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

번역: JungJae Lee 검토: Jihyeon J. Kim

I get out of bed for two reasons.

저는 두 가지 목표를 위해 일합니다.

One, small-scale family farmers need more food.

하나는 소규모 가족 농부들에게 식량이 더 필요하다는 사실입니다.

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

2019년에도 사람을 먹여 살리는 농부들이 굶주린다는 건 믿기 어렵죠.

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

두 번째는 과학이 더욱더 폭넓고 다양해져야 한다는 사실입니다.

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

지구에서 가장 어려운 문제를 풀고자 한다면

like food insecurity for the millions living in extreme poverty,

가령 극심하게 가난한 수백만의 사람이 겪는 식량 부족을 해결하려면

it's going to take all of us.

과학자 모두가 나서야 하기 때문입니다.

I want to use the latest technology

저는 최신 기술 뿐만 아니라

with the most diverse and inclusive teams on the planet

세계에서 가장 폭넓고 다양한 팀과 함께

to help farmers have more food.

농부들이 더 많은 식량을 생산하게끔 돕고 싶습니다.

I'm a computational biologist.

저는 컴퓨터 생물학자입니다.

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

네, 그게 대체 무엇이고 어떻게 굶주림을 해결할 수 있을까요?

Basically, I like computers and biology

기본적으로 저는 컴퓨터와 생물학을 좋아하고

and somehow, putting that together is a job.

어쩌다 보니 직업으로 그 둘을 합치게 되었습니다.

(Laughter)

(웃음)

I don't have a story

어릴 적부터

of wanting to be a biologist from a young age.

생물학자가 되겠다고 마음먹은 것은 아니었습니다.

The truth is, I played basketball in college.

사실은 대학에서 농구를 했습니다.

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

당시 받던 재정 지원 프로그램의 일환으로 근로 장학생 직업이 필요했습니다.

So one random day,

그러던 어느 날,

I wandered to the nearest building to my dorm room.

전 기숙사 가장 근처에 있던 건물에서 서성이고 있었습니다.

And it just so happens it was the biology building.

그리고 그 건물이 우연하게도 생물학관 건물이었습니다.

I went inside and looked at the job board.

안으로 들어가 구인란을 뒤져 보았습니다.

Yes, this is pre-the-internet.

네, 아직 인터넷이 없던 시절이었습니다.

And I saw a three-by-five card

그리고 조그마한 카드에

advertising a job to work in the herbarium.

식물 표본실에 일거리가 있다는 광고를 봤습니다.

I quickly took down the number,

재빨리 거기 있던 번호를 적었고

because it said "flexible hours,"

카드에 “시간 조절 가능”이라 쓰여 있었기 때문에

and I needed that to work around my basketball schedule.

제 농구 시간표에 맞추기에 좋겠다고 생각했습니다.

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

당장 도서관으로 달려가 도대체 식물표본실이 뭔지부터 찾아봤습니다.

(Laughter)

(웃음)

And it turns out

그리고 알고 보니

an herbarium is where they store dead, dried plants.

식물표본실은 죽고 말라붙은 식물을 저장하는 장소였습니다.

I was lucky to land the job.

운 좋게도 직업을 얻었습니다.

So my first scientific job

저의 첫 번째 과학자로서의 일은

was gluing dead plants onto paper for hours on end.

죽은 식물을 몇 시간이고 종이 위에 붙이는 일이었습니다.

(Laughter)

(웃음)

It's so glamorous.

굉장히 화려하지요.

This is how I became a computational biologist.

제가 컴퓨터 생물학자가 된 계기입니다.

During that time,

당시는

genomics and computing were coming of age.

유전체학과 컴퓨팅이 막 성숙하던 시기였습니다.

And I went on to do my masters

때문에 저는 석사 학위로

combining biology and computers.

생물학과 컴퓨터를 조합했습니다.

During that time,

그 동안,

I worked at Los Alamos National Lab

로스앨러모스 국립 연구소에서

in the theoretical biology and biophysics group.

이론생물학과 생물물리학 팀에서 일했습니다.

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

그곳에서 저는 처음으로 슈퍼컴퓨터를 접했고

and my mind was blown.

굉장히 놀랐습니다.

With the power of supercomputing,

슈퍼컴퓨터는 기본적으로

which is basically thousands of connected PCs on steroids,

근육 강화제를 복용하는 수 천대의 컴퓨터를 하나로 연결한 것 같았고

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

그 능력을 이용해 인플루엔자와 C형 간염의 복잡한 특징을 분석할 수 있었습니다.

And it was during this time that I saw the power

그 시기 저는 정말 강력한 힘과

of using computers and biology combined, for humanity.

컴퓨터와 생물학의 조합이 인류에게 기여할 수 있는 가능성을 보았습니다.

And I wanted this to be my career path.

그래서 그 길이 저의 진로로 이어지길 원했습니다.

So, since 1999,

1999년부터

I've spent the majority of my scientific career

저는 제 과학자 커리어 대부분을

in very high-tech labs,

고성능 첨단 기술 연구실에서

surrounded by really expensive equipment.

엄청나게 비싼 장비에 둘러싸여 보냈습니다.

So many ask me

정말 많은 분이 묻습니다.

how and why do I work for farmers in Africa.

어쩌다가 아프리카의 농부들을 위해 일하게 되었는지

Well, because of my computing skills,

그건 저의 컴퓨팅 기술 때문입니다.

in 2013, a team of East African scientists

2013년 동아프리카 과학자팀에서

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

카사바를 살리는 데 곤경을 겪고 있다고 팀과 함께 일하자고 제안했습니다.

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

카사바는 잎사귀와 뿌리로 지구상 약 8억에 해당하는 인구를 먹여 살리는 식물입니다.

And 500 million in East Africa.

그리고 그 중 5억 명은 동아프리카 사람입니다.

So that's nearly a billion people

따라서 거의 10억 명의 인구가

relying on this plant for their daily calories.

하루하루 살기 위한 에너지원으로 그 식물이 필요합니다.

If a small-scale family farmer has enough cassava,

소규모 농부 가족이 카사바를 충분히 수확하면

she can feed her family

어머니가 가족에게 먹이고

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

남은 건 장터에 팔아 학비처럼 중요한 데 사용하고

medical expenses and savings.

의료비를 대거나 저축을 할 수 있습니다.

But cassava is under attack in Africa.

하지만 아프리카에서 카사바가 공격 받고 있습니다.

Whiteflies and viruses are devastating cassava.

가루이와 바이러스가 카사바에 엄청난 손상을 가합니다.

Whiteflies are tiny insects

가루이는 아주 작은 곤충으로

that feed on the leaves of over 600 plants.

600종류가 넘는 식물의 잎을 먹어 치웁니다.

They are bad news.

몹시 나쁜 소식이죠.

There are many species;

다양한 종이 있는 데다가

they become pesticide resistant;

살충제에 면역이 생기고

and they transmit hundreds of plant viruses

수백 가지나 되는 식물 바이러스를 옮겨

that cause cassava brown streak disease

카사바 갈색줄병과

and cassava mosaic disease.

카사바 모자이크병을 일으킵니다.

This completely kills the plant.

이 질병은 카사바를 완전히 죽입니다.

And if there's no cassava,

그리고 카사바가 없으면

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

수백만의 사람이 굶고 빈곤해집니다.

It took me one trip to Tanzania

탄자니아에 한 번 가는 것으로도,

to realize that these women need some help.

이 여인들에게 정말로 도움이 필요하다는 걸 느낄 수 있었죠.

These amazing, strong, small-scale family farmers,

이 놀랍고 강인한, 소규모 농부 가족은

the majority women,

대부분 여성이고

are doing it rough.

무척 힘들게 살고 있었습니다.

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

가족을 먹일 식량이 충분하지 않아서

and it's a real crisis.

심각한 위기를 겪고 있었습니다.

What happens is

무슨 일이 벌어지냐 하면

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

비가 오면 밖으로 나가 들판에 카사바를 심습니다.

Nine months later,

하지만 아홉 달이 지났는데

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

병충해와 병원균이 쓸고 지나가 아무것도 남은 게 없습니다.

And I thought to myself,

이런 생각이 들었습니다.

how in the world can farmers be hungry?

세상에 어떻게 농부들이 굶을 수 있는 거야?

So I decided to spend some time on the ground

그래서 현장에서 문제를 들춰 보기로 했습니다.

with the farmers and the scientists

농부와 과학자들과 함께

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

제 능력으로 어떻게 하면 도와줄 수 있을지 고민했습니다.

The situation on the ground is shocking.

상황은 충격적이었습니다.

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

가루이가 단백질을 섭취하기 위해 잎을 파괴하고

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

바이러스는 탄수화물을 얻기 위해 뿌리를 파괴하고 있었습니다.

An entire growing season will pass,

카사바의 성장기가 모두 지나

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

농부들은 그 해를 나기 위한 수입과 식량을 모조리 잃고

and the family will suffer a long hunger season.

온 가족이 긴 보릿고개 내내 굶주립니다.

This is completely preventable.

충분히 예방할 수 있는 사태입니다.

If the farmer knew

만약 농부가

what variety of cassava to plant in her field,

어떤 종류의 카사바를 땅에 심어야 하는지 알고

that was resistant to those viruses and pathogens,

그 종류의 카사바가 바이러스와 병원균에 저항한다면

they would have more food.

충분히 더 많은 식량을 얻을 수 있습니다.

We have all the technology we need,

우리에겐 필요한 모든 기술이 있습니다.

but the knowledge and the resources

하지만 지식과 자원은

are not equally distributed around the globe.

전 세계에 균등하게 분배되지 않습니다.

So what I mean specifically is,

저에게 구체적으로 필요했던 것은

the older genomic technologies

병충해와 병원균의 특성을

that have been required to uncover the complexities

분석하는데 필요한 기존에 이미 개발된

in these pests and pathogens --

유전체 기술이었는데

these technologies were not made for sub-Saharan Africa.

이 기술은 사하라 사막 이남 아프리카 지역에서 사용하도록 만든 건 아니었습니다.

They cost upwards of a million dollars;

가격이 백만 달러를 넘는 데다가

they require constant power

지속해서 전력을 공급해야 하고

and specialized human capacity.

전문가가 필요했습니다.

These machines are few and far between on the continent,

장치가 극히 드물고 다른 대륙에 있어서

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

현장에서 고생하는 많은 과학자가 바다 너머로

but to send the samples overseas.

샘플을 보내는 수밖에 없었습니다.

And when you send the samples overseas,

그리고 샘플을 바다 너머로 보내면

samples degrade, it costs a lot of money,

샘플의 상태가 안 좋아지고 비용도 많이 드는 데다가

and trying to get the data back over weak internet

연구 데이터를 아프리카의 취약한 인터넷 회선으로 받기가

is nearly impossible.

거의 불가능했습니다.

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

때문에 연구 결과를 받아 농부에게 알려주는 데 여섯 달이 걸릴 수 있습니다.

And by then, it's too late.

그리고 그때쯤이면 상황은 너무 늦습니다.

The crop is already gone,

농작물이 이미 죽어

which results in further poverty and more hunger.

큰 궁핍과 굶주림만 남습니다.

We knew we could fix this.

이 문제를 풀 수 있다는 걸 알고 있었습니다.

In 2017,

2017년

we had heard of this handheld, portable DNA sequencer

손바닥만한 휴대용 DNA 염기서열분석기가 나왔다는 소식을 들었습니다.

called an Oxford Nanopore MinION.

옥스포드 나노포어 미니언 (Oxford Nanopore MinION)이란 장치였습니다.

This was being used in West Africa to fight Ebola.

서아프리카에서 에볼라 바이러스에 대항하는 데 이 장치를 사용했습니다.

So we thought:

저희는 생각했습니다.

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

동아프리카 농부를 돕는 데 이 장치를 사용해보면 어떨까?

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

그래서 시도해보기로 했습니다.

At the time, the technology was very new,

당시 굉장히 신기술이었고

and many doubted we could replicate this on the farm.

많은 사람이 그 장치를 농장용으로 개량하기 힘들 거라 생각했습니다.

When we set out to do this,

심지어 우리와 함께 일하던

one of our "collaborators" in the UK

영국의 "협력자" 한 분이

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

농장용으로 개량하기는 고사하고 동아프리카에서 쓰지도 못할 거라

let alone on the farm.

장담한 적이 있었죠.

So we accepted the challenge.

저희는 도전을 받아들였습니다.

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

그분은 상당히 값진 샴페인을 무려 두 병이나 거셨습니다.

that we would never get that to work.

저희가 절대로 해내지 못한다는 데 말이죠.

Two words:

두 마디만 하겠습니다.

pay up.

샴페인 가져오세요.

(Laughter)

(웃음)

(Applause)

(박수)

Pay up, because we did it.

가져오세요. 우리가 해냈으니까요.

We took the entire high-tech molecular lab

첨단 분자 연구소 하나를 통째로

to the farmers of Tanzania, Kenya and Uganda,

탄자니아와 케냐 그리고 우간다의 농부에게 선보였고

and we called it Tree Lab.

그걸 트리 연구소(Tree lab)라 이름 붙였습니다.

So what did we do?

그걸로 뭘 했을까요?

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

가장 먼저, 우리 팀에 이름을 붙였습니다.

it's called the Cassava Virus Action Project.

카사바 바이러스 액션 프로젝트입니다.

We made a website,

홈페이지를 만들고

we gathered support from the genomics and computing communities,

유전체학과 컴퓨팅 커뮤니티로부터 도움을 받아

and away we went to the farmers.

그 도움을 농부들에게 전했습니다.

Everything that we need for our Tree Lab

트리 연구소에서 필요로한 모든 자료를

is being carried by the team here.

현지에서 조달하고 있습니다.

All of the molecular and computational requirements needed

바이러스에 시달리는 식물을 분석하기 위해 필요한 모든 표본과

to diagnose sick plants is there.

컴퓨터 계산에 필요한 자료가 여기 있었습니다.

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

이게 현 단계에서 실질적으로 필요한 전부였습니다.

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

우리가 만약 문제에 인접한 자료를 얻고

and closer to the farmer,

농부에게 인접한 자료를 얻을 수 있다면

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

나무에 어떤 문제가 있는지 더 빨리 말해 줄 수 있으리라 판단했습니다.

And not only tell her what was wrong --

무엇이 문제인지 말해줄 뿐만 아니라

give her the solution.

대책까지도 알려줄 수 있으리라 생각했습니다.

And the solution is,

그 대책은

burn the field and plant varieties

병에 시달리는 들판을 불태워버리고 변종들을 심어서

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

들판에 있는 병충해와 병원균에 저항하게끔 하는 것이었습니다.

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

그래서 먼저 DNA 추출을 해야 했습니다.

And we used this machine here.

추출을 위해 이 장치를 사용했습니다.

It's called a PDQeX,

이건 피디큐이엑스(PDQeX)라는 장치로

which stands for "Pretty Damn Quick Extraction."

‘엄청 겁나 빠른 추출' (Pretty Damn Quick Extraction)의 약자입니다.

(Laughter)

(웃음)

I know.

그래요.

My friend Joe is really cool.

제 친구 조는 정말 쿨하죠.

One of the biggest challenges in doing a DNA extraction

DNA를 추출하는데 가장 큰 난관 하나는

is it usually requires very expensive equipment,

추출에 일반적으로 굉장히 비싼 장비가 필요하고

and takes hours.

시간이 많이 든다는 점입니다.

But with this machine,

하지만 이 장치를 사용해서

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

20분 안에 하게 되었고,

at a fraction of the cost.

비용도 일부분밖에 들지 않았습니다.

And this runs off of a motorcycle battery.

게다가 이 장치는 오토바이 배터리로 작동합니다.

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

여기서 우리는 DNA 추출기를 가지고 도서관에 가져가

getting it ready to load on

손바닥 크기의 휴대용

to this portable, handheld genomic sequencer,

유전자 염기서열분석기로 전송할 준비를 합니다.

which is here,

여기 있죠.

and then we plug this into a mini supercomputer,

그리고 소형 슈퍼컴퓨터에 연결하는데

which is called a MinIT.

이 컴퓨터는 미닛(MinIT)이라 합니다.

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

그리고 장치를 모두 휴대용 배터리 팩에 연결합니다.

So we were able to eliminate

이렇게 휴대용 배터리로 연결해야

the requirements of main power and internet,

주 전력과 인터넷 없이도 진행할 수 있는데

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

소규모 가족 농장에서는 전력과 인터넷을 안정적으로 사용하기 어렵기 때문입니다.

Analyzing the data quickly can also be a problem.

정보를 빠르게 분석하는 것은 되려 문제를 야기할 수 있습니다.

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

하지만 여기에 컴퓨터 생물학자인 저의 역할이 유용해지죠.

All that gluing of dead plants,

죽은 식물을 풀로 붙이고

and all that measuring,

그 모든 걸 측정하고

and all that computing

컴퓨터로 계산하는 이 모든 일에서 시작해

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

비로소 이렇게 실제 세계와 현재에 필요한 능력을 발휘합니다.

I was able to make customized databases

제 능력으로 데이터베이스를 현지 상황에 맞춰

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

농부들에게 필요한 정보를 제공하는 데 여섯 달을

versus six months.

세 시간으로 단축할 수 있었습니다.

(Applause)

(박수)

The farmers were overjoyed.

농부들은 무척 기뻐했습니다.

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

우리가 농부들에게 제공한 결과는 어떻게 확인 할 수 있었을까요?

Nine moths after our Tree Lab,

트리 연구소를 세우고 아홉 달 뒤

Asha went from having zero tons per hectare

아샤라는 농부는 약 만 제곱미터에서 하나도 수확하지 못하던 카사바를

to 40 tons per hectare.

40톤이나 수확했습니다.

She had enough to feed her family

그녀는 가족을 먹이고

and she was selling it at the market,

시장에 팔기 충분한 식량을 수확해

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

이제 가족을 위한 집을 짓고 있습니다.

Yeah, so cool.

맞아요, 굉장히 멋지죠.

(Applause)

(박수)

So how do we scale Tree Lab?

트리 연구소를 어떻게 더 넓게 적용할 수 있을까요?

The thing is,

재미있는 점은

farmers are scaled already in Africa.

아프리카 농부들이 이미 이걸 하고 있다는 점입니다.

These women work in farmer groups,

이 여인들은 농부 집단으로 일을 하며

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

결과물뿐 아니라 해결책도 공유했기 때문에

because she shared the results and also the solution.

아샤를 돕는 것은 실제로 마을의 3,000명을 돕는 것과 같았죠.

I remember every single farmer I've ever met.

저는 제가 만난 농부를 한 분 한 분 다 기억합니다.

Their pain and their joy

그 고통과 기쁨을

is engraved in my memories.

제 마음속에 새겼습니다.

Our science is for them.

우리의 과학은 그들을 위한 것입니다.

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

트리 연구소는 농부들의 식량 문제를 해결하기 위해 저희가 노력한 최선의 시도였습니다.

I never dreamt

꿈에도 생각해 보지 못했습니다.

that the best science I would ever do in my life

제 인생에서 가장 발전된 과학으로

would be on that blanket in East Africa,

동아프리카의 넓은 땅에 나가

with the highest-tech genomic gadgets.

최첨단 유전체 장치를 사용하게 될 것이라 말이죠.

But our team did dream

하지만 우리 팀은

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

농부들에게 해결책을 여섯 달이 아닌 세 시간 만에 제공하겠다는 꿈을 꿨고,

and then we did it.

해냈습니다.

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

그것이 바로 과학을 폭넓고 다양하게 사용할 때 나오는 힘입니다.

Thank you.

감사합니다.

(Applause)

(박수)

(Cheers)

(갈채)