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Títol:
Como estamos usando tecnologia de DNA para ajudar agricultores a combater doenças nas plantações
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Descripció:
Quase 800 milhões de pessoas em todo o mundo dependem da mandioca para sobrevivência, mas esta fonte vital de alimento está sob ataque de vírus totalmente evitáveis, diz a bióloga computacional e Bolsista TED Senior Laura Boykin. Ela nos leva para as lavouras na África Oriental, onde está trabalhando com uma equipe multidisciplinar de cientistas para ajudar agricultores a manter suas plantações saudáveis usando um laboratório de DNA portátil e um minisupercomputador que pode identificar vírus em horas, em vez de meses.
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Speaker:
Laura Boykin
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Eu me levanto da cama por dois motivos.
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Primeiro, pequenos agricultores familiares
precisam de mais comida.
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É uma loucura que em 2019, agricultores
que nos alimentam passem fome.
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E segundo, a ciência precisa ser
mais diversificada e inclusiva.
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Se vamos resolver os problemas
mais difíceis do planeta,
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como insegurança alimentar para os milhões
que vivem em extrema pobreza,
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isso dependerá de todos nós.
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Quero usar a tecnologia mais recente
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com as equipes mais diversas
e inclusivas do planeta
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para ajudar agricultores
a ter mais comida.
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Sou bióloga computacional.
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Mas o que é isso e como vai ajudar
a acabar com a fome?
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Basicamente, gosto
de computadores e biologia
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e, de alguma forma,
juntar os dois vira um trabalho.
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de querer ser bióloga desde pequena.
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A verdade é que joguei
basquete na faculdade.
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E, como parte do financiamento estudantil,
eu trabalhava um período no campus.
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Um belo dia,
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andei até o prédio mais próximo
do meu dormitório.
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E acontece que era o prédio da biologia.
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Entrei e vi o quadro de vagas de emprego.
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Isso mesmo, ainda não havia a internet.
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E vi um pequeno anúncio de uma vaga
para trabalhar no herbário.
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Rapidamente anotei o telefone,
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porque dizia "horário flexível",
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e eu precisava disso para conciliar
com a agenda do basquete.
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Corri para a biblioteca
para descobrir o que era um herbário.
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que é onde armazenam
plantas mortas e secas.
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Tive sorte de conseguir o emprego.
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Minha primeira tarefa científica
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foi colar plantas mortas
no papel por horas a fio.
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Foi assim que me tornei
bióloga computacional.
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Naquela época,
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genômica e computação
estavam amadurecendo.
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E resolvi fazer meu mestrado
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combinando biologia e computação.
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Nessa época, trabalhei
no Laboratório Nacional de Los Alamos,
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no grupo teórico de biologia e biofísica.
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E foi lá que tive meu primeiro encontro
com um supercomputador,
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e aquilo me impactou.
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Com o poder da supercomputação.
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que é basicamente milhares de PCs
conectados e anabolizados,
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fomos capazes de desvendar
as complexidades da gripe e da hepatite C.
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E foi nessa época que vi o poder
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de usar computadores e biologia
combinados, em prol da humanidade.
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E eu queria que essa fosse minha carreira.
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Desde 1999,
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passei a maior parte
da minha carreira científica
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em laboratórios de alta tecnologia,
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cercada por equipamentos
extremamente caros.
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como e por que trabalho
para agricultores na África.
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Por causa das minhas
habilidades de computação,
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em 2013, uma equipe
de cientistas da África Oriental
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me pediu para me juntar a eles
na luta para salvar a mandioca,
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uma planta cujas folhas e raízes alimentam
800 milhões de pessoas no mundo,
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sendo 500 milhões na África Oriental.
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Isso é quase um bilhão de pessoas
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contando com esta planta
para consumo diário.
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Se uma pequena agricultora familiar
tiver mandioca o bastante,
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ela pode alimentar sua família
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e vender outra parte para custear coisas
importantes como mensalidades escolares,
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despesas médicas ou uma poupança.
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Mas a mandioca está sob ataque na África.
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Moscas brancas e vírus
estão devastando a mandioca.
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Moscas brancas são insetos minúsculos
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que se alimentam das folhas
de mais de 600 plantas.
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Elas são más notícias.
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Existem várias espécies;
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elas se tornaram resistentes a pesticidas;
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e transmitem centenas de vírus de plantas
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que causam doenças na mandioca
chamadas listrado marrom
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e mosaico africano.
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Elas matam a planta completamente.
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E se não há mandioca,
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não há comida ou renda
para milhões de pessoas.
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Bastou uma viagem à Tanzânia
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para perceber que essas mulheres
precisavam de ajuda.
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Esses fortes e incríveis
pequenos agricultores familiares,
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a maioria mulheres,
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passavam por dificuldades.
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Não têm comida o bastante
para a família deles,
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o que é uma verdadeira crise.
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Acontece é que eles plantam lavouras
de mandioca quando as chuvas chegam.
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Nove meses depois,
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não produzem nada,
por causa dessas pragas e patógenos.
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Então, eu pensei:
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"Como é possível
agricultores passarem fome?"
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Decidi passar algum tempo no local
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com os agricultores e cientistas
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para ver se eu tinha alguma
técnica que pudesse ser útil.
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A situação no local é alarmante.
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As moscas brancas destruíram as folhas
que são consumidas por sua proteína,
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e os vírus destruíram as raízes
que são consumidas por seu amido.
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Todo um ciclo de cultivo passará
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e o agricultor perderá
um ano inteiro de renda e comida,
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e a família sofrerá
uma longa temporada de fome.
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Isso é completamente evitável.
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Se a agricultora soubesse
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qual variedade de mandioca
plantar em suas terras,
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que fosse resistente
a esses vírus e patógenos,
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ela teria mais comida.
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Temos toda a tecnologia de que precisamos,
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mas o conhecimento e os recursos
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não estão distribuídos
igualmente pelo mundo.
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O que quero dizer especificamente é:
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as tecnologias genômicas mais antigas
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que foram necessárias
para descobrir as complexidades
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nessas pragas e patógenos,
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não foram criadas
para a África subsaariana.
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Elas custam mais de US$ 1 milhão;
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exigem alimentação constante de energia
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e recursos humanos especializados.
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São poucas máquinas
e estão espalhadas pelo continente,
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o que deixa muitos cientistas que lutam
na linha de frente sem escolha,
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a não ser enviar amostras para o exterior.
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E, ao fazerem isso, as amostras
se degradam, o que custa muito dinheiro,
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e tentar recuperar os dados
através da internet precária
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é quase impossível.
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Às vezes, pode levar seis meses para
que os resultados retornem ao agricultor.
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E daí, é tarde demais.
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A colheita já foi perdida,
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o que resulta em mais fome e pobreza.
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Sabíamos que poderíamos resolver isso.
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Em 2017,
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ouvimos falar deste
sequenciador de DNA portátil
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chamado Oxford Nanopore MinION.
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Estava sendo usado na África Ocidental
para combater o Ebola.
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Então pensamos:
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"Por que não usá-lo na África Oriental
para ajudar agricultores?"
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Então, nos prepararmos para fazer isso.
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Na época, a tecnologia era muito nova,
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e muitos duvidavam que pudéssemos
replicar isso numa fazenda.
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Quando decidimos fazê-lo,
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um dos nossos "parceiros" no Reino Unido
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nos disse que nunca conseguiríamos
fazer isso funcionar na África Oriental,
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muito menos numa fazenda.
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Aceitamos o desafio.
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Essa pessoa chegou ao ponto de apostar
duas garrafas do melhor champanhe
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que nunca conseguiríamos
que isso funcionasse.
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Duas palavras:
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pague logo.
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Pague logo, porque conseguimos.
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Levamos todo o laboratório
molecular de alta tecnologia
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aos agricultores da Tanzânia,
do Quênia e de Uganda,
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e o chamamos de Tree Lab.
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E o que nós fizemos?
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Primeiro, criamos um nome para a equipe:
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Cassava Virus Action Project.
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Criamos um site,
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conseguimos apoio das comunidades
da genômica e da computação,
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e depois fomos até os agricultores.
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Tudo o que precisamos
para o nosso Tree Lab
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está sendo levado por essa equipe aqui.
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Todos os requisitos moleculares
e computacionais necessários
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para diagnosticar
plantas doentes estão ali.
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E tudo está, na verdade,
neste palco também.
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Pensamos que se pudéssemos
levar os dados perto do problema,
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e perto do agricultor,
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poderíamos dizer a ele mais rápido
o que estava errado em sua lavoura.
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E não somente dizer o que está errado,
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mas dar a solução.
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E a solução é:
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queime tudo e plante variedades
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resistentes às pragas e patógenos
que detectamos em sua lavoura.
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A primeira coisa que fizemos
foi extrair o DNA.
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Usamos essa máquina aqui.
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É chamada de PDQeX,
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sigla de "Extração pra lá de rápida".
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Meu amigo Joe é muito legal.
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Um dos maiores desafios na extração de DNA
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é que geralmente requer
equipamento muito caro,
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e leva horas.
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Mas com essa máquina,
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conseguimos fazer isso em 20 minutos,
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por uma fração do custo.
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E funciona com uma bateria de motocicleta.
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A partir daí, pegamos o DNA extraído
e o organizamos em um acervo,
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deixando-o pronto para alimentar
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este sequenciador genômico portátil,
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este aqui,
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e depois o conectamos
a um minisupercomputador,
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chamado de MinIT.
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E os dois são conectados
a uma bateria portátil.
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Conseguimos eliminar a necessidade
de internet e de energia convencional,
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que são dois fatores muito limitantes
na agricultura familiar.
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Analisar os dados rapidamente
também pode ser um problema.
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Mas foi bem aí que valeu
eu ser bióloga computacional.
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Toda aquela colagem de plantas mortas,
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e toda aquela medição e computação,
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finalmente foi muito útil, em tempo real.
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Pude criar bancos de dados personalizados
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e conseguimos dar resultados
aos agricultores em três horas
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em vez de seis meses.
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Os agricultores ficaram
extremamente felizes.
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E como saber se estamos gerando impacto?
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Nove meses depois da chegada do Tree Lab,
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Asha passou de zero toneladas por hectare
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para 40 toneladas por hectare.
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Teve comida suficiente para a família
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e estava vendendo uma parte no mercado,
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e agora ela está construindo
uma casa para a família.
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E como dimensionamos o Tree Lab?
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O fato é
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que os agricultores
estão adaptados na África.
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Essas mulheres trabalham em grupos,
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por isso, ajudarmos à Asha significou
ajudar 3 mil pessoas em sua aldeia,
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porque ela compartilhou
os resultados e também a solução.
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Lembro-me de todos
os agricultores que conheci.
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Sua dor e sua alegria
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estão gravadas em minha memória.
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Nossa ciência é para eles.
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O Tree Lab é nossa melhor tentativa
de ajudá-los a ter segurança alimentar.
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Nunca sonhei
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que a melhor ciência que eu faria na vida
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seria naquele cobertor na África Oriental,
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com os dispositivos genômicos
da mais alta tecnologia.
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Mas nossa equipe sonhou
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em dar respostas aos agricultores
em três horas em vez de seis meses,
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e conseguimos.
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Esse é o poder da diversidade
e da inclusão na ciência.
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