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

Vertaald door: Rik Delaet Nagekeken door: Peter van de Ven

I get out of bed for two reasons.

Twee redenen halen me uit bed.

One, small-scale family farmers need more food.

Ten eerste, kleine familieboeren hebben meer voedsel nodig.

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

Het is te gek dat in 2019 de boeren die ons voeden honger lijden.

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

Ten tweede, omdat wetenschap meer divers en inclusief moet zijn.

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

Als we de grootste problemen op de planeet willen oplossen,

like food insecurity for the millions living in extreme poverty,

zoals voedselonzekerheid

voor de miljoenen mensen die in extreme armoede leven,

it's going to take all of us.

hebben we iedereen nodig.

I want to use the latest technology

Ik wil de nieuwste technologie gebruiken

with the most diverse and inclusive teams on the planet

met de meest diverse en inclusieve teams op de planeet

to help farmers have more food.

om landbouwers aan meer voedsel te helpen.

I'm a computational biologist.

Ik ben een computationele bioloog.

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

Ik weet het --

wat is dat en hoe gaat dat de honger uit de wereld helpen?

Basically, I like computers and biology

Simpel gezegd hou ik van computers en biologie

en op de een of andere manier vormt dat samen een beroep.

and somehow, putting that together is a job.

(Laughter)

(Gelach)

I don't have a story

Ik ben niet iemand

of wanting to be a biologist from a young age.

die al op jonge leeftijd bioloog wou worden.

The truth is, I played basketball in college.

De waarheid is dat ik op de universiteit basketbal speelde.

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

Om het hoofd boven water te houden volgde ik een leerwerktraject.

So one random day,

Op een mooie dag

I wandered to the nearest building to my dorm room.

liep ik het gebouw vlak bij mijn slaapruimte in.

And it just so happens it was the biology building.

Toevallig was dat het biologiegebouw.

I went inside and looked at the job board.

Ik ging binnen en bekeek het bord met werkaanbiedingen.

Yes, this is pre-the-internet.

Ja, dit was van voor het internet.

And I saw a three-by-five card

Ik zag een fiche

advertising a job to work in the herbarium.

die een baan aanbood om te werken in het herbarium.

I quickly took down the number,

Ik noteerde snel het nummer,

because it said "flexible hours,"

omdat er ‘flexibele uren’ stond

and I needed that to work around my basketball schedule.

en dat had ik nodig om het in te passen in mijn basketbalschema.

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

Ik haastte me naar de bibliotheek om te weten wat een herbarium was.

(Laughter)

(Gelach)

And it turns out

Het blijkt

an herbarium is where they store dead, dried plants.

dat ze in een herbarium dode, gedroogde planten bewaren.

I was lucky to land the job.

Het lukte me om de baan te krijgen.

So my first scientific job

Mijn eerste wetenschappelijke werk

was gluing dead plants onto paper for hours on end.

bestond in urenlang dode planten op papier plakken.

(Laughter)

(Gelach)

It's so glamorous.

Het is zo glamoureus.

This is how I became a computational biologist.

Zo werd ik computationele bioloog.

During that time,

In die tijd

genomics and computing were coming of age.

werden genomica en computers volwassen.

And I went on to do my masters

Ik ging mijn masters doen

combining biology and computers.

door combinatie van biologie en computers.

During that time,

Gedurende die tijd

werkte ik bij het Los Alamos National Lab

I worked at Los Alamos National Lab

in the theoretical biology and biophysics group.

in de groep theoretische biologie en biofysica.

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

Daar zag ik voor het eerst een supercomputer

and my mind was blown.

en ik werd erdoor van de sokken geblazen.

With the power of supercomputing,

Met de kracht van supercomputers,

which is basically thousands of connected PCs on steroids,

in feite duizenden met elkaar verbonden pc's op steroïden,

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

konden we de complexiteit van griep en hepatitis C ontrafelen.

And it was during this time that I saw the power

Toen zag ik de kracht

of using computers and biology combined, for humanity.

van de combinatie van computers en biologie voor de mensheid.

And I wanted this to be my career path.

Daar wilde ik mijn carrière van maken.

So, since 1999,

Daarom vertoef ik sinds 1999

I've spent the majority of my scientific career

het grootste deel van mijn wetenschappelijke carrière

in very high-tech labs,

in high-tech laboratoria,

surrounded by really expensive equipment.

omringd door peperdure apparatuur.

So many ask me

Zovelen vragen mij

how and why do I work for farmers in Africa.

hoe en waarom ik voor de boeren in Afrika werk.

Well, because of my computing skills,

Vanwege mijn computervaardigheden

in 2013, a team of East African scientists

vroeg in 2013 een team van Oost-Afrikaanse wetenschappers me

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

om met het team een oplossing te zoeken voor de benarde situatie van cassave.

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

Cassave is een plant

waarvan de bladeren en wortels wereldwijd 800 miljoen mensen voeden --

And 500 million in East Africa.

500 miljoen daarvan in Oost-Afrika.

So that's nearly a billion people

Bijna een miljard mensen

relying on this plant for their daily calories.

doen beroep op deze plant voor hun dagelijkse calorieën.

If a small-scale family farmer has enough cassava,

Als een kleinschalige familieboerin genoeg cassave heeft,

she can feed her family

kan ze haar gezin voeden

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

en het ook nog verkopen op de markt voor belangrijke zaken als schoolgeld,

medical expenses and savings.

medische kosten en spaargeld.

But cassava is under attack in Africa.

Maar cassave wordt bedreigd in Afrika.

Whiteflies and viruses are devastating cassava.

Wittevlieg en virussen verwoesten cassave.

Whiteflies are tiny insects

Wittevlieg zijn kleine insecten

that feed on the leaves of over 600 plants.

die zich voeden met de bladeren van meer dan 600 plantensoorten.

They are bad news.

Ze zijn slecht nieuws.

There are many species;

Er bestaan vele soorten.

they become pesticide resistant;

Ze worden resistent tegen bestrijdingsmiddelen

and they transmit hundreds of plant viruses

en ze verspreiden honderden plantenvirussen

that cause cassava brown streak disease

die cassave bruine-streep-ziekte

and cassava mosaic disease.

en mozaïek-ziekte geven.

This completely kills the plant.

Dat doodt de plant.

And if there's no cassava,

Zonder cassave

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

is er geen voedsel of inkomen voor miljoenen mensen.

It took me one trip to Tanzania

Eén reis naar Tanzania was genoeg

to realize that these women need some help.

om te beseffen dat deze vrouwen hulp nodig hebben.

These amazing, strong, small-scale family farmers,

Deze verbazingwekkende, sterke, kleinschalige familiale boeren,

the majority women,

de meerderheid vrouwen,

are doing it rough.

hebben het zwaar.

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

Ze hebben niet genoeg voedsel om hun gezin te voeden.

and it's a real crisis.

Het is een echte crisis.

What happens is

Dit gebeurt er:

ze leggen velden van cassave aan zodra de regens komen.

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

Nine months later,

Negen maanden later

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

is er niets

door die plagen en ziekteverwekkers.

And I thought to myself,

Ik dacht:

how in the world can farmers be hungry?

hoe kunnen boeren nu honger lijden?

So I decided to spend some time on the ground

Daarom besloot ik er wat tijd door te brengen

with the farmers and the scientists

met de boeren en de wetenschappers

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

om te zien of ik hen kon helpen met mijn kennis.

The situation on the ground is shocking.

De situatie ter plaatse is schokkend.

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

De wittevlieg vernietigde de bladeren die worden gegeten voor het eiwit

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

en de virussen vernietigden de wortels die worden gegeten voor het zetmeel.

An entire growing season will pass,

Een heel groeiseizoen gaat voorbij

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

en de boerin verliest een heel jaar van inkomsten en voedsel

and the family will suffer a long hunger season.

en de familie zal een lange tijd honger lijden.

This is completely preventable.

Dat is volledig te voorkomen.

If the farmer knew

Als de boerin wist

what variety of cassava to plant in her field,

welke soort cassave te planten in haar gebied,

that was resistant to those viruses and pathogens,

een die resistent is tegen die virussen en pathogenen,

they would have more food.

zou ze meer voedsel hebben.

We have all the technology we need,

We hebben alle nodige technologie,

but the knowledge and the resources

maar de kennis en de middelen

are not equally distributed around the globe.

zijn niet gelijk verdeeld over de wereld.

So what I mean specifically is,

Wat ik precies bedoel,

is dat de oudere genomische technologieën

the older genomic technologies

that have been required to uncover the complexities

die nodig zijn om de complexiteit te ontrafelen

in these pests and pathogens --

van deze plagen en pathogenen --

these technologies were not made for sub-Saharan Africa.

die zijn niet ontworpen voor subsaharaans Afrika.

They cost upwards of a million dollars;

Ze kosten meer dan een miljoen dollar,

they require constant power

ze hebben een stroomnet nodig

and specialized human capacity.

en gespecialiseerd menselijk kunnen.

These machines are few and far between on the continent,

Er zijn maar weinig apparaten en ze liggen ver verspreid,

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

wat veel wetenschappers aan het front geen andere keus laat

but to send the samples overseas.

dan om de monsters naar het buitenland te sturen.

And when you send the samples overseas,

Als je de monsters naar het buitenland stuurt,

samples degrade, it costs a lot of money,

degraderen ze, kost het een hoop geld

and trying to get the data back over weak internet

en de data via een zwak internet proberen terug te krijgen

is nearly impossible.

is bijna onmogelijk.

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

Soms duurt het zes maanden

om de resultaten terug bij de boer te krijgen.

And by then, it's too late.

En tegen die tijd is het te laat.

The crop is already gone,

Het gewas is al weg,

which results in further poverty and more hunger.

wat leidt tot meer armoede en honger.

We knew we could fix this.

We wisten dat we dit konden oplossen.

In 2017,

In 2017

we had heard of this handheld, portable DNA sequencer

hadden we gehoord van deze handheld, draagbare DNA-sequenser:

called an Oxford Nanopore MinION.

de Oxford Nanopore MinION.

This was being used in West Africa to fight Ebola.

Hij werd in West-Afrika gebruikt om Ebola te bestrijden.

So we thought:

We dachten:

waarom kunnen we hem in Oost-Afrika niet gebruiken om landbouwers te helpen?

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

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

Dus gingen we het proberen.

At the time, the technology was very new,

Toentertijd, omdat de technologie nog erg nieuw was,

and many doubted we could replicate this on the farm.

twijfelden velen eraan of dat zou werken op de boerderij.

When we set out to do this,

Toen we ermee begonnen,

one of our "collaborators" in the UK

zegde één van onze 'medewerkers' in het Verenigd Koninkrijk

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

dat dat nooit zou lukken in Oost-Afrika,

let alone on the farm.

laat staan op de boerderij.

So we accepted the challenge.

We accepteerden de uitdaging.

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

Deze persoon verwedde zelfs

twee flessen van de beste champagne

that we would never get that to work.

dat we het nooit voor elkaar zouden krijgen.

Two words:

Twee woorden:

pay up.

betaal maar.

(Laughter)

(Gelach)

(Applause)

(Applaus)

Pay up, because we did it.

Betalen, omdat het ons lukte.

We took the entire high-tech molecular lab

We namen het volledige high-tech moleculair lab mee

to the farmers of Tanzania, Kenya and Uganda,

naar de boeren in Tanzania, Kenia en Uganda.

and we called it Tree Lab.

We noemden het Tree Lab.

So what did we do?

Wat hebben we gedaan?

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

Eerst gaven we onszelf een teamnaam --

it's called the Cassava Virus Action Project.

het Cassave Virus Action Project.

We made a website,

We maakten een website,

we gathered support from the genomics and computing communities,

kregen steun van de genomica- en informaticagemeenschappen

and away we went to the farmers.

en gingen op weg naar de boeren.

Everything that we need for our Tree Lab

Alle benodigdheden voor onze Tree Lab

is being carried by the team here.

worden vervoerd door het team hier.

All of the molecular and computational requirements needed

Aan alle moleculaire en computationele vereisten

to diagnose sick plants is there.

om zieke planten te diagnosticeren is voldaan.

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

Het staat hier nu ook allemaal.

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

We dachten dat als we de gegevens dichter bij het probleem

and closer to the farmer,

en dichter bij de boerin konden verzamelen,

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

we haar sneller konden vertellen wat er mis was met haar planten.

And not only tell her what was wrong --

En niet alleen wat er mis was --

give her the solution.

maar ook de oplossing geven.

And the solution is,

De oplossing is:

burn the field and plant varieties

verbrand het veld en plant variëteiten

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

die resistent zijn tegen de plagen en pathogenen op haar veld.

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

Het eerste wat we deden, was een DNA-extractie.

And we used this machine here.

We gebruikten dit toestel hier.

It's called a PDQeX,

Het heet een PDQeX,

which stands for "Pretty Damn Quick Extraction."

wat staat voor 'Pretty Damn Quick Extraction'.

(Laughter)

(Gelach)

I know.

Ik weet het.

My friend Joe is really cool.

Mijn vriend Joe is echt cool.

One of the biggest challenges in doing a DNA extraction

Een van de grootste uitdagingen bij het doen van een DNA-extractie

is it usually requires very expensive equipment,

is dat het meestal zeer dure apparatuur vereist

and takes hours.

en uren duurt.

But with this machine,

Maar met deze machine

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

doen we het in 20 minuten

at a fraction of the cost.

tegen een fractie van de kosten.

And this runs off of a motorcycle battery.

En het loopt op de accu van een motorfiets.

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

Dan nemen het DNA-extract en verwerken het tot een bibliotheek,

getting it ready to load on

maken het klaar

to this portable, handheld genomic sequencer,

voor deze draagbare, handheld genomische sequenser,

which is here,

hier,

and then we plug this into a mini supercomputer,

en steken het dan in een mini-supercomputer

which is called a MinIT.

die MinIT heet.

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

Beiden zijn aangesloten op een draagbare accu.

So we were able to eliminate

We hoefden dus geen stroomnet en geen internet,

the requirements of main power and internet,

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

twee zeer beperkende factoren op een kleinschalige familieboerderij.

Analyzing the data quickly can also be a problem.

Snel analyseren van de gegevens kan ook een probleem zijn.

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

Maar dit is waar ik van pas kwam als computationeel bioloog.

All that gluing of dead plants,

Al dat opplakken van dode planten

and all that measuring,

en al dat meten

and all that computing

en al dat computeren

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

kwam eindelijk goed van pas in de echte wereld, in real time.

I was able to make customized databases

Ik kon databases op maat maken

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

en we konden de boeren in drie uur resultaten geven

versus six months.

in plaats van in zes maanden.

(Applause)

(Applaus)

The farmers were overjoyed.

De boeren waren dolblij.

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

Hoe kunnen we nu weten dat we echt invloed we hebben?

Nine moths after our Tree Lab,

Negen maanden na onze Tree Lab

Asha went from having zero tons per hectare

ging Asha van nul ton per hectare

to 40 tons per hectare.

naar 40 ton per hectare.

She had enough to feed her family

Ze had genoeg om haar gezin te voeden

and she was selling it at the market,

en ze verkocht het op de markt.

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

Ze bouwt nu een huis voor haar familie.

Yeah, so cool.

Ja, zo cool.

(Applause)

(Applaus)

So how do we scale Tree Lab?

Hoe kunnen we Tree Lab nu schalen?

The thing is,

Feit is

farmers are scaled already in Africa.

dat boeren in Afrika al geschaald zijn.

These women work in farmer groups,

Deze vrouwen werken in boerengroepen,

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

dus is Asha helpen eigenlijk 3.000 mensen in haar dorp helpen,

because she shared the results and also the solution.

want ze deelde de resultaten en ook de oplossing.

I remember every single farmer I've ever met.

Ik herinner me elke boerin die ik ooit heb ontmoet.

Their pain and their joy

Hun pijn en hun vreugde

is engraved in my memories.

zitten geëtst in mijn herinneringen.

Our science is for them.

Onze wetenschap is er voor hen.

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

Tree Lab is onze beste poging

om hen te helpen aan meer voedselzekerheid.

I never dreamt

Ik had nooit gedroomd

that the best science I would ever do in my life

dat de beste wetenschap ooit in mijn leven

would be on that blanket in East Africa,

zou gebeuren op die deken in Oost-Afrika,

with the highest-tech genomic gadgets.

met die highest-tech genomische gadgets.

But our team did dream

Maar ons team droomde ervan

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

om de boeren antwoorden te kunnen geven in drie uur in plaats van zes maanden,

and then we did it.

en we deden het.

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

Want dat is de kracht

van diversiteit en integratie in de wetenschap.

Thank you.

Dank je.

(Applause)

(Applaus)

(Cheers)

(Gejuich)