DNA teknolojisini çiftçilerin ekin hastalıkları savaşına yardım için nasıl kullanıyoruz

Bir işlemsel biyolog olan TED Senior Fellow Laura Boykin'e göre, neredeyse dünya genelinde 800 milyon insan hayatta kalmak için manyoğa bağlı. Ama bu önemli besin kaynağı tamamen önlenebilir virüslerin saldırısı altında. Bizi çiftçilere, virüsleri aylar yerine saatler içinde tanımlayabilen portatif DNA laboratuvarı ve küçük süper bilgisayar kullanarak ekinlerini sağlıklı tutmak için yardım etmede çeşitli bilim insanlarıyla birlikte çalıştığı Doğu Afrika'daki çiftliklere götürüyor.

Yataktan iki sebepten
dolayı kalkarım.

Birincisi, küçük çaplı aile çiftçileri
daha çok besine ihtiyaç duyduğu için.

2019'da bizi besleyen çiftçilerin
aç olması çılgınca.

İkincisi bilimin daha çeşitli
ve kapsayıcı olması gerektiği için.

Ağır bir fakirlik içinde yaşayan
milyonların besin güvencesi gibi

gezegen üzerindeki
en zor sorunu çözeceksek,

bu konuda hepimizin
bir şeyler yapması gerekecek.

Gezegendeki en kapsamlı
ekiplerle birlikte

çiftçilerin daha çok
yiyeceğe ulaşması için

en yeni teknolojiyi
kullanmak istiyorum.

Ben bir işlemsel biyoloğum.

Biliyorum-- Bu nedir ve bize açlığı
bitirmemizde nasıl yardımcı olacak?

Aslında bilgisayarları
ve biyolojiyi severim

ve bir şekilde, bunları
bir araya getirmek bir meslek.

(Gülme sesleri)

Küçük yaştan itibaren
biyolog olmayı isteme

gibi bir hikayem yok.

Gerçek şu ki
üniversitede basketbol oynadım.

Mali destek paketimin parçası, çalışarak
öğreneceğim bir işe ihtiyacım olmasıydı.

Ve bir gün,

yurt odama en yakın
binaya doğru yol aldım.

Tesadüfe bakın ki
bu biyoloji binasıydı.

İçeri girdim ve iş ilanlarına baktım.

Evet, bu internet öncesi dönemdi.

Ve bir dizin kartında

herbaryumda çalışılacak
bir iş ilanı gördüm.

Numarayı hızlıca not aldım,

çünkü ilanda "esnek saatler" yazıyordu.

Buna, basketbol programımla uyumlu
olması için ihtiyacım vardı.

Bir herbaryumun ne olduğunu
anlamak için kütüphaneye koştum.

(Gülme sesleri)

Meğerse

herbaryum, ölü ve kurumuş
bitkileri sakladıkları yermiş.

İşi kaptığım için şanslıydım.

Yani, benim ilk bilimsel işim

ölü bitkileri saatlerce durmaksızın
kağıtlara yapıştırmaktı.

(Gülme sesleri)

Bu çok büyüleyici.

İşte böyle işlemsel biyolog oldum.

O zamanlar,

genomik ve programlama
giderek gelişiyordu.

Ben de yüksek lisansıma

biyolojiyi ve bilgisayarları
birleştirerek devam ettim.

O sırada,

Los Alamos Ulusal Laboratuvarı'nda

teorik biyoloji ve biyofizik
grubunda çalıştım.

İşte orada ilk defa
bir süper bilgisayarla tanıştım

ve resmen beynim durdu.

Steroitler üzerinde birbirine bağlı
binlerce bilgisayardan oluşan

süper bilgisayarların gücüyle,

grip ve hepatit C'nin karmaşıklıklarını
ortaya çıkarabiliyorduk.

İşte bu süre boyunca, insanlık
için bilgisayarları ve biyolojiyi

birleştirmenin gücünü gördüm.

Ve bunun kariyer yolum olmasını istedim.

Böylelikle 1999'dan beri,

bilimsel kariyerimin çoğunu

oldukça pahalı ekipmanlarla donatılmış

ileri teknoloji laboratuvarlarda geçirdim.

Birçok kişi bana

nasıl ve neden Afrika'daki
çiftçiler için çalıştığımı soruyor.

Bilgisayar becerilerimden dolayı,

2013'te Doğu Afrikalı bilim
insanlarından oluşan bir ekip

manyokları kötü durumundan kurtarmak
için ekiplerine katılmamı istedi.

Manyok, kökleri ve yapraklarıyla
dünya çapında 800 milyon insanı,

Doğu Afrika'da ise 500 milyon
insanı doyuran bir bitki.

Yani neredeyse 1 milyara yakın insan,

günlük kalorilerini bu bitkiden sağlıyor.

Eğer küçük çaplı bir aile çiftçisi
yeterli manyoğa sahipse

ailesini besleyebilir

ve okul ihtiyaçları,
sağlık giderleri ve birikim için

bunu pazarda satabilir.

Ama manyok,
Afrika'da bir saldırı altında.

Beyaz sinekler ve virüsler,
manyoğu tahrip ediyor.

Beyaz sinekler, 600'den fazla
bitkinin yapraklarıyla

beslenen küçük böceklerdir.

Bunlar kötü haberler.

Birçok tür var;

böcek ilaçlarına dirençli hâle geliyorlar

ve manyok kahverengi çizgili hastalığı ile

manyok mozaik hastalığına sebep olan

yüzlerce bitki virüsünü bulaştırıyorlar.

Bu, bitkiyi tamamen öldürüyor.

Eğer hiç manyok olmazsa,

milyonlarca insanın yiyeceği
ve geliri de olmaz.

Bu kadınların biraz yardıma
ihtiyacı olduğunu fark etmem

Tanzanya'ya yaptığım bir geziyle oldu.

Çoğunluğu kadın olan

bu inanılmaz,
güçlü, küçük çaplı aile çiftçileri

bu işi zorluklarla yapıyorlardı.

Ailelerini beslemek için yeterli
yiyeceğe sahip değillerdi

ve bu ciddi bir kriz.

Olan şey şu ki
yağmur mevsimi geldiğinde

gidip tarlalara manyok ekiyorlar.

Dokuz ay sonra,

bu haşereler ve patojenler
yüzünden ortada hiçbir şey yok.

Kendi kendime düşündüm,

nasıl olur da çiftçiler aç kalabilir?

Böylece yardımcı olabileceğim
herhangi bir becerim varsa

diye görmek için çiftçiler
ve bilim insanları ile

bölgede biraz zaman
geçirmeye karar verdim.

Bölgedeki durum şok ediciydi.

Beyaz sinekler proteini için
yenilen yaprakları,

virüsler ise nişastası için
yenilen kökleri tahrip etmişlerdi.

Koskoca bir üreme mevsimi geçecek,

çiftçiler koskoca bir yıllık gelir
ve yiyeceği kaybedecek

ve aile uzun bir açlık sezonu acı çekecek.

Bu tamamen önlenebilir.

Eğer çiftçi tarlasına

bu virüs ve patojenlere dirençli olacak

hangi tür manyok ekmesi
gerektiğini bilseydi

daha fazla yiyeceği olabilirdi.

Gereken tüm teknolojiye sahibiz;

fakat bilgi ve kaynaklar,

dünya geneline eşit şekilde dağıtılmıyor.

Yani özellikle söylemek istediğim şey,

bu böcek zararlıları ve patojenlerdeki

karmaşıklıkları ortaya
çıkarmak için gerekli

eski genomik teknolojilerinin

Sahraaltı Afrika için yapılmadığı.

Milyonlarca dolardan
fazlasına mal oluyorlar.

Devamlı enerji ve uzmanlaşmış
insan gücüne ihtiyaçları var.

Bu makineler, Afrika'da
oldukça nadir bulunuyor.

Dolayısıyla ön saflarda savaşan
bu bilim insanlarına

örnekleri denizaşırı göndermek
dışında başka şans bırakmıyor.

Örnekleri denizaşırı gönderdiğinizde ise

çözünüyorlar ve çok fazla
paraya mal oluyorlar.

Zayıf bir internet üzerinden
verileri geri getirmeye çalışmak

neredeyse imkansız.

Bazen sonuçları çiftçiye
ulaştırmak altı ay sürüyor.

Sonrasında ise artık çok geç.

Ekin çoktan tükenmiş,

bu da daha fazla fakirlik
ve açlıkla sonuçlanıyor.

Bunu düzeltebileceğimizi biliyorduk.

2017'de,

Oxford Nanopor MinION isimli

bu elde taşınabilir, portatif
DNA dizileyiciyi duymuştuk.

Bu makine Batı Afrika'da ebolayla
savaşmak için kullanıldı.

Düşündük ki,

neden bunu Doğu Afrika'daki çiftçilere
yardım etmek için kullanmıyoruz?

Yaptığımız şey bunu
gerçekleştirmek için yola koyulmaktı.

O zamanlar bu teknoloji
henüz çok yeniydi

ve birçoğu, aynısını çiftlikte
yapabileceğimizden şüphe etti.

Bunu yapmaya koyulduğumuzda

Birleşik Krallık'taki ortaklarımızdan biri

bırakın çiftliği, Doğu Afrika'da bile
bunu asla çalıştıramayacağımızı söyledi.

Biz de bu meydan okumayı kabul ettik.

Hatta bu kişi, makineyi asla
çalıştıramayacağımıza dair

en iyisinden 2 şişe şampanyasına
bizimle bahse girecek kadar ileri gitti.

2 kelime:

şampanya zamanı.

(Gülme sesleri)

(Alkışlar)

Evet, çünkü başardık.

Yüksek teknoloji moleküler
laboratuvarın tamamını

Tanzanya, Kenya ve
Uganda'daki çiftçilere götürdük

ve buna "Ağaç Laboratuvarı"
adını verdik.

Peki ne yaptık?

Öncelikle kendimize
bir ekip adı verdik:

"Manyok Virüsü Eylem Projesi"

Bir internet sitesi yaptık.

Genomik ve programlama
topluluklarından destek topladık

ve uzaktaki çiftçilere gittik.

Ağaç Laboratuvarı'mız
için gereken her şey

buradaki ekip tarafından taşındı.

Hasta bitkileri teşhis
etmek için ihtiyaç duyulan

tüm moleküler ve işlemsel
gereksinimler orada.

Aslında hepsi aynı zamanda sahnede.

Şunu fark ettik ki
probleme ve çiftçiye

ne kadar yakın veri elde edebilirsek

bitkisindeki sorunu ona
daha hızlı söyleyebiliriz.

Sadece sorunu söylemekle kalmıyor,

çözüm de sunuyoruz.

Çözüm ise tarlasını

ve tarlasındaki böceklere

ve patojenlere dirençli
bitki türlerini yakmak.

Öncelikle DNA izolasyonu
yapmak zorundaydık.

Bu makineyi burada kullandık.

kısaca PDQeX diyoruz ama
''Acayip Hızlı Çıkarma'' anlamında.

(Gülme sesleri)

Biliyorum.

Arkadaşım Joe oldukça havalı.

DNA izolasyonu yapmadaki
en büyük zorluklardan biri

genellikle çok pahalı
ekipmanlar gerektirmesi

ve saatler sürmesi.

Ama bu makineyle

bunu 20 dakikada
maliyetinin çok altında yapabiliyoruz.

Bir motorsiklet bataryasıyla çalışıyor.

Oradan DNA özünü alıp
bir DNA kütüphanesine hazırlıyoruz,

buradaki portatif elde taşınır
genomik dizileyiciye

yüklemeye hazır hale getiriyoruz.

Sonra bunu küçük bir
süper bilgisayara takıyoruz,

buna da MinIT deniyor.

Bunların her ikisi de portatif
bir batarya kutusuna bağlı.

Böylece bir küçük çaplı aile çiftliğindeki

en kısıtlayıcı 2 faktör olan

temel güç ve internet gereksinimlerini
ortadan kaldırabiliyorduk.

Verileri hızlıca analiz etmek de
bir sorun olabilir.

Ama bu benim bir işlemsel biyolog
olmamın işe yaradığı bir nokta.

Tüm o ölü bitkileri yapıştırmak,

ölçüm yapmak

ve programlamak

sonunda gerçek dünyada
gerçek zamanlı olarak bir işe yaradı.

Kişiselleştirilmiş veritabanı
yapabiliyordum

ve sonuçları çiftçilere altı ay yerine
üç saat içinde verebiliyorduk.

(Alkışlar)

Çiftçiler çok sevinçliydi.

Peki bir etkimiz olduğunu nasıl biliyoruz?

Ağaç Laboratuvarı'ndan dokuz ay sonra

Asha hektar başına hiç mahsül alamazken

kırk ton almaya başladı.

Ailesini doyuracak kadarına sahipti

ve bunu pazarda satıyordu.

Şimdi ise ailesi için bir ev inşa ediyor.

Evet, harika.

(Alkışlar)

Peki Ağaç Laboratuvarı'nı
nasıl ölçeklendiririz?

Durum şu ki

Afrika'da çiftçiler zaten ölçeklenmiş.

Bu kadınlar çiftçi grubunda çalışıyor.

Asha'ya yardım etmek aslında
köydeki 3000 kişiye yardım etti

çünkü Asha sonuçları ve aynı
zamanda çözümü de paylaştı.

Tanıştığım her bir çiftçiyi hatırlıyorum.

Acıları ve neşeleri

hafızama kazındı.

Bilimimiz onlar için.

Ağaç Laboratuvarı onlara
daha fazla yiyeceği korumada

yardım etmek için en iyi girişimimiz.

Hayatımda en iyi bilimi, en ileri
teknoloji genomik aletlerle

Doğu Afrika'nın bu kısmında yapacağımı
asla hayal etmezdim.

Ama ekibimiz

çiftçilere altı aydansa üç saat içinde
cevap verebilmeyi hayal etti

ve bunu başardık.

Çünkü bu bilimdeki farklılık
ve kapsamanın gücü.

Teşekkürler.

(Alkışlar)

(Tezahüratlar)