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我们如何使用DNA科技来帮助农民抵抗作物疾病

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    我早上起床为了两个原因。
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    第一,小规模农民家庭
    需要更多的粮食。
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    2019年,为我们供应粮食的农民们
    还要忍饥受饿,简直不可思议。
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    第二,科学需要更多元化,更包容。
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    如果我们要解决地球上
    最艰难的挑战,
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    如拯救成千上万地瘠民贫
    的粮食短缺,
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    就需要我们所有人的共同努力。
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    我要用最先进的科技,
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    和地球上最多元化
    和包容的团队一起,
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    帮助农民们生产更多的粮食。
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    我是一位计算生物学家。
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    你们可能会好奇,那是什么?
    它将如何杜绝饥饿?
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    这么说吧,我喜欢计算机和生物学,
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    于是它们以某种方式结合
    在一起就成了一项工作。
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    (笑声)
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    我没有从小
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    要成为一个生物学家的故事。
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    事实是,我在大学时是打篮球的。
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    我一部分的经济来源依赖半工半读。
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    突然有一天,
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    我漫步到了宿舍
    旁边的建筑物,
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    那刚好是生物学系。
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    我进去看到了招聘告示板。
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    是的,那是在还没有互联网的时代。
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    我看到了一张明信片大小的卡片,
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    招募人员到植物标本室工作。
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    我赶紧记下联络号码,
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    因为它说"工作时间灵活",
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    我需要那个来配合
    我的篮球时间表。
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    然后我跑去图书馆查
    什么是植物标本室。
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    (笑声)
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    原来
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    植物标本室是来收藏
    死了,干了的植物。
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    我幸运地被录取了。
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    所以我的第一份科学工作
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    就是花上几个小时
    将枯死的植物粘在纸上。
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    (笑声)
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    它是如此的风光啊。
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    这就是我如何成为了
    计算生物学家。
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    在那个时候,
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    基因组学和计算学如日方升。
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    毕业后我开始攻读结合
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    生物学和计算机的硕士。
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    当时,
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    我在拉斯阿拉莫斯国家实验室
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    理论生物学和生物物理学组工作。
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    就在那里,我初次见证了超级计算机,
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    真是惊为天人。
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    借助超级计算机,
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    也就是数千台联网电脑的力量,
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    我们能够发现流感病毒
    和丙性肝炎的复杂性。
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    正是这时候我看到了利用计算机
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    和生物学相结合来造福人类的力量。
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    我想把这当作终生事业。
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    所以,从1999年开始,
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    我大部分的科学生涯都在
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    非常高科技的实验室里度过,
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    周围都是非常昂贵的设备。
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    很多人问我,
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    我为什么,又是如何
    为非洲的农民工作的。
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    由于我的计算技能,
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    在2013年,一个东非科学家小组
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    邀请我加入拯救木薯的队伍。
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    木薯的叶子和根部
    能养活全球8亿人,
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    有5亿人在东非。
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    差不多有十亿人
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    依靠这种植物来供应
    他们每天的卡路里。
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    如果一个小型家庭农场主
    有足够的木薯,
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    她就可以养活她的家人,
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    并在市场上售卖这些木薯,
    换取重要的东西,如学费,
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    医疗费用和储蓄。
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    但是,木薯的种植在非洲受到了冲击。
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    粉虱和病毒在摧毁着木薯。
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    粉虱是体型微小的昆虫,
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    以超过600种植物的树叶为食。
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    它们不请自来,
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    有很多种类,
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    具有抗药性,
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    还能传播数百种植物病毒,
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    导致木薯患上棕色条纹病
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    和木薯马赛克病。
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    这会彻底杀死作物。
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    如果没有木薯,
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    那数百万人就没有食物或收入。
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    我去了一趟坦桑尼亚,
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    意识到那里的妇女需要一些帮助。
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    这些了不起的,坚强的,
    小型家庭农场主,
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    大多数是妇女,
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    他们的生活苦不堪言。
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    他们没有足够的食物来养活家人,
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    这是一场真正的危机。
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    现实情况是,
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    当雨季来临的时候,她
    们到木薯田里耕种。
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    九个月之后,
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    什么都没有,都是因为
    这些害虫和病原体。
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    我不禁心想,
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    这世界上怎么还有食不果腹的农民呢?
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    所以我决定花一段时间在田里,
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    跟着农民和科学家们,
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    看看我是否有帮得上忙的技能。
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    当地局势令人震惊。
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    粉虱毁坏树叶为摄取蛋白质,
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    病毒摧毁根部为摄取淀粉。
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    在整个生长季节过去后,
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    农民将失去整整一年
    的收入和食物,
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    他们的家庭将遭受
    一个漫长的饥饿季节。
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    这完全是可以预防的。
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    如果农民知道
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    在她的田里种植什么品种的木薯
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    可以抵抗这些病毒和病原体,
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    她们就会有更多的食物。
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    我们拥有我们需要的所有科技,
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    但这些知识和资源
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    在全球的分布非常不均衡。
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    我想强调的是,
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    传统的基因组技术
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    被用于揭露这些害虫和病原体
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    的复杂性——
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    这些技术不是为
    南非撒哈拉地带而设的。
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    它们的花费在一百万美元以上,
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    需要不断的电力供应
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    和专门的技术人员操作。
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    这些机器在非洲大陆上寥寥无几,
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    让许多在前线战斗
    的科学家不得不
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    把样品送到海外。
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    当你把样品送到海外时,
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    样品会降解,花费很昂贵,
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    而且在糟糕的互联网中取回数据
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    几乎是不可能的。
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    所以有时可能需要六个月
    的时间把结果送回农民手里。
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    那时已经太晚了。
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    作物已经被摧毁,
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    造成持续的贫困和更多的饥饿。
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    我们知道我们可以解决这个问题。
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    在2017年,
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    我们听说了这个叫做
    Oxford Nanopore MinION 的
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    手持便携式DNA测序仪。
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    它曾在西非抗击埃博拉时功不可没。
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    因此,我们认为:
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    为什么不用这个在东非帮助农民呢?
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    于是,我们要做的就是开始着手行动。
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    当时,这项科技非常新颖,
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    许多人怀疑我们能否在
    农地里复制相似的结果。
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    当我们开始这样做时,
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    我们有个英国的"合作伙伴"
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    告诉我们,这永远都不会发生在东非,
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    更别说在农田里了。
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    因此,我们接受了挑战。
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    这个人甚至和我们打赌
    两瓶最好的香槟,
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    说我们永远不会实现的。
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    三个字:
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    买单吧。
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    (笑声)
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    (掌声)
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    买单吧,因为我们做到了。
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    我们把整个高科技分子实验室
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    带给了坦桑尼亚,肯尼亚
    和乌干达的农民们,
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    我们称它为"树实验室"。
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    那我们做了什么?

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    首先我们给自己取了一个队名——
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    叫做木薯病毒行动项目。
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    我们制作了一个网站,
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    从基因组学和计算社区中召集支持,
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    然后去农民那里。
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    "树实验室"所需的一切
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    由团队携带着来到这里。
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    所有分子和计算学需要用来
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    诊断植物病理的条件都准备就绪了。
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    实际上,所有这些
    全都在这个舞台上。
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    我们认为,如果我们能
    使数据更贴近问题,
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    更贴近农民,
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    我们就能更快地判断
    她的植物出了什么问题。
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    不仅能诊断出问题——
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    还能给她解决方案。
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    解决办法就是,
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    烧掉那片田地,并种上
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    对害虫和病原体具有
    抵抗力的植物品种。
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    所以,我们必须做的第一件事
    是进行DNA提取。
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    我们在这里用的是这台机器,
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    叫做"PDQeX",
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    代表“死快死快的提取"。
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    (笑声)
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    有意思吧。
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    我的朋友乔真的很酷。
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    最大的挑战之一是进行DNA提取,
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    它通常需要非常昂贵的设备,
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    需要几个小时。
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    但是有了这台机器,
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    我们在二十分钟内就能完成,
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    而且成本低廉,
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    只需要摩托车的电池供电。
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    我们将提取的DNA存入序列库,
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    准备加载到
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    这个便携式手持基因组测序仪中,
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    就是这个装置,
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    然后我们将它连上一台
    微型超级计算机,
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    称为" MinIT"。
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    这两个装置由便携式电池供电。
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    这样一来,我们就能够排除
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    对主要电源和互联网的依赖,
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    这两者是一个小型家庭农场
    运作的局限因素。
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    快速分析数据也可能是个问题。
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    但是,我这位计算生物学家
    的存在派上了用场。
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    所有枯死植物的标本,
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    所有的测量,
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    和所有的计算,
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    终于在现实世界中
    以实时方式派上用场了。
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    我能够定制数据库,
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    在三小时内给农民结果,
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    而不是六个月。
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    (掌声)
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    农民们欣喜若狂。
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    那么我们又怎么知道
    我们的策略产生了影响呢?
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    "树实验室"之后的九个月,
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    阿莎的收获从每公顷零吨木薯
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    上升到了每公顷40吨木薯。
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    她有足够的粮食养活她的家人,
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    还有多余在市场上售卖,
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    现在,她已经能够为家人盖房子了。
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    是的,太酷了。
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    (掌声)
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    那么,我们如何扩展"树实验室"呢?
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    事实上,
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    农民在非洲已颇具规模。
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    这些妇女以团体为单位进行劳作,
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    所以帮助阿莎,实际上就
    帮助了她村子里的3000人,
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    因为她分享了结果以及解决方案。
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    我记得我见过的每一个农民。
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    他们的痛苦和喜悦
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    深深的刻在我的记忆中。
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    我们的科学是为他们而进行的。
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    "树实验室"是我们在帮助他们
    提升食品安全方面最好的尝试。
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    我从未梦想过
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    我一生中做过最好的科学实验
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    会在东非的毯子上,
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    用最先进的基因组工具包。
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    但我们的团队确实梦想过
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    在三小时内给农民答案,
    而不再需要六个月,
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    然后我们做到了。
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    因为那是科学多元化和包容性的力量。
  • 12:05 - 12:06
    谢谢。
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    (掌声)
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    (欢呼声)
Títol:
我们如何使用DNA科技来帮助农民抵抗作物疾病
Speaker:
劳拉·博伊金
Descripció:

计算生物学家、TED高级研究员劳拉·博伊金(Laura Boykin)说,全世界有近8亿人依靠木薯生存,但是这个重要的食物来源正受到完全可以预防的病毒攻击。她为我们展示了在东非的农田,她如何与一个多元化的科学家团队合作,帮助农民保持作物健康。通过使用便携式DNA实验室和微型超级计算机,他们不再需要几个月,而是在几小时内就能识别病毒。

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Video Language:
English
Team:
closed TED
Projecte:
TEDTalks
Duration:
12:27

Chinese, Simplified subtitles

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