我們如何使用 DNA 技術來協助農夫對抗作物疾病
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0:01 - 0:03我起床的理由有兩個。
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0:03 - 0:07第一,小規模家庭小農
需要更多食物。 -
0:08 - 0:10很不可思議的是,在 2019 年,
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0:10 - 0:13供給我們食物的農夫竟會餓肚子。
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0:13 - 0:18第二,科學必須要
更多元化、能包容。 -
0:19 - 0:22如果我們要解決
地球上最困難的難題, -
0:22 - 0:26比如數百萬生活極度貧困的窮人
要面對「糧食不安全」的問題, -
0:26 - 0:28就需要大家同心協力。
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0:29 - 0:31我想要用最新的技術,
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0:31 - 0:35加上地球上最多元化、
最具包容性的團隊, -
0:35 - 0:37來協助農夫取得更多食物。
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0:38 - 0:39我是計算生物學家。
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0:39 - 0:43我知道——那是什麼?
又能如何協助終結飢餓問題? -
0:43 - 0:46基本上,我喜歡電腦和生物學,
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0:46 - 0:49而不知怎麼的,
兩者結合就成了一種工作。 -
0:49 - 0:50(笑聲)
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0:50 - 0:54我並沒有那種從小就立志
成為生物學家的故事。 -
0:55 - 0:58事實是,我在大學打籃球。
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0:59 - 1:04而我的財務支助方案包括
我需要一個可以半工半讀的工作。 -
1:04 - 1:06某一天,
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1:06 - 1:09我晃到了離我宿舍最近的大樓。
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1:09 - 1:12剛好那是生物學大樓。
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1:12 - 1:15我走進去,去看工作看板。
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1:15 - 1:18是的,這是在網路出現之前。
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1:18 - 1:20我看到一張三乘五的名片,
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1:20 - 1:24在廣告植物標本室裡的工作。
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1:25 - 1:26我馬上記下電話,
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1:27 - 1:32因為上面寫著「彈性時間」,
那就能配合我的籃球時間表了。 -
1:32 - 1:37我跑去圖書館,去查
「植物標本室」是什麼意思。 -
1:37 - 1:39(笑聲)
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1:39 - 1:40結果發現,
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1:40 - 1:45植物標本室就是存放
死亡、乾燥植物的地方。 -
1:45 - 1:47我很幸運被錄用了。
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1:47 - 1:50於是,我的第一個科學工作
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1:50 - 1:56是把死掉的植物黏在紙上,
且要連續做數個小時。 -
1:56 - 1:58(笑聲)
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1:59 - 2:00好吸引人。
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2:00 - 2:03我就這樣變成了計算生物學家。
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2:04 - 2:06在那時,
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2:06 - 2:08基因組學和電腦計算還在成熟中。
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2:08 - 2:11我繼續攻讀碩士,
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2:11 - 2:14把生物和電腦結合起來。
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2:14 - 2:17那時,我在洛斯阿拉莫斯
國家實驗室的 -
2:17 - 2:20理論生物學及生物物理學組工作。
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2:20 - 2:24我在那裡和超級電腦初次相遇,
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2:24 - 2:25它讓我嘆為觀止。
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2:26 - 2:29超級電腦的運算力基本上等同於
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2:29 - 2:32數千台個人電腦連結在一起
且狂飆起來的運算力, -
2:32 - 2:38有了它,我們就能揭開流行性感冒
和 C 型肝炎的複雜面紗。 -
2:38 - 2:42此時,我看到把電腦和生物學結合
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2:42 - 2:44能為人類產生多大的力量。
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2:45 - 2:47我希望我的職涯能走上這條路。
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2:48 - 2:50所以,從 1999 年起,
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2:50 - 2:53我把我科學職涯的大部分時間
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2:53 - 2:57花在滿是昂貴設備的
超高科技實驗室中。 -
2:58 - 2:59許多人問我,
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2:59 - 3:03我為什麼/如何為非洲的農夫努力。
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3:04 - 3:06因為我的電腦計算技能,
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3:06 - 3:112013 年,一個由東非
科學家組成的團隊 -
3:11 - 3:15請我加入他們,去拯救木薯。
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3:16 - 3:20木薯這種植物的葉子和根
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3:20 - 3:23是全球八億人的食物。
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3:24 - 3:27以及東非五億人。
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3:27 - 3:29所以那是約十億人
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3:29 - 3:32要仰賴這種植物來補充每日熱量。
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3:33 - 3:36如果小規模家庭小農有足夠木薯,
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3:36 - 3:39她就可以讓家人溫飽,
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3:39 - 3:42且她可以在市場上銷售,
以支付重要的費用 -
3:42 - 3:45如學費、醫療費,以及存錢。
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3:46 - 3:49但在非洲,木薯正受到攻擊。
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3:50 - 3:54粉蝨和病毒在蹂躪木薯。
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3:55 - 3:57粉蝨是一種小昆蟲,
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3:57 - 4:00以六百多種植物的樹葉為食。
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4:00 - 4:01牠們是壞消息。
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4:01 - 4:03品種很多;
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4:03 - 4:05牠們演變成能抵抗殺蟲劑;
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4:05 - 4:09且牠們會傳播數百種植物病毒,
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4:09 - 4:12造成木薯褐斑條紋病
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4:12 - 4:14以及木薯花葉病。
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4:14 - 4:17這些病會讓植物完全死亡。
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4:17 - 4:19如果沒有木薯,
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4:19 - 4:23數百萬人就沒有食物或收入。
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4:24 - 4:27我去了一趟坦尚尼亞,
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4:27 - 4:29便了解到這些女子需要協助。
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4:29 - 4:34這些很了不起又堅強的
小規模家庭小農 -
4:34 - 4:35多半是女性。
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4:35 - 4:36過得很辛苦。
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4:37 - 4:39她們沒有足夠食物可以給家人吃,
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4:39 - 4:41這是真正的危機。
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4:42 - 4:43發生的狀況是
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4:43 - 4:46雨季來時,他們到
外面的木薯田去種木薯。 -
4:46 - 4:47九個月後,
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4:48 - 4:51因為這些害蟲和病原體,
導致什麼都沒有。 -
4:51 - 4:53我心想,
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4:53 - 4:56農人怎麼可能會餓肚子?
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4:57 - 5:01我決定要花些時間到實地去,
和農人及科學家一起努力, -
5:01 - 5:03看看我有沒有什麼技能
可以幫得上忙。 -
5:04 - 5:07實地的情況很驚人。
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5:07 - 5:11粉蝨吃樹葉以取得蛋白質,
卻因此摧毀了樹葉, -
5:12 - 5:15病毒則為了澱粉去吃根部,
因而摧毀了根部。 -
5:16 - 5:18整個生長季就要過了,
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5:18 - 5:22而小農會失去整年的收入和食物,
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5:22 - 5:26全家要撐過難受又漫長的飢餓季。
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5:26 - 5:28這完全是可以預防的。
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5:28 - 5:29如果小農知道
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5:29 - 5:32她的田裡要種哪一種木薯
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5:32 - 5:36可以抵抗那些病毒和病原體,
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5:37 - 5:39就能有更多食物。
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5:39 - 5:41我們擁有所有必要的技術,
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5:42 - 5:45但知識和資源
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5:45 - 5:48在全球的分佈並不平均。
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5:49 - 5:51所以,我確切的意思是,
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5:51 - 5:53較老式基因組技術
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5:53 - 5:56是可以解開這些害蟲和病原體
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5:56 - 5:58造成的複雜問題——
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5:59 - 6:02但這些技術並不是為
撒哈拉以南非洲所開發的。 -
6:03 - 6:05它們的成本可能要上百萬美元;
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6:05 - 6:07它們需要穩定的供電
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6:07 - 6:09和專門的人類能力。
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6:10 - 6:13在非洲大陸上,這些機器非常稀有,
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6:13 - 6:17讓在前線打仗的科學家別無選擇,
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6:18 - 6:19只能把樣本送到海外。
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6:20 - 6:21當樣本被送到海外,
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6:22 - 6:24樣本就會衰變,會花更高的成本,
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6:24 - 6:26且,試圖透過很弱的網路
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6:26 - 6:29把資料取回,也近乎不可能。
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6:29 - 6:33有時,可能要花六個月
才能把結果拿回來給小農。 -
6:33 - 6:35那時就已經太遲了。
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6:35 - 6:37作物已經死光了,
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6:37 - 6:40因而造成更嚴重的貧窮
和更多人挨餓。 -
6:41 - 6:44我們知道我們能解決這個問題。
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6:44 - 6:452017 年,
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6:45 - 6:50我們聽說有一種手持式
可攜帶的 DNA 定序儀, -
6:50 - 6:53就是 Oxford Nanopore
生技公司的 MinION。 -
6:53 - 6:57過去,這種定序儀在西非
被用來對抗伊波拉。 -
6:57 - 6:58於是,我們心想:
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6:58 - 7:02我們為什麼不在東非
用它來協助小農? -
7:02 - 7:06我們便決定要這麼做。
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7:07 - 7:09當時,這項技術非常新,
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7:09 - 7:13許多人懷疑我們能否將
同樣的做法搬到農田上。 -
7:13 - 7:14當我們打算這麼做時,
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7:14 - 7:18我們其中一位英國的「合作夥伴」
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7:18 - 7:22告訴我們:我們永遠不可能
在東非實現這個做法, -
7:22 - 7:24更不用說在農田上了。
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7:24 - 7:26於是,我們接受了挑戰。
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7:26 - 7:30這個人甚至賭上
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7:30 - 7:32兩瓶最棒的香檳,
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7:32 - 7:35賭我們做不到。
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7:37 - 7:38三個字:
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7:38 - 7:40交出來。
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7:40 - 7:42(笑聲)
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7:42 - 7:46(掌聲)
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7:46 - 7:49交出來,因為我們做到了。
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7:49 - 7:52我們把整個高科技分子實驗室
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7:52 - 7:56帶給坦尚尼亞、肯亞、
烏干達的小農, -
7:56 - 7:58我們稱它為「樹木實驗室」。
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7:59 - 8:00我們做了什麼?
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8:00 - 8:03首先,我們先幫我們的團隊命名——
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8:03 - 8:05叫做木薯病毒行動計畫。
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8:05 - 8:06我們架了網站,
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8:06 - 8:10我們從基因組和電腦計算
等領域收集支援協助, -
8:10 - 8:12接著我們便出發前往小農那裡。
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8:12 - 8:15樹木實驗室需要的一切,
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8:15 - 8:18都由照片上的團隊來運送。
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8:18 - 8:21診斷生病植物所必要的
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8:21 - 8:25分子及計算必需品,
通通都在這裡了。 -
8:25 - 8:28其實,也就是舞台上的這些。
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8:29 - 8:33我們認為,如果我們
能讓資料更接近問題, -
8:33 - 8:34更接近小農,
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8:34 - 8:38我們就能更快告訴她們,
她們的植物是怎麼回事。 -
8:38 - 8:40不僅是告訴她們問題——
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8:40 - 8:41還有解決方案。
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8:41 - 8:43解決方案就是,
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8:43 - 8:45燒掉農田,改種植不同品種,
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8:45 - 8:49且是能抵抗她們農田中
那些害蟲及病原體的品種。 -
8:50 - 8:54所以,我們做的
第一件事就是提取 DNA。 -
8:54 - 8:57我們用這一台機器。
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8:57 - 9:00它叫做 PDQeX,
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9:00 - 9:04即「么壽快的抽取」的縮寫。
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9:04 - 9:06(笑聲)
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9:06 - 9:08我知道。
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9:08 - 9:10我朋友喬真的很酷。
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9:11 - 9:15抽取 DNA 最大的挑戰之一,
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9:15 - 9:18就是會需要非常昂貴的設備,
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9:18 - 9:20且要花上數小時。
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9:20 - 9:21但有了這台機器,
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9:21 - 9:24我們只要二十分鐘就能做到,
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9:24 - 9:25成本少很多。
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9:25 - 9:28用摩托車的電池就能讓它運轉。
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9:29 - 9:34接著,我們會把抽取出來的
DNA 準備好放到一個文庫中, -
9:34 - 9:36讓它能夠被載入到
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9:36 - 9:40這個手持式可攜帶基因組定序儀中,
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9:40 - 9:42就在這裡,接著,
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9:42 - 9:45我們把它插入到
一台迷你超級電腦中, -
9:45 - 9:47叫做 MinIT。
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9:48 - 9:52這兩樣東西都插在
一個攜帶式電池組上面。 -
9:53 - 9:55這樣我們就能不需要
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9:55 - 9:57主電源和網路。
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9:57 - 10:01這兩個因子在小規模
家庭農田裡是非常受限的。 -
10:02 - 10:05快速分析資料也是個問題。
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10:05 - 10:09但,我這個計算生物學家
此時就可以派上用場了。 -
10:09 - 10:12黏了這麼多死亡的植物,
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10:12 - 10:13做了這麼多測量,
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10:13 - 10:15做了這麼多計算,
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10:15 - 10:19終於,在真實世界中
即時派得上用場了。 -
10:19 - 10:22我能夠做出客製化的資料庫,
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10:22 - 10:27我們能在三小時內把結果交給小農,
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10:27 - 10:29而不用六個月。
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10:30 - 10:35(掌聲)
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10:38 - 10:41小農都太高興了。
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10:42 - 10:45所以,我們怎麼知道
我們有影響力? -
10:45 - 10:47在樹木實驗室成立後九個月,
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10:47 - 10:50艾夏每公頃的產量本來是零公噸,
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10:50 - 10:52變成了四十公噸。
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10:52 - 10:54她有足夠食物給家人吃,
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10:54 - 10:56且能在市場中賣,
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10:56 - 10:59現在她在為她的家人建造一間房子。
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11:00 - 11:02是的,非常酷。
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11:02 - 11:06(掌聲)
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11:06 - 11:08我們要如何把樹木實驗室做大?
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11:08 - 11:09重點是,
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11:09 - 11:11在非洲,小農的規模已經變大了。
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11:11 - 11:13這些女子在小農團體中工作,
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11:13 - 11:18所以,協助艾夏其實就是
協助了她村中的三千人, -
11:18 - 11:21因為她會分享結果
和解決方案給他們。 -
11:22 - 11:26我記得我見過的每一位小農。
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11:27 - 11:30她們的痛苦和她們的喜悅
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11:30 - 11:32都深深烙印在我的記憶中。
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11:33 - 11:35我們的科學是為她們做的。
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11:36 - 11:38樹木實驗室是我們做過最棒的嘗試,
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11:38 - 11:41協助她們處理糧食不安全的問題。
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11:41 - 11:43我從來沒有夢想過,
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11:43 - 11:46我一生中做過最棒的科學,
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11:46 - 11:49會是在東非的那張毯子上,
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11:49 - 11:52用高科技基因組裝置做的科學。
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11:52 - 11:55但,我們的團隊確實夢想過
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11:55 - 11:59要把答案給小農的時間
從六個月縮短到三小時, -
11:59 - 12:01我們也做到了。
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12:01 - 12:05因為科學的多元性和包容性
就有這樣的力量。 -
12:05 - 12:06謝謝。
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12:06 - 12:09(掌聲)
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12:10 - 12:14(歡呼)
- Title:
- 我們如何使用 DNA 技術來協助農夫對抗作物疾病
- Speaker:
- 勞拉·博伊金
- Description:
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計算生物學家及 TED 的資深研究會員勞拉·博伊金說,全世界有近八億人要仰賴木薯為生——但這重要的食物來源卻受到病毒攻擊,且這完全是可以預防的。她帶大家到東非的農田,她在那裡和一個多元化的科學家團隊合作,用可攜式 DNA 實驗室及迷你超級電腦,在數小時內(本來要數個月)辨視出病毒,協助農夫確保作物健康。
- Video Language:
- English
- Team:
- closed TED
- Project:
- TEDTalks
- Duration:
- 12:27
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NAN-KUN WU accepted Chinese, Traditional subtitles for How we're using DNA tech to help farmers fight crop diseases | ||
NAN-KUN WU edited Chinese, Traditional subtitles for How we're using DNA tech to help farmers fight crop diseases | ||
Lilian Chiu edited Chinese, Traditional subtitles for How we're using DNA tech to help farmers fight crop diseases | ||
Lilian Chiu edited Chinese, Traditional subtitles for How we're using DNA tech to help farmers fight crop diseases |