Return to Video

Как применение технологий ДНК может помочь фермерам в борьбе с болезнями сельскохозяйственных культур

  • 0:01 - 0:03
    Я встаю по утрам по двум причинам.
  • 0:03 - 0:08
    Во-первых, небольшим семейным фермерским
    хозяйствам требуется больше еды.
  • 0:08 - 0:13
    Это безумие, что в 2019 году
    кормящие нас фермеры сами голодают.
  • 0:13 - 0:18
    Во-вторых, наука должна быть более
    разнообразной и всеобъемлющей.
  • 0:19 - 0:22
    Для решения сложнейших всемирных проблем,
  • 0:22 - 0:26
    типа нехватки продовольствия для живущих
    в крайней нищете миллионов людей,
  • 0:26 - 0:28
    потребуется вклад каждого из нас.
  • 0:29 - 0:31
    Я хочу вовлечь новейшие технологии
  • 0:31 - 0:35
    и самые разнообразные
    группы учёных по всему миру
  • 0:35 - 0:37
    для помощи фермерам
    в увеличении урожайности.
  • 0:38 - 0:39
    Я занимаюсь вычислительной биологией.
  • 0:39 - 0:43
    Что это, и как это поможет нам
    покончить с голодом?
  • 0:43 - 0:46
    Мне нравятся компьютеры и биология,
  • 0:46 - 0:49
    и каким-то образом этот союз
    стал моей работой.
  • 0:49 - 0:50
    (Смех)
  • 0:50 - 0:51
    Не могу сказать,
  • 0:51 - 0:55
    что я с детства хотела стать биологом.
  • 0:55 - 0:58
    По правде говоря, в колледже
    я играла в баскетбол.
  • 0:59 - 1:04
    И чтобы себя финансово обеспечивать,
    мне нужно было совмещать учёбу с работой.
  • 1:04 - 1:06
    В один ничем не примечательный день
  • 1:06 - 1:09
    я забрела в здание
    неподалёку от своего общежития.
  • 1:09 - 1:12
    Так получилось, что это был
    биологический корпус.
  • 1:12 - 1:15
    Я зашла и посмотрела на доску
    объявлений о работе.
  • 1:15 - 1:18
    Да, так было до появления интернета.
  • 1:18 - 1:20
    Я увидела объявление размером 7х12 см,
  • 1:20 - 1:24
    приглашающее на работу в гербарии.
  • 1:25 - 1:27
    Я быстро записала номер телефона,
  • 1:27 - 1:28
    так как работа была с гибким графиком,
  • 1:28 - 1:32
    а мне нужно было совмещать работу
    с занятиями баскетболом.
  • 1:32 - 1:37
    Я побежала в библиотеку, чтобы понять,
    что же такое гербарий.
  • 1:37 - 1:39
    (Смех)
  • 1:39 - 1:40
    Оказалось,
  • 1:40 - 1:44
    что гербарий — это место, где хранится
    коллекция мёртвых, засушенных растений.
  • 1:45 - 1:47
    Мне повезло, что я получила эту работу.
  • 1:47 - 1:50
    Итак, моя первая научная работа
  • 1:50 - 1:56
    заключалась в приклеивании на бумагу
    часами напролет мёртвых растений.
  • 1:56 - 1:59
    (Смех)
  • 1:59 - 2:00
    Просто блеск.
  • 2:00 - 2:03
    Вот так я и стала вычислительным биологом.
  • 2:04 - 2:05
    В это же время
  • 2:05 - 2:08
    начали формироваться геномика
    и обработка данных на компьютере.
  • 2:08 - 2:11
    Я продолжила учёбу на степень магистра,
  • 2:11 - 2:14
    совмещая биологию и компьютеры.
  • 2:14 - 2:15
    В то время
  • 2:15 - 2:17
    я работала в Лос-Аламосской
    национальной лаборатории
  • 2:17 - 2:20
    в группе теоретической
    биологии и биофизики.
  • 2:20 - 2:24
    Там я впервые столкнулась
    с суперкомпьютерами,
  • 2:24 - 2:25
    и меня это глубоко потрясло.
  • 2:26 - 2:28
    Используя мощь суперкомпьютеров,
  • 2:28 - 2:32
    которые по сути представляют собой
    сотни связанных персоналок на стероидах,
  • 2:32 - 2:38
    нам удалось распознать сложное
    поведение гриппа и гепатита С.
  • 2:38 - 2:40
    И вот тогда-то я и увидела всю мощь
  • 2:40 - 2:45
    объединения возможностей вычислительной
    техники и биологии на благо человечества.
  • 2:45 - 2:47
    Я захотела работать в этой области.
  • 2:48 - 2:50
    Поэтому, начиная с 1999 года,
  • 2:50 - 2:53
    большую часть своей
    научной карьеры я провела
  • 2:53 - 2:54
    в самых современных лабораториях,
  • 2:55 - 2:57
    оснащённых очень дорогим оборудованием.
  • 2:58 - 2:59
    Многие меня спрашивают,
  • 2:59 - 3:03
    как и почему я начала работать
    с фермерами в Африке.
  • 3:04 - 3:06
    Так как у меня были хорошие
    компьютерные навыки,
  • 3:06 - 3:11
    в 2013 году группа учёных
    в Восточной Африке
  • 3:11 - 3:15
    пригласила меня присоединиться к ним,
    чтобы помочь спасти маниок.
  • 3:16 - 3:23
    Маниок — это растение, чьи листья и корни
    употребляют 800 млн человек во всём мире,
  • 3:24 - 3:27
    и 500 млн из них живут в Восточной Африке.
  • 3:27 - 3:29
    Почти миллиард человек
    полагается на это растение
  • 3:29 - 3:32
    для удовлетворения суточной
    потребности в калориях.
  • 3:33 - 3:36
    Если у небольшого семейного фермерского
    хозяйства будет достаточно маниока,
  • 3:36 - 3:39
    этого хватит на то, чтобы прокормить семью
  • 3:39 - 3:42
    и продавать излишки на рынке
    для обеспечения насущных нужд:
  • 3:42 - 3:46
    школьного образования, медицинских затрат
    и даже для накопления сбережений.
  • 3:46 - 3:49
    Но маниок в Африке находится под угрозой.
  • 3:50 - 3:54
    Белокрылки и вирусы губят это растение.
  • 3:55 - 3:57
    Белокрылки — это крошечные насекомые,
  • 3:57 - 4:00
    которые поедают листья
    более чем 600 растений.
  • 4:00 - 4:01
    Они приносят беды.
  • 4:01 - 4:03
    Есть много видов белокрылок.
  • 4:03 - 4:05
    Они становятся устойчивы к пестицидам;
  • 4:05 - 4:09
    они распространяют сотни вирусов растений,
  • 4:09 - 4:12
    которые вызывают побурение
  • 4:12 - 4:13
    и мозаику маниока.
  • 4:14 - 4:16
    Это полностью убивает растение.
  • 4:17 - 4:19
    А если нет маниока,
  • 4:19 - 4:23
    то нет еды и дохода для миллионов людей.
  • 4:24 - 4:27
    Мне хватило одной поездки в Танзанию,
  • 4:27 - 4:29
    чтобы понять —
    женщинам-фермерам нужна помощь.
  • 4:29 - 4:33
    Этим замечательным, сильным,
    небольшим семейным фермерским хозяйствам,
  • 4:33 - 4:35
    большинство из которых — женщины,
  • 4:35 - 4:36
    приходится нелегко.
  • 4:37 - 4:39
    У них недостаточно еды,
    чтобы прокормить семью.
  • 4:39 - 4:41
    Это настоящий кризис.
  • 4:42 - 4:43
    Происходит вот что:
  • 4:43 - 4:46
    они идут и засевают поля
    маниоком в сезон дождей.
  • 4:46 - 4:48
    Спустя девять месяцев
  • 4:48 - 4:51
    на этих полях нет никакого урожая
    из-за вредителей и патогенов.
  • 4:51 - 4:53
    И я задумалась,
  • 4:53 - 4:56
    как же может случится голод у фермеров?
  • 4:57 - 4:59
    Я решила посмотреть своими глазами
  • 4:59 - 5:02
    вместе с фермерами и учёными,
    что происходит у них прямо там,
  • 5:02 - 5:04
    чтобы понять, смогут ли
    пригодиться мои навыки.
  • 5:04 - 5:07
    Ситуация на местах шокировала.
  • 5:07 - 5:12
    Белокрылки уничтожали листья маниока,
    употребляемые в пищу ради белка,
  • 5:12 - 5:15
    а вирусы уничтожали корни,
    употребляемые в пищу ради крахмала.
  • 5:16 - 5:18
    Посевной сезон пройдёт,
  • 5:18 - 5:22
    и фермер потеряет доход
    и пищу на целый год.
  • 5:22 - 5:25
    Семья будет голодать целый долгий сезон.
  • 5:26 - 5:28
    Но это можно полностью предотвратить.
  • 5:28 - 5:30
    Если бы фермеры только знали,
  • 5:30 - 5:32
    какой сорт маниока нужно выращивать,
  • 5:32 - 5:37
    чтобы он был устойчив
    к этим вирусам и патогенам,
  • 5:37 - 5:39
    то у них было бы больше урожая.
  • 5:39 - 5:42
    Вся необходимая технология уже есть,
  • 5:42 - 5:45
    но знания и ресурсы
  • 5:45 - 5:48
    неравномерно распределены по миру.
  • 5:49 - 5:51
    Конкретно я имею в виду,
  • 5:51 - 5:53
    что старые геномные технологии,
  • 5:53 - 5:56
    использовавшиеся для решения
    сложной проблемы
  • 5:56 - 5:59
    с вредителями и патогенами,
  • 5:59 - 6:02
    были непригодны
    в условиях тропической Африки.
  • 6:03 - 6:05
    Они требуют миллионных вложений,
  • 6:05 - 6:07
    постоянного энергоснабжения
  • 6:07 - 6:09
    и привлечения специалистов.
  • 6:10 - 6:13
    Такого оборудования очень мало,
    и оно разбросано по всему континенту,
  • 6:13 - 6:17
    не оставляя множеству учёных,
    сражаюшихся на передовой,
  • 6:17 - 6:19
    другого выбора помимо
    отправки образцов за границу.
  • 6:20 - 6:22
    А отправленные за границу
    образцы портятся,
  • 6:22 - 6:24
    стоят уйму денег,
  • 6:24 - 6:27
    и получить результаты обратно
    практически нереально
  • 6:27 - 6:29
    из-за плохого интернета.
  • 6:29 - 6:33
    Иногда, чтобы фермер узнал результат,
    приходится ждать шесть месяцев.
  • 6:33 - 6:35
    Но к тому времени уже слишком поздно.
  • 6:35 - 6:37
    Урожай пропал,
  • 6:37 - 6:40
    усугубляя тем самым бедность и голод.
  • 6:41 - 6:43
    Мы знали, что эту проблему решить можно.
  • 6:44 - 6:45
    В 2017 году
  • 6:45 - 6:50
    мы узнали о существовании
    портативного секвенатора ДНК —
  • 6:50 - 6:53
    Оксфордского нанопорового
    секвенатора MinION.
  • 6:53 - 6:57
    Его использовали в Западной Африке
    во время борьбы с вирусом Эбола.
  • 6:57 - 6:58
    Мы подумали,
  • 6:58 - 7:02
    почему бы нам его не применить
    для помощи фермерам Восточной Африки?
  • 7:02 - 7:06
    И мы начали воплощать в жизнь этот план.
  • 7:07 - 7:09
    В то время это была новая технология,
  • 7:09 - 7:13
    и многие сомневались, что подобное
    можно повторить в условиях фермы.
  • 7:13 - 7:14
    Когда мы начали,
  • 7:14 - 7:18
    один из наших «доброжелателей»
    в Великобритании сказал,
  • 7:18 - 7:22
    что мы никогда не сможем применить
    этот подход в Восточной Африке,
  • 7:22 - 7:23
    не говоря уже о ферме.
  • 7:24 - 7:26
    Но мы приняли вызов.
  • 7:26 - 7:32
    Этот человек даже поспорил на две бутылки
    самого лучшего шампанского,
  • 7:32 - 7:35
    что у нас никогда ничего не получится.
  • 7:37 - 7:38
    Два слова:
  • 7:38 - 7:40
    ставь шампанское.
  • 7:40 - 7:42
    (Смех)
  • 7:42 - 7:46
    (Аплодисменты)
  • 7:46 - 7:49
    Покупай шампанское, мы этого добились.
  • 7:49 - 7:52
    Мы привезли фермерам
    Танзании, Кении и Уганды
  • 7:52 - 7:56
    целую высокотехнологичную
    молекулярную лабораторию,
  • 7:56 - 7:58
    которую назвали Tree Lab.
  • 7:59 - 8:00
    Итак, что же мы сделали?
  • 8:00 - 8:03
    Во-первых, мы назвали нашу команду
  • 8:03 - 8:05
    «Проектом по спасению маниока от вируса».
  • 8:05 - 8:06
    Мы создали вебсайт,
  • 8:06 - 8:10
    заручились поддержкой учёных из областей
    геномики и вычислительных технологий
  • 8:10 - 8:12
    и, наконец, отправились на фермы.
  • 8:12 - 8:15
    Всё, что нужно для нашей Tree Lab,
  • 8:15 - 8:18
    осуществляется командой на месте.
  • 8:18 - 8:22
    Все молекулярные и вычислительные ресурсы,
  • 8:22 - 8:25
    необходимые для диагностики
    больных растений, есть прямо там.
  • 8:25 - 8:28
    Всё это даже есть прямо здесь, на сцене.
  • 8:29 - 8:32
    Мы осознали, что чем ближе исходные данные
  • 8:32 - 8:34
    будут к полю и к фермеру,
  • 8:34 - 8:38
    тем быстрее мы сможем сказать,
    в чём состоит проблема с растениями.
  • 8:38 - 8:40
    И не только сказать,
    в чём состоит проблема,
  • 8:40 - 8:41
    но и предложить решение.
  • 8:41 - 8:43
    А решение заключается
  • 8:43 - 8:45
    в сжигании поля и посадке сортов растений,
  • 8:45 - 8:49
    устойчивых к пестицидам и патогенам,
    которые находятся на поле фермера.
  • 8:50 - 8:54
    Первым делом мы извлекли ДНК.
  • 8:54 - 8:57
    Мы использовали вот эту машину.
  • 8:57 - 9:00
    Она называется ВЧБИ,
  • 9:00 - 9:04
    что означает «Весьма
    Чертовски Быстрое Извлечение».
  • 9:04 - 9:06
    (Смех)
  • 9:06 - 9:07
    Согласна.
  • 9:08 - 9:10
    Мой друг Джо весьма крут.
  • 9:11 - 9:15
    Одной из самых больших
    трудностей в извлечении ДНК
  • 9:15 - 9:18
    является необходимость использования
    дорогостоящего оборудования,
  • 9:18 - 9:20
    расчёты на котором длятся часами.
  • 9:20 - 9:21
    Но с этим устройством
  • 9:21 - 9:24
    мы справляемся за 20 минут
  • 9:24 - 9:25
    и очень дёшево.
  • 9:25 - 9:28
    Устройство работает от батареи мотоцикла.
  • 9:29 - 9:34
    С его помощью мы извлекаем ДНК,
    создаём из неё библиотеку,
  • 9:34 - 9:36
    чтобы загрузить
  • 9:36 - 9:40
    в этот самый портативный
    геномный секвенатор,
  • 9:40 - 9:42
    который находится вот здесь,
  • 9:42 - 9:45
    и затем подключаем к мини-суперкомпьютеру
  • 9:45 - 9:47
    под названием MiniT.
  • 9:48 - 9:52
    Обе эти штуки подключаются
    к портативной батарее.
  • 9:53 - 9:54
    Таким образом, мы смогли устранить
  • 9:54 - 9:57
    потребности в энергосети и интернете,
  • 9:57 - 10:01
    являющимися сильными ограничениями
    для небольших семейных ферм.
  • 10:02 - 10:05
    Быстрый анализ данных также
    может быть проблематичен.
  • 10:05 - 10:08
    И как раз здесь пригодились
    мои познания вычислительного биолога.
  • 10:09 - 10:11
    Вся эта клейка засушенных растений,
  • 10:12 - 10:13
    все эти измерения
  • 10:13 - 10:15
    и все эти вычисления
  • 10:15 - 10:19
    наконец-то пригодились в реальном мире
    и в реальном времени.
  • 10:19 - 10:22
    Я смогла создать
    специализированные базы данных,
  • 10:22 - 10:27
    с помощью которых мы выдавали
    фермерам результаты за три часа
  • 10:27 - 10:29
    вместо шести месяцев.
  • 10:30 - 10:32
    (Аплодисменты)
  • 10:38 - 10:41
    Фермеры были вне себя от радости.
  • 10:42 - 10:44
    Как же мы узнаём, что приносим пользу?
  • 10:45 - 10:48
    Девять месяцев спустя после использования
    нашей лаборатории Tree Lab
  • 10:48 - 10:50
    Аша вместо ноля тонн урожая с гектара
  • 10:50 - 10:52
    собрала 40 тонн с гектара.
  • 10:52 - 10:54
    Ей этого хватило и чтобы кормить семью,
  • 10:54 - 10:56
    и чтобы продавать излишки на рынке.
  • 10:56 - 10:59
    Сейчас она строит дом для своей семьи.
  • 11:00 - 11:01
    Да, это так здорово.
  • 11:01 - 11:04
    (Аплодисменты)
  • 11:06 - 11:08
    Как мы увеличиваем масштаб
    работы нашей Tree Lab?
  • 11:08 - 11:09
    Дело в том,
  • 11:09 - 11:12
    что фермы уже разрастаются
    по всей Африке.
  • 11:12 - 11:13
    Эти женщины работают в группах,
  • 11:13 - 11:17
    поэтому помогая Аше, мы помогли
    ещё 3 000 жителям её деревни,
  • 11:18 - 11:21
    потому что она поделилась с ними
    и результатами, и решением проблемы.
  • 11:22 - 11:26
    Я помню всех фермеров,
    с которыми когда-либо встречалась.
  • 11:27 - 11:30
    Их боль и радость
  • 11:30 - 11:32
    запечатлелись в моей памяти.
  • 11:33 - 11:35
    Наша наука — для них.
  • 11:36 - 11:41
    Tree Lab — наша самая удачная попытка
    помочь им обеспечить себя продовольствием.
  • 11:41 - 11:43
    Я никогда и не мечтала о том,
  • 11:43 - 11:46
    что лучшее научное
    достижение в моей жизни
  • 11:46 - 11:49
    случится на том самом
    покрывале в Восточной Африке
  • 11:49 - 11:52
    при помощи высокотехнологичного
    геномного оборудования.
  • 11:52 - 11:55
    Но наша команда мечтала о том,
  • 11:55 - 11:59
    чтобы дать фермерам ответы
    за три часа вместо шести месяцев.
  • 11:59 - 12:00
    И мы этого добились.
  • 12:01 - 12:05
    Потому что в этом и состоит преимущество
    многообразия и взаимодействия в науке.
  • 12:05 - 12:06
    Спасибо.
  • 12:06 - 12:09
    (Аплодисменты)
  • 12:10 - 12:14
    (Одобрительные возгласы)
Títol:
Как применение технологий ДНК может помочь фермерам в борьбе с болезнями сельскохозяйственных культур
Speaker:
Лора Бойкин
Descripció:

«Жизнь примерно 800 миллионов человек во всём мире зависит от маниока. Но этот важный источник питания находится под угрозой из-за вирусов, от которых можно легко избавиться», — говорит специалист в области вычислительной биологии и выпускник TED Лора Бойкин. Вместе с ней мы отправимся на фермы в Восточной Африке, где она работает с командой учёных из разных областей, чтобы помочь фермерам сохранять здоровый урожай при помощи переносной лаборатории по анализу ДНК и мини-суперкомпьютера, который может опознать вирусы за несколько часов вместо нескольких месяцев.

more » « less
Video Language:
English
Team:
TED
Projecte:
TEDTalks
Duration:
12:27

Russian subtitles

Revisions