Como estamos usando tecnologia de DNA para ajudar agricultores a combater doenças nas plantações

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.

Eu me levanto da cama por dois motivos.

Primeiro, pequenos agricultores familiares
precisam de mais comida.

É uma loucura que em 2019, agricultores
que nos alimentam passem fome.

E segundo, a ciência precisa ser
mais diversificada e inclusiva.

Se vamos resolver os problemas
mais difíceis do planeta,

como insegurança alimentar para os milhões
que vivem em extrema pobreza,

isso dependerá de todos nós.

Quero usar a tecnologia mais recente

com as equipes mais diversas
e inclusivas do planeta

para ajudar agricultores
a ter mais comida.

Sou bióloga computacional.

Mas o que é isso e como vai ajudar
a acabar com a fome?

Basicamente, gosto
de computadores e biologia

e, de alguma forma,
juntar os dois vira um trabalho.

(Risos)

Não tenho uma história

de querer ser bióloga desde pequena.

A verdade é que joguei
basquete na faculdade.

E, como parte do financiamento estudantil,
eu trabalhava um período no campus.

Um belo dia,

andei até o prédio mais próximo
do meu dormitório.

E acontece que era o prédio da biologia.

Entrei e vi o quadro de vagas de emprego.

Isso mesmo, ainda não havia a internet.

E vi um pequeno anúncio de uma vaga
para trabalhar no herbário.

Rapidamente anotei o telefone,

porque dizia "horário flexível",

e eu precisava disso para conciliar
com a agenda do basquete.

Corri para a biblioteca
para descobrir o que era um herbário.

(Risos)

E descobri

que é onde armazenam
plantas mortas e secas.

Tive sorte de conseguir o emprego.

Minha primeira tarefa científica

foi colar plantas mortas
no papel por horas a fio.

(Risos)

É tão fascinante.

Foi assim que me tornei
bióloga computacional.

Naquela época,

genômica e computação
estavam amadurecendo.

E resolvi fazer meu mestrado

combinando biologia e computação.

Nessa época, trabalhei
no Laboratório Nacional de Los Alamos,

no grupo teórico de biologia e biofísica.

E foi lá que tive meu primeiro encontro
com um supercomputador,

e aquilo me impactou.

Com o poder da supercomputação.

que é basicamente milhares de PCs
conectados e anabolizados,

fomos capazes de desvendar
as complexidades da gripe e da hepatite C.

E foi nessa época que vi o poder

de usar computadores e biologia
combinados, em prol da humanidade.

E eu queria que essa fosse minha carreira.

Desde 1999,

passei a maior parte
da minha carreira científica

em laboratórios de alta tecnologia,

cercada por equipamentos
extremamente caros.

Muitos me perguntam

como e por que trabalho
para agricultores na África.

Por causa das minhas
habilidades de computação,

em 2013, uma equipe
de cientistas da África Oriental

me pediu para me juntar a eles
na luta para salvar a mandioca,

uma planta cujas folhas e raízes alimentam
800 milhões de pessoas no mundo,

sendo 500 milhões na África Oriental.

Isso é quase um bilhão de pessoas

contando com esta planta
para consumo diário.

Se uma pequena agricultora familiar
tiver mandioca o bastante,

ela pode alimentar sua família

e vender outra parte para custear coisas
importantes como mensalidades escolares,

despesas médicas ou uma poupança.

Mas a mandioca está sob ataque na África.

Moscas brancas e vírus
estão devastando a mandioca.

Moscas brancas são insetos minúsculos

que se alimentam das folhas
de mais de 600 plantas.

Elas são más notícias.

Existem várias espécies;

elas se tornaram resistentes a pesticidas;

e transmitem centenas de vírus de plantas

que causam doenças na mandioca
chamadas listrado marrom

e mosaico africano.

Elas matam a planta completamente.

E se não há mandioca,

não há comida ou renda
para milhões de pessoas.

Bastou uma viagem à Tanzânia

para perceber que essas mulheres
precisavam de ajuda.

Esses fortes e incríveis
pequenos agricultores familiares,

a maioria mulheres,

passavam por dificuldades.

Não têm comida o bastante
para a família deles,

o que é uma verdadeira crise.

Acontece é que eles plantam lavouras
de mandioca quando as chuvas chegam.

Nove meses depois,

não produzem nada,
por causa dessas pragas e patógenos.

Então, eu pensei:

"Como é possível
agricultores passarem fome?"

Decidi passar algum tempo no local

com os agricultores e cientistas

para ver se eu tinha alguma
técnica que pudesse ser útil.

A situação no local é alarmante.

As moscas brancas destruíram as folhas
que são consumidas por sua proteína,

e os vírus destruíram as raízes
que são consumidas por seu amido.

Todo um ciclo de cultivo passará

e o agricultor perderá
um ano inteiro de renda e comida,

e a família sofrerá
uma longa temporada de fome.

Isso é completamente evitável.

Se a agricultora soubesse

qual variedade de mandioca
plantar em suas terras,

que fosse resistente
a esses vírus e patógenos,

ela teria mais comida.

Temos toda a tecnologia de que precisamos,

mas o conhecimento e os recursos

não estão distribuídos
igualmente pelo mundo.

O que quero dizer especificamente é:

as tecnologias genômicas mais antigas

que foram necessárias
para descobrir as complexidades

nessas pragas e patógenos,

não foram criadas
para a África subsaariana.

Elas custam mais de US$ 1 milhão;

exigem alimentação constante de energia

e recursos humanos especializados.

São poucas máquinas
e estão espalhadas pelo continente,

o que deixa muitos cientistas que lutam
na linha de frente sem escolha,

a não ser enviar amostras para o exterior.

E, ao fazerem isso, as amostras
se degradam, o que custa muito dinheiro,

e tentar recuperar os dados
através da internet precária

é quase impossível.

Às vezes, pode levar seis meses para
que os resultados retornem ao agricultor.

E daí, é tarde demais.

A colheita já foi perdida,

o que resulta em mais fome e pobreza.

Sabíamos que poderíamos resolver isso.

Em 2017,

ouvimos falar deste
sequenciador de DNA portátil

chamado Oxford Nanopore MinION.

Estava sendo usado na África Ocidental
para combater o Ebola.

Então pensamos:

"Por que não usá-lo na África Oriental
para ajudar agricultores?"

Então, nos prepararmos para fazer isso.

Na época, a tecnologia era muito nova,

e muitos duvidavam que pudéssemos
replicar isso numa fazenda.

Quando decidimos fazê-lo,

um dos nossos "parceiros" no Reino Unido

nos disse que nunca conseguiríamos
fazer isso funcionar na África Oriental,

muito menos numa fazenda.

Aceitamos o desafio.

Essa pessoa chegou ao ponto de apostar
duas garrafas do melhor champanhe

que nunca conseguiríamos
que isso funcionasse.

Duas palavras:

pague logo.

(Risos)

(Aplausos)

Pague logo, porque conseguimos.

Levamos todo o laboratório
molecular de alta tecnologia

aos agricultores da Tanzânia,
do Quênia e de Uganda,

e o chamamos de Tree Lab.

E o que nós fizemos?

Primeiro, criamos um nome para a equipe:

Cassava Virus Action Project.

Criamos um site,

conseguimos apoio das comunidades
da genômica e da computação,

e depois fomos até os agricultores.

Tudo o que precisamos
para o nosso Tree Lab

está sendo levado por essa equipe aqui.

Todos os requisitos moleculares
e computacionais necessários

para diagnosticar
plantas doentes estão ali.

E tudo está, na verdade,
neste palco também.

Pensamos que se pudéssemos
levar os dados perto do problema,

e perto do agricultor,

poderíamos dizer a ele mais rápido
o que estava errado em sua lavoura.

E não somente dizer o que está errado,

mas dar a solução.

E a solução é:

queime tudo e plante variedades

resistentes às pragas e patógenos
que detectamos em sua lavoura.

A primeira coisa que fizemos
foi extrair o DNA.

Usamos essa máquina aqui.

É chamada de PDQeX,

sigla de "Extração pra lá de rápida".

(Risos)

Eu sei.

Meu amigo Joe é muito legal.

Um dos maiores desafios na extração de DNA

é que geralmente requer
equipamento muito caro,

e leva horas.

Mas com essa máquina,

conseguimos fazer isso em 20 minutos,

por uma fração do custo.

E funciona com uma bateria de motocicleta.

A partir daí, pegamos o DNA extraído
e o organizamos em um acervo,

deixando-o pronto para alimentar

este sequenciador genômico portátil,

este aqui,

e depois o conectamos
a um minisupercomputador,

chamado de MinIT.

E os dois são conectados
a uma bateria portátil.

Conseguimos eliminar a necessidade
de internet e de energia convencional,

que são dois fatores muito limitantes
na agricultura familiar.

Analisar os dados rapidamente
também pode ser um problema.

Mas foi bem aí que valeu
eu ser bióloga computacional.

Toda aquela colagem de plantas mortas,

e toda aquela medição e computação,

finalmente foi muito útil, em tempo real.

Pude criar bancos de dados personalizados

e conseguimos dar resultados
aos agricultores em três horas

em vez de seis meses.

(Aplausos)

Os agricultores ficaram
extremamente felizes.

E como saber se estamos gerando impacto?

Nove meses depois da chegada do Tree Lab,

Asha passou de zero toneladas por hectare

para 40 toneladas por hectare.

Teve comida suficiente para a família

e estava vendendo uma parte no mercado,

e agora ela está construindo
uma casa para a família.

(Aplausos)

E como dimensionamos o Tree Lab?

O fato é

que os agricultores
estão adaptados na África.

Essas mulheres trabalham em grupos,

por isso, ajudarmos à Asha significou
ajudar 3 mil pessoas em sua aldeia,

porque ela compartilhou
os resultados e também a solução.

Lembro-me de todos
os agricultores que conheci.

Sua dor e sua alegria

estão gravadas em minha memória.

Nossa ciência é para eles.

O Tree Lab é nossa melhor tentativa
de ajudá-los a ter segurança alimentar.

Nunca sonhei

que a melhor ciência que eu faria na vida

seria naquele cobertor na África Oriental,

com os dispositivos genômicos
da mais alta tecnologia.

Mas nossa equipe sonhou

em dar respostas aos agricultores
em três horas em vez de seis meses,

e conseguimos.

Esse é o poder da diversidade
e da inclusão na ciência.

Obrigada.

(Aplausos) (Vivas)