How we're using DNA tech to help farmers fight crop diseases | Laura Boykin

Translator: Leila Ataei Reviewer: mohammad ali masoum

I get out of bed for two reasons.

من به دو دلیل از تخت خواب بلند می‌شوم.

One, small-scale family farmers need more food.

اول، کشاورزان خانوادگی در مقیاس کوچک به غذای بیشتری نیاز دارند.

It's crazy that in 2019 farmers that feed us are hungry.

امسخره است که در ۲۰۱۹ کشاورزانی که غذای ما را تهیه می‌کنند گرسنه‌اند.

And two, science needs to be more diverse and inclusive.

و دوم، نیاز است علم متنوع و جامع باشد.

If we're going to solve the toughest challenges on the planet,

اگر می‌خواهیم سخت ترین چالشهای روی زمین را حل کنیم،

like food insecurity for the millions living in extreme poverty,

از جمله امنیت غذایی برای میلیونها آدمی که در فقر شدید زندگی می‌کنند،

it's going to take all of us.

همه باید مشارکت کنیم.

I want to use the latest technology

من میخواهم با استفاده از آخرین تکنولوژی،

with the most diverse and inclusive teams on the planet

به همراه متنوع‌ترین و جامع‌ترین تیم‌های روی زمین

to help farmers have more food.

به کشاورزان برای داشتن غذای بیشتر کمک کنم.

I'm a computational biologist.

من زیست شناس محاسباتی هستم.

I know -- what is that and how is it going to help end hunger?

می‌دانم -- رشته‌ام چیست و چطور می‌تواند به پایان گرسنگی کمک کند؟

Basically, I like computers and biology

اساسا، به کامپیوتر و بیولوژی علاقه دارم

and somehow, putting that together is a job.

و قرار دادن این دو کنار هم به نوعی یک شغل محسوب می‌شود.

(Laughter)

(خنده حضار)

I don't have a story

من داستانی ندارم

of wanting to be a biologist from a young age.

از اینکه می‌خواستم از کودکی بیولوژیست شوم.

The truth is, I played basketball in college.

حقیقیت این است که من در کالج بسکتبال بازی می‌کردم.

And part of my financial aid package was I needed a work-study job.

و بخشی از بسته کمک مالی من این بود که به یک شغل نیمه وقت مطالعاتی نیاز داشتم.

So one random day,

پس روزی اتفاقی،

I wandered to the nearest building to my dorm room.

به نزدیک‌ترین ساختمان نزدیک خوابگاهم رفتم.

And it just so happens it was the biology building.

و بر حسب اتفاق ساختمان زیست شناسی بود.

I went inside and looked at the job board.

به داخل رفتم و به تابلوی شغلها نگاه کردم.

Yes, this is pre-the-internet.

بله، این قبل از اینترنت است.

And I saw a three-by-five card

و کارتی سه در پنج دیدم

advertising a job to work in the herbarium.

که کار در یک هرباریوم را تبلیغ میکرد.

I quickly took down the number,

سریع شماره را نوشتم،

because it said "flexible hours,"

چون که گفته بود"پاره وقت"،

and I needed that to work around my basketball schedule.

و من نیاز داشتم که حول برنامه بسکتبالم کار کنم.

I ran to the library to figure out what an herbarium was.

به کتابخانه رفتم تا بفهمم هرباریوم چیست.

(Laughter)

(خنده حضار)

And it turns out

و معلوم شد

an herbarium is where they store dead, dried plants.

هرباریوم جایی است که گیاهان مرده و خشک شده را نگهداری می‌کنند.

I was lucky to land the job.

خوش‌شانس بودم که این شغل را گیر آوردم.

So my first scientific job

پس اولین شغل علمی من

was gluing dead plants onto paper for hours on end.

ساعتها چسباندن گیاهان خشک شده به روی کاغذ بود.

(Laughter)

(خنده ی حضار)

It's so glamorous.

خیلی جذاب است.

This is how I became a computational biologist.

اینطور بود که من بیولوژیست محاسباتی شدم.

During that time,

در طول آن زمان،

genomics and computing were coming of age.

ژنومیک و محاسبات در حال رشد بودند.

And I went on to do my masters

و من برای کارشناسی ارشدم سراغِ

combining biology and computers.

ترکیب زیست و کامپیوتر رفتم.

During that time,

در آن زمان،

I worked at Los Alamos National Lab

آزمایشگاه ملی «لس آلاموس» کار می‌کردم،

in the theoretical biology and biophysics group.

در گروه بیولوژی نظری و بیوفیزیک

And it was there I had my first encounter with the supercomputer,

و آنجا بود که برای اولین بار با ابرکامپیوترها مواجه شدم.

and my mind was blown.

واقعا شگفت‌آور بود.

With the power of supercomputing,

با قدرت ابر کامپیوترها

which is basically thousands of connected PCs on steroids,

که اساسا هزاران کامپیوتر هستند که به هم متصل شده‌اند،

we were able to uncover the complexities of influenza and hepatitis C.

توانستیم پرده از پیچیدگی آنفولانزا و هپاتیت C برداریم.

And it was during this time that I saw the power

و در این زمان بود که توانستم قدرت

of using computers and biology combined, for humanity.

استفاده همزمان بیولوژی و کامپیوتر، را برای انسانیت ببینم.

And I wanted this to be my career path.

و خواستم که این مسیر شغلی من باشد.

So, since 1999,

پس از سال ۱۹۹۹ُ،

I've spent the majority of my scientific career

عمده ی مسیر علمی من

in very high-tech labs,

در آزمایشگاه‌های خیلی پیشرفته‌ای

surrounded by really expensive equipment.

بوده که با تجهیزات واقعا گران احاطه شده است.

So many ask me

خیلی‌ها از من می‌پرسند

how and why do I work for farmers in Africa.

چطور و چرا برای کشاورزان در آفریقا کار می‌کنم؟

Well, because of my computing skills,

خب، به خاطر توانایی‌های محاسباتی‌ام،

in 2013, a team of East African scientists

در سال ۲۰۱۳ تیمی از دانشمندان آفریقایی

asked me to join the team in the plight to save cassava.

از من خواستند تا به گروهی برای نجات کاساوا ملحق شوم.

Cassava is a plant whose leaves and roots feed 800 million people globally.

برگ‌ها و ریشه‌های کاساوا غذای ۸۰۰ میلیون نفر در دنیا و غذای ۵۰۰ میلیون نفر

And 500 million in East Africa.

را در شرق آفریقا را تامین می‌کند.

So that's nearly a billion people

پس نزدیک یک میلیارد نفر

relying on this plant for their daily calories.

برای تامین انرژی روزانه خویش به این گیاه وابسته‌اند.

If a small-scale family farmer has enough cassava,

اگر یک کشاورز خرده به مقدار کافی کاساوا داشته باشد،

she can feed her family

می‌تواند غذای خانواده‌اش را تامین کند

and she can sell it at the market for important things like school fees,

و آن را در بازار بفروشد و خرج امور مهمی مانند قبض مدرسه،

medical expenses and savings.

هزینه‌های پزشکی را بدهد و پس انداز کند.

But cassava is under attack in Africa.

اما کاساوا در آفریفا در مرض خطر است.

Whiteflies and viruses are devastating cassava.

مگس‌های سفید و ویروس‌ها در حال نابودی کاساوا هستند.

Whiteflies are tiny insects

مگس‌های سفید حشرات ریزی هستند

that feed on the leaves of over 600 plants.

که از برگ بیش از ۶۰۰ گیاه تغذیه می‌کنند.

They are bad news.

آنها خبر بد هستند.

There are many species;

گونه‌های مختلفی دارند:

they become pesticide resistant;

و مقاوم به آفت‌ کش‌ها شده‌اند:

and they transmit hundreds of plant viruses

و صدها نوع ویروس گیاهی را منتقل می‌کنند.

that cause cassava brown streak disease

که باعث بیماری رگه قهوه‌ای می‌شود

and cassava mosaic disease.

و همچنین بیماری موزاییک کاساوا.

This completely kills the plant.

که این یکی گیاه را کامل نابود می‌کند.

And if there's no cassava,

و اگر کاساوایی نباشد،

there's no food or income for millions of people.

هیچ غذا یا درآمدی برای میلیون‌ها نفر نیست.

It took me one trip to Tanzania

باید یک سفر به تانزانیا می‌رفتم

to realize that these women need some help.

تا بفهمم این زنان به کمک نیاز دارند.

These amazing, strong, small-scale family farmers,

این خانواده شگفت‌انگیز و قوی از خرده کشاورزان،

the majority women,

که اکثریت، زن هستند

are doing it rough.

این کار پر زحمت را انجام می‌دهند.

They don't have enough food to feed their families,

آنها غذای کافی برای تغذیه خانواده خود ندارند

and it's a real crisis.

و این بحران واقعی است.

What happens is

اتفاقی که می‌افتد این است که

they go out and plant fields of cassava when the rains come.

آنها هنگام بارش باران بیرون می‌روند و گیاه کاساو را می‌کارند.

Nine months later,

نه ماه بعد،

there's nothing, because of these pests and pathogens.

به دلیل این آفات و عوامل بیماری‌زا هیچ چیز وجود ندارد.

And I thought to myself,

خب با خودم گفتم،

how in the world can farmers be hungry?

چطور می‌شود که کشاورزان گرسنه باشند؟

So I decided to spend some time on the ground

پس تصمیم گرفتم زمانی را روی زمین

with the farmers and the scientists

با کشاورزان و دانشمندان بگذرانم

to see if I had any skills that could be helpful.

تا ببینم آیا مهارتی دارم که بتواند به آنها کمک کند؟

The situation on the ground is shocking.

زیرا اوضاع تکان‌دهنده است.

The whiteflies have destroyed the leaves that are eaten for protein,

مگس‌های سفید برگ‌هایی که برای پروتئین‌شان مصرف می‌شوند را از بین برده بودند،

and the viruses have destroyed the roots that are eaten for starch.

و ویروس‌ها ریشه‌هایی را که برای نشاسته مصرف می‌شوند.

An entire growing season will pass,

و کل فصل رشد خواهد گذشت

and the farmer will lose an entire year of income and food,

و کشاورزان یک سال کامل غذا و درآمد را از دست خواهند داد،

and the family will suffer a long hunger season.

و خانواده از یک فصل طولانی گرسنگی رنج خواهد برد.

This is completely preventable.

چیزی که کاملا قابل پیش گیری است.

If the farmer knew

اگر کشاورز بداند

what variety of cassava to plant in her field,

کدام نوع کاساوا رادر زمین خود بکارد،

that was resistant to those viruses and pathogens,

گونه‌ای که به ویروس‌ها و پاتوژن‌ها مقاوم باشد،

they would have more food.

در نتیجه غذای بیشتری خواهند داشت.

We have all the technology we need,

ما همه تکنولوژی که لازم هست را داریم،

but the knowledge and the resources

اما دانش و منابع

are not equally distributed around the globe.

به طور یکسان در جهان پخش نشده است.

So what I mean specifically is,

چیزی که خصوصا منظورم هست این است که

the older genomic technologies

تکنولوژی ژنومیک قدیمی‌تری که

that have been required to uncover the complexities

برای حل پیچیدگی

in these pests and pathogens --

در این آفات و بیماری‌زاها -- مورد نیاز است.

these technologies were not made for sub-Saharan Africa.

این تکنولوژی‌ها برای جنوب صحرای آفریقا ساخته نشده است.

They cost upwards of a million dollars;

آنها بیش از یک میلیون دلار هزینه دارند:

they require constant power

که قدرت ثابت

and specialized human capacity.

وظرفیت‌های تخصصی انسانی را می‌طلبند.

These machines are few and far between on the continent,

این ماشین‌ها معدود و دور از قاره هستند،

which is leaving many scientists battling on the front lines no choice

طوری که دانشمندانی که در صف اول مبارزه هستند گزینه ای جز ارسال

but to send the samples overseas.

نمونه‌ها به آن سوی آب‌ها ندارند.

And when you send the samples overseas,

زمانی که نمونه‌ها را به آن طرف مرزها ارسال می‌کنید،

samples degrade, it costs a lot of money,

نمونه‌ها افت کیفیت پیدا می‌کنند مقدار زیادی پول خرج می‌شود،

and trying to get the data back over weak internet

و تلاش برای برگرداندن داده‌ها با اینترنت ضعیف

is nearly impossible.

تقریبا ناممکن است.

So sometimes it can take six months to get the results back to the farmer.

درنتیجه گاهی جواب دادن به کشاورزها می‌تواند ۶ ماه طول بکشد،

And by then, it's too late.

و تا آن زمان، خیلی دیر شده است.

The crop is already gone,

این محصول قبلا از بین رفته است.

which results in further poverty and more hunger.

که موجب گرسنگی و فقر بیشتر می‌شود.

We knew we could fix this.

ما می‌دانستیم می‌توانیم این را درست کنیم.

In 2017,

در ۲۰۱۷،

we had heard of this handheld, portable DNA sequencer

ما راجع به روش توالی‌یاب دستی DNA شنیده بودیم

called an Oxford Nanopore MinION.

که نانو منفذ مینیون اکسفورد نامیده می‌شد.

This was being used in West Africa to fight Ebola.

در آفریقای غربی برای مبارزه با ابولا استفاده می‌شد.

So we thought:

خب ما فکر کردیم

Why can't we use this in East Africa to help farmers?

چرا نتوانیم در آفریقای شرقی برای کمک به کشاورزها از آن استفاده کنیم؟

So, what we did was we set out to do that.

بنابراین کاری که کردیم این بود این کار را انجام دهیم.

At the time, the technology was very new,

در آن زمان، این تکنولوژی خیلی جدید بود،

and many doubted we could replicate this on the farm.

و بسیاری شک داشتند بتوانیم در مزرعهٔ‌ها هم از آن استفاده کنیم.

When we set out to do this,

زمانی که برای انجام این کار آماده شدیم.

one of our "collaborators" in the UK

یکی از همکاران ما در انگلستان

told us that we would never get that to work in East Africa,

به ما گفت که هرگز در شرق آفریقا آن را نخواهیم داشت،

let alone on the farm.

چه برسد به یک مزرعه،

So we accepted the challenge.

بنابراین ما این چالش را قبول کردیم.

This person even went so far as to bet us two of the best bottles of champagne

این شخص حتی تا آنجا پیش رفت که ۲ تا از بهترین بطری‌های شامپاین را شرط بست

that we would never get that to work.

که ما هرگزموفق نخواهیم شد.

Two words:

دو کلمه:

pay up.

ما بردیم.

(Laughter)

(خنده حضار)

(Applause)

(تشویق حضار)

Pay up, because we did it.

ما بردیم، چون این کار را کردیم.

We took the entire high-tech molecular lab

ما تمام آن آزمایشگاه مولکولی پیشرفته را

to the farmers of Tanzania, Kenya and Uganda,

برای کشاورزان تانزانیا، کنیا و اوگاندا بردیم

and we called it Tree Lab.

و اسم آن را آزمایشگاه درختی گذاشتیم.

So what did we do?

خب، ما چه کار کردیم؟

Well, first of all, we gave ourselves a team name --

اول برای تیممان یک اسم انتخاب کردیم--

it's called the Cassava Virus Action Project.

آن پروژه اقدام کاساوا ویروس نامیده شد.

We made a website,

وب سایت ساختیم.

we gathered support from the genomics and computing communities,

حمایت‌هایی از جوامع ژنومیک و محاسباتی جلب کردیم.

and away we went to the farmers.

و سپس به سمت کشاورزان رفتیم.

Everything that we need for our Tree Lab

هرچیزی که برای آزمایشگاه درختی نیاز بود

is being carried by the team here.

در اینجا توسط تیمی انجام می‌شود.

All of the molecular and computational requirements needed

تمام الزامات مولکولی و محاسیاتی مورد نیاز

to diagnose sick plants is there.

برای تشخیص گیاه بیمار آنجا است.

And it's actually all on this stage here as well.

و در واقع همه این‌ها در این مرحله هستند.

We figured if we could get the data closer to the problem,

ما فهمیدیم اگر بتوانیم داده را به مشکل و کشاورز

and closer to the farmer,

نزدیک‌تر کنیم.

the quicker we could tell her what was wrong with her plant.

سریع‌تر می‌توانیم به او بگوییم گیاه چه مشکلی دارد.

And not only tell her what was wrong --

و نه تنها بگوییم چه مشکلی وجود دارد--

give her the solution.

راه حل را هم به او بدهیم.

And the solution is,

و راه حل این است که

burn the field and plant varieties

که گیاهان و گونه‌های گیاهی

that are resistant to the pests and pathogens she has in her field.

را که نسبت به آفات و پاتوژن‌های مقاومی که او اینجا دارد، بسوزاند.

So the first thing that we did was we had to do a DNA extraction.

پس اولین کاری که کردیم این بود که باید DNA را استخراج می‌کردیم.

And we used this machine here.

و از دستگاهی در اینجا استفاده کردیم

It's called a PDQeX,

که PDQEX نامیده می‌شد.

which stands for "Pretty Damn Quick Extraction."

مخفف "کاملا استخراج سریع" است.

(Laughter)

(خنده حضار)

I know.

می‌دانم.

My friend Joe is really cool.

دوست من جو خیلی جالب است.

One of the biggest challenges in doing a DNA extraction

یکی از بزرگ ترین چالش‌ها در انجام استخراج DNA این است

is it usually requires very expensive equipment,

که معمولا به تجهیزات بسیار گران قیمت نیاز دارد.

and takes hours.

ساعت‌ها طول می‌کشد.

But with this machine,

اما با این ماشین

we've been able to do it in 20 minutes,

قادر بوده‌ایم این کار را در عرض ۲۰ دقیقه انجام دهیم،

at a fraction of the cost.

تنها کسری از این هزینه.

And this runs off of a motorcycle battery.

و از یک باتری موتورسیکلت نیرو می‌گیرد.

From there, we take the DNA extraction and prepare it into a library,

از آنجا، ما DNA را استخراج می‌کنیم و آن را در کتابخانه‌ای قرار می‌دهیم

getting it ready to load on

تا برای بار گذاری

to this portable, handheld genomic sequencer,

روی توالی‌یاب ژنومی قابل حمل، دستی آماده شود

which is here,

که اینجا است.

and then we plug this into a mini supercomputer,

و بعد آن را به یک ابر رایانه کوچک وصل می‌کنیم،

which is called a MinIT.

که مین-آی‌تی نامیده می‌شود.

And both of these things are plugged into a portable battery pack.

هر دوی این چیزها به یک بسته باتری قابل حمل وصل شده‌اند.

So we were able to eliminate

بنابراین ما قادر به حذف

the requirements of main power and internet,

الزامات قدرت اصلی و اینترنت هستیم،

which are two very limiting factors on a small-scale family farm.

که دو عامل محدود کننده در یک مزرعه خانوادگی در مقیاس کوچک هستند.

Analyzing the data quickly can also be a problem.

تحلیل داده‌ها به سرعت می‌تواند مشکل باشد.

But this is where me being a computational biologist came in handy.

اما اینجاست که زیست شناس محاسباتی بودنم به درد می خورد.

All that gluing of dead plants,

نمام آن به گیاهان مرده و

and all that measuring,

و همه آن اندازه گیری‌ها

and all that computing

و همه آن محاسبات

finally came in handy in a real-world, real-time way.

سرانجام در دنیای واقعی، زمان واقعی به دست آمد.

I was able to make customized databases

من توانستم پایگاه داده‌های سفارشی بسازم

and we were able to give the farmers results in three hours

و توانستیم نتیجه را در عرض ۳ ساعت

versus six months.

به جای ۶ ماه به کشاورزها دهیم.

(Applause)

(تشویق)

The farmers were overjoyed.

کشاورزان در پوست خود نمی‌گنجیدند.

So how do we know that we're having impact?

خب، چطور فهمیدیم که موثر بوده‌ایم؟

Nine moths after our Tree Lab,

نه ماه پس از این که آزمایشگاه درخت ما

Asha went from having zero tons per hectare

آشا از صفر تن در هکتار

to 40 tons per hectare.

به ۴۰ تن در هر هکتار رسید.

She had enough to feed her family

علاوه بر غذای کافی برای خانواده‌اش،

and she was selling it at the market,

آن را به بازار عرضه می کرد،

and she's now building a house for her family.

و الان در حال ساخت خانه برای خانواده‌اش است.

Yeah, so cool.

بله، خیلی جالب است.

(Applause)

(تشویق)

So how do we scale Tree Lab?

حال معیار در آزمایشگاه درخت چگونه است؟

The thing is,

مساله این است،

farmers are scaled already in Africa.

که کشاورزان در حال حاضر در آفریقا مقیاس بندی می‌شوند.

These women work in farmer groups,

این زنان در گروه‌های کشاورزی کار می‌کنند،

so helping Asha actually helped 3,000 people in her village,

بنابراین کمک به آشا در واقع به ۳۰۰۰ نفردر روستای او کمک کرد،

because she shared the results and also the solution.

چون او نتیجه و همچنین راه حل را به اشتراک گذاشت.

I remember every single farmer I've ever met.

من تک تک کشاورزهایی را که دیده‌ام به یاد دارم.

Their pain and their joy

رنج و شادی آنها

is engraved in my memories.

در ذهنم حک شده است.

Our science is for them.

دانش ما برای آن‌ها است.

Tree Lab is our best attempt to help them become more food secure.

آزمایشگاه درخت بهترین تلاش ما برای کمک به آنها برای تامین امنیت غذایی بیشتر است.

I never dreamt

هیچ وقت فکر نمی‌کردم

that the best science I would ever do in my life

که بهترین علمی که در زندگی‌ام انجام می‌دهم

would be on that blanket in East Africa,

روی آن پتو در شرق آفریقا باشد.

with the highest-tech genomic gadgets.

با پیشرفته‌ترین ابزارهای تکنولوژی ژنومی.

But our team did dream

اما تیم ما این رویا را داشت

that we could give farmers answers in three hours versus six months,

که بتوانیم به کشاورزان در عرض سه ساعت عوض شش ماه پاسخ دهیم.

and then we did it.

و بعد ما انجامش دادیم

Because that's the power of diversity and inclusion in science.

چون که این قدرت تنوع و فراگیری در علوم است.

Thank you.

ممنونم.

(Applause)

(تشویق)

(Cheers)

(تحسین حضار)