los Alamos National Lab
-
in de groep theoretische
biologie en biofysica.
-
Daar zag ik voor het eerst
een supercomputer
-
en ik werd erdoor van de sokken geblazen.
-
Met de kracht van supercomputers,
-
in feite duizenden met elkaar
verbonden pc's op steroïden,
-
konden we de complexiteit
van griep en hepatitis C ontrafelen.
-
Toen zag ik de kracht
-
van de combinatie van computers
en biologie voor de mensheid.
-
Daar wilde ik mijn carrière van maken.
-
Daarom vertoef ik sinds 1999
-
het grootste deel
van mijn wetenschappelijke carrière
-
in high-tech laboratoria,
-
omringd door peperdure apparatuur.
-
-
hoe en waarom ik
voor de boeren in Afrika werk.
-
Vanwege mijn computervaardigheden
-
vroeg in 2013 een team
van Oost-Afrikaanse wetenschappers me
-
om met het team een oplossing te zoeken
voor de benarde situatie van cassave.
-
Cassave is een plant
-
waarvan de bladeren en wortels
wereldwijd 800 miljoen mensen voeden --
-
500 miljoen daarvan in Oost-Afrika.
-
Bijna een miljard mensen
-
doen beroep op deze plant
voor hun dagelijkse calorieën.
-
Als een kleinschalige familieboerin
genoeg cassave heeft,
-
kan ze haar gezin voeden
-
en het ook nog verkopen op de markt
voor belangrijke zaken als schoolgeld,
-
medische kosten en spaargeld.
-
Maar cassave wordt bedreigd in Afrika.
¶
-
Wittevlieg en virussen verwoesten cassave.
-
Wittevlieg zijn kleine insecten
-
die zich voeden met de bladeren
van meer dan 600 plantensoorten.
-
Ze zijn slecht nieuws.
-
Er bestaan vele soorten.
-
Ze worden resistent
tegen bestrijdingsmiddelen
-
en ze verspreiden
honderden plantenvirussen
-
die cassave bruine-streep-ziekte
-
en mozaïek-ziekte geven.
-
Dat doodt de plant.
-
Zonder cassave
-
is er geen voedsel of inkomen
voor miljoenen mensen.
-
Eén reis naar Tanzania was genoeg
¶
-
om te beseffen dat deze vrouwen
hulp nodig hebben.
-
Deze verbazingwekkende, sterke,
kleinschalige familiale boeren,
-
de meerderheid vrouwen,
-
hebben het zwaar.
-
Ze hebben niet genoeg voedsel
om hun gezin te voeden.
-
Het is een echte crisis.
-
Dit gebeurt er:
-
ze leggen velden van cassave aan
zodra de regens komen.
-
Negen maanden later
-
is er niets
-
door die plagen en ziekteverwekkers.
-
Ik dacht:
-
hoe kunnen boeren nu honger lijden?
-
Daarom besloot ik er
wat tijd door te brengen
¶
-
met de boeren en de wetenschappers
-
om te zien of ik hen
kon helpen met mijn kennis.
-
De situatie ter plaatse is schokkend.
-
De wittevlieg vernietigde de bladeren
die worden gegeten voor het eiwit
-
en de virussen vernietigden de wortels
die worden gegeten voor het zetmeel.
-
Een heel groeiseizoen gaat voorbij
-
en de boerin verliest
een heel jaar van inkomsten en voedsel
-
en de familie zal
een lange tijd honger lijden.
-
Dat is volledig te voorkomen.
-
Als de boerin wist
-
welke soort cassave
te planten in haar gebied,
-
een die resistent is
tegen die virussen en pathogenen,
-
zou ze meer voedsel hebben.
-
We hebben alle nodige technologie,
¶
-
maar de kennis en de middelen
-
zijn niet gelijk verdeeld over de wereld.
-
Wat ik precies bedoel,
-
is dat de oudere genomische technologieën
-
die nodig zijn om
de complexiteit te ontrafelen
-
van deze plagen en pathogenen --
-
die zijn niet ontworpen
voor subsaharaans Afrika.
-
Ze kosten meer dan een miljoen dollar,
-
ze hebben een stroomnet nodig
-
en gespecialiseerd menselijk kunnen.
-
Er zijn maar weinig apparaten
en ze liggen ver verspreid,
-
wat veel wetenschappers
aan het front geen andere keus laat
-
dan om de monsters
naar het buitenland te sturen.
-
Als je de monsters
naar het buitenland stuurt,
-
degraderen ze, kost het een hoop geld
-
en de data via een zwak internet
proberen terug te krijgen
-
is bijna onmogelijk.
-
Soms duurt het zes maanden
-
om de resultaten
terug bij de boer te krijgen.
-
En tegen die tijd is het te laat.
-
Het gewas is al weg,
-
wat leidt tot meer armoede en honger.
-
We wisten dat we dit konden oplossen.
¶
-
In 2017
-
hadden we gehoord van deze handheld,
draagbare DNA-sequenser:
-
de Oxford Nanopore MinION.
-
Hij werd in West-Afrika gebruikt
om Ebola te bestrijden.
-
We dachten:
-
waarom kunnen we hem in Oost-Afrika
niet gebruiken om landbouwers te helpen?
-
Dus gingen we het proberen.
-
Toentertijd, omdat de technologie
nog erg nieuw was,
-
twijfelden velen eraan
of dat zou werken op de boerderij.
-
Toen we ermee begonnen,
-
zegde één van onze 'medewerkers'
in het Verenigd Koninkrijk
-
dat dat nooit zou lukken in Oost-Afrika,
-
laat staan op de boerderij.
-
We accepteerden de uitdaging.
-
Deze persoon verwedde zelfs
-
twee flessen van de beste champagne
-
dat we het nooit
voor elkaar zouden krijgen.
-
Twee woorden:
-
betaal maar.
-
-
-
Betalen, omdat het ons lukte.
¶
-
We namen het volledige
high-tech moleculair lab mee
-
naar de boeren
in Tanzania, Kenia en Uganda.
-
We noemden het Tree Lab.
-
Wat hebben we gedaan?
-
Eerst gaven we onszelf een teamnaam --
-
het Cassave Virus Action Project.
-
We maakten een website,
-
kregen steun van de genomica-
en informaticagemeenschappen
-
en gingen op weg naar de boeren.
-
Alle benodigdheden voor onze Tree Lab
-
worden vervoerd door het team hier.
-
Aan alle moleculaire
en computationele vereisten
-
om zieke planten
te diagnosticeren is voldaan.
-
Het staat hier nu ook allemaal.
-
We dachten dat als we de gegevens
dichter bij het probleem
¶
-
en dichter bij de boerin
konden verzamelen,
-
we haar sneller konden vertellen
wat er mis was met haar planten.
-
En niet alleen wat er mis was --
-
maar ook de oplossing geven.
-
De oplossing is:
-
verbrand het veld en plant variëteiten
-
die resistent zijn tegen de plagen
en pathogenen op haar veld.
-
Het eerste wat we deden,
was een DNA-extractie.
-
We gebruikten dit toestel hier.
-
Het heet een PDQeX,
-
wat staat voor
'Pretty Damn Quick Extraction'.
-
-
-
Mijn vriend Joe is echt cool.
-
Een van de grootste uitdagingen
bij het doen van een DNA-extractie
-
is dat het meestal
zeer dure apparatuur vereist
-
en uren duurt.
-
Maar met deze machine
-
doen we het in 20 minuten
-
tegen een fractie van de kosten.
-
En het loopt op de accu
van een motorfiets.
-
Dan nemen het DNA-extract
en verwerken het tot een bibliotheek,
¶
-
maken het klaar
-
voor deze draagbare,
handheld genomische sequenser,
-
hier,
-
en steken het dan
in een mini-supercomputer
-
die MinIT heet.
-
Beiden zijn aangesloten
op een draagbare accu.
-
We hoefden dus geen stroomnet
en geen internet,
-
twee zeer beperkende factoren
op een kleinschalige familieboerderij.
-
Snel analyseren van de gegevens
kan ook een probleem zijn.
-
Maar dit is waar ik van pas kwam
als computationeel bioloog.
-
Al dat opplakken van dode planten
-
en al dat meten
-
en al dat computeren
-
kwam eindelijk goed van pas
in de echte wereld, in real time.
-
Ik kon databases op maat maken
-
en we konden de boeren
in drie uur resultaten geven
-
in plaats van in zes maanden.
-
-
De boeren waren dolblij.
¶
-
Hoe kunnen we nu weten
dat we echt invloed we hebben?
-
Negen maanden na onze Tree Lab
-
ging Asha van nul ton per hectare
-
naar 40 ton per hectare.
-
Ze had genoeg om haar gezin te voeden
-
en ze verkocht het op de markt.
-
Ze bouwt nu een huis voor haar familie.
-
Ja, zo cool.
-
-
Hoe kunnen we Tree Lab nu schalen?
¶
-
Feit is
-
dat boeren in Afrika al geschaald zijn.
-
Deze vrouwen werken in boerengroepen,
-
dus is Asha helpen eigenlijk
3.000 mensen in haar dorp helpen,
-
want ze deelde de resultaten
en ook de oplossing.
-
Ik herinner me elke boerin
die ik ooit heb ontmoet.
¶
-
Hun pijn en hun vreugde
-
zitten geëtst in mijn herinneringen.
-
Onze wetenschap is er voor hen.
-
Tree Lab is onze beste poging
-
om hen te helpen
aan meer voedselzekerheid.
-
Ik had nooit gedroomd
-
dat de beste wetenschap ooit in mijn leven
-
zou gebeuren op die deken in Oost-Afrika,
-
met die highest-tech genomische gadgets.
-
Maar ons team droomde ervan
-
om de boeren antwoorden te kunnen geven
in drie uur in plaats van zes maanden,
-
en we deden het.
-
Want dat is de kracht
-
van diversiteit en integratie
in de wetenschap.
-
-
-