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

Переводчик: Andrey Zaytsev Редактор: Anton Zamaraev

I get out of bed for two reasons.

Я встаю по утрам по двум причинам.

One, small-scale family farmers need more food.

Во-первых, небольшим семейным фермерским хозяйствам требуется больше еды.

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

Это безумие, что в 2019 году кормящие нас фермеры сами голодают.

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

Во-вторых, наука должна быть более разнообразной и всеобъемлющей.

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

Для решения сложнейших всемирных проблем,

like food insecurity for the millions living in extreme poverty,

типа нехватки продовольствия для живущих в крайней нищете миллионов людей,

it's going to take all of us.

потребуется вклад каждого из нас.

I want to use the latest technology

Я хочу вовлечь новейшие технологии

with the most diverse and inclusive teams on the planet

и самые разнообразные группы учёных по всему миру

to help farmers have more food.

для помощи фермерам в увеличении урожайности.

I'm a computational biologist.

Я занимаюсь вычислительной биологией.

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

Что это, и как это поможет нам покончить с голодом?

Basically, I like computers and biology

Мне нравятся компьютеры и биология,

and somehow, putting that together is a job.

и каким-то образом этот союз стал моей работой.

(Laughter)

(Смех)

I don't have a story

Не могу сказать,

of wanting to be a biologist from a young age.

что я с детства хотела стать биологом.

The truth is, I played basketball in college.

По правде говоря, в колледже я играла в баскетбол.

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

И чтобы себя финансово обеспечивать, мне нужно было совмещать учёбу с работой.

So one random day,

В один ничем не примечательный день

I wandered to the nearest building to my dorm room.

я забрела в здание неподалёку от своего общежития.

And it just so happens it was the biology building.

Так получилось, что это был биологический корпус.

I went inside and looked at the job board.

Я зашла и посмотрела на доску объявлений о работе.

Yes, this is pre-the-internet.

Да, так было до появления интернета.

And I saw a three-by-five card

Я увидела объявление размером 7х12 см,

advertising a job to work in the herbarium.

приглашающее на работу в гербарии.

I quickly took down the number,

Я быстро записала номер телефона,

because it said "flexible hours,"

так как работа была с гибким графиком,

and I needed that to work around my basketball schedule.

а мне нужно было совмещать работу с занятиями баскетболом.

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

Я побежала в библиотеку, чтобы понять, что же такое гербарий.

(Laughter)

(Смех)

And it turns out

Оказалось,

an herbarium is where they store dead, dried plants.

что гербарий — это место, где хранится коллекция мёртвых, засушенных растений.

I was lucky to land the job.

Мне повезло, что я получила эту работу.

So my first scientific job

Итак, моя первая научная работа

was gluing dead plants onto paper for hours on end.

заключалась в приклеивании на бумагу часами напролет мёртвых растений.

(Laughter)

(Смех)

It's so glamorous.

Просто блеск.

This is how I became a computational biologist.

Вот так я и стала вычислительным биологом.

During that time,

В это же время

genomics and computing were coming of age.

начали формироваться геномика и обработка данных на компьютере.

And I went on to do my masters

Я продолжила учёбу на степень магистра,

combining biology and computers.

совмещая биологию и компьютеры.

During that time,

В то время

я работала в Лос-Аламосской национальной лаборатории

I worked at Los Alamos National Lab

in the theoretical biology and biophysics group.

в группе теоретической биологии и биофизики.

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

Там я впервые столкнулась с суперкомпьютерами,

and my mind was blown.

и меня это глубоко потрясло.

With the power of supercomputing,

Используя мощь суперкомпьютеров,

which is basically thousands of connected PCs on steroids,

которые по сути представляют собой сотни связанных персоналок на стероидах,

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

нам удалось распознать сложное поведение гриппа и гепатита С.

And it was during this time that I saw the power

И вот тогда-то я и увидела всю мощь

of using computers and biology combined, for humanity.

объединения возможностей вычислительной техники и биологии на благо человечества.

And I wanted this to be my career path.

Я захотела работать в этой области.

So, since 1999,

Поэтому, начиная с 1999 года,

I've spent the majority of my scientific career

большую часть своей научной карьеры я провела

in very high-tech labs,

в самых современных лабораториях,

surrounded by really expensive equipment.

оснащённых очень дорогим оборудованием.

So many ask me

Многие меня спрашивают,

how and why do I work for farmers in Africa.

как и почему я начала работать с фермерами в Африке.

Well, because of my computing skills,

Так как у меня были хорошие компьютерные навыки,

in 2013, a team of East African scientists

в 2013 году группа учёных в Восточной Африке

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

пригласила меня присоединиться к ним, чтобы помочь спасти маниок.

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

Маниок — это растение, чьи листья и корни употребляют 800 млн человек во всём мире,

And 500 million in East Africa.

и 500 млн из них живут в Восточной Африке.

So that's nearly a billion people

Почти миллиард человек полагается на это растение

relying on this plant for their daily calories.

для удовлетворения суточной потребности в калориях.

If a small-scale family farmer has enough cassava,

Если у небольшого семейного фермерского хозяйства будет достаточно маниока,

she can feed her family

этого хватит на то, чтобы прокормить семью

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

и продавать излишки на рынке для обеспечения насущных нужд:

medical expenses and savings.

школьного образования, медицинских затрат и даже для накопления сбережений.

But cassava is under attack in Africa.

Но маниок в Африке находится под угрозой.

Whiteflies and viruses are devastating cassava.

Белокрылки и вирусы губят это растение.

Whiteflies are tiny insects

Белокрылки — это крошечные насекомые,

that feed on the leaves of over 600 plants.

которые поедают листья более чем 600 растений.

They are bad news.

Они приносят беды.

There are many species;

Есть много видов белокрылок.

they become pesticide resistant;

Они становятся устойчивы к пестицидам;

and they transmit hundreds of plant viruses

они распространяют сотни вирусов растений,

that cause cassava brown streak disease

которые вызывают побурение

and cassava mosaic disease.

и мозаику маниока.

This completely kills the plant.

Это полностью убивает растение.

And if there's no cassava,

А если нет маниока,

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

то нет еды и дохода для миллионов людей.

It took me one trip to Tanzania

Мне хватило одной поездки в Танзанию,

to realize that these women need some help.

чтобы понять — женщинам-фермерам нужна помощь.

These amazing, strong, small-scale family farmers,

Этим замечательным, сильным, небольшим семейным фермерским хозяйствам,

the majority women,

большинство из которых — женщины,

are doing it rough.

приходится нелегко.

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

У них недостаточно еды, чтобы прокормить семью.

and it's a real crisis.

Это настоящий кризис.

What happens is

Происходит вот что:

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

они идут и засевают поля маниоком в сезон дождей.

Nine months later,

Спустя девять месяцев

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

на этих полях нет никакого урожая из-за вредителей и патогенов.

And I thought to myself,

И я задумалась,

how in the world can farmers be hungry?

как же может случится голод у фермеров?

So I decided to spend some time on the ground

Я решила посмотреть своими глазами

with the farmers and the scientists

вместе с фермерами и учёными, что происходит у них прямо там,

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

чтобы понять, смогут ли пригодиться мои навыки.

The situation on the ground is shocking.

Ситуация на местах шокировала.

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

Белокрылки уничтожали листья маниока, употребляемые в пищу ради белка,

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

а вирусы уничтожали корни, употребляемые в пищу ради крахмала.

An entire growing season will pass,

Посевной сезон пройдёт,

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

и фермер потеряет доход и пищу на целый год.

and the family will suffer a long hunger season.

Семья будет голодать целый долгий сезон.

This is completely preventable.

Но это можно полностью предотвратить.

If the farmer knew

Если бы фермеры только знали,

what variety of cassava to plant in her field,

какой сорт маниока нужно выращивать,

that was resistant to those viruses and pathogens,

чтобы он был устойчив к этим вирусам и патогенам,

they would have more food.

то у них было бы больше урожая.

We have all the technology we need,

Вся необходимая технология уже есть,

but the knowledge and the resources

но знания и ресурсы

are not equally distributed around the globe.

неравномерно распределены по миру.

So what I mean specifically is,

Конкретно я имею в виду,

the older genomic technologies

что старые геномные технологии,

that have been required to uncover the complexities

использовавшиеся для решения сложной проблемы

in these pests and pathogens --

с вредителями и патогенами,

these technologies were not made for sub-Saharan Africa.

были непригодны в условиях тропической Африки.

They cost upwards of a million dollars;

Они требуют миллионных вложений,

they require constant power

постоянного энергоснабжения

and specialized human capacity.

и привлечения специалистов.

These machines are few and far between on the continent,

Такого оборудования очень мало, и оно разбросано по всему континенту,

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

не оставляя множеству учёных, сражаюшихся на передовой,

другого выбора помимо отправки образцов за границу.

but to send the samples overseas.

And when you send the samples overseas,

А отправленные за границу образцы портятся,

samples degrade, it costs a lot of money,

стоят уйму денег,

and trying to get the data back over weak internet

и получить результаты обратно практически нереально

is nearly impossible.

из-за плохого интернета.

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

Иногда, чтобы фермер узнал результат, приходится ждать шесть месяцев.

And by then, it's too late.

Но к тому времени уже слишком поздно.

The crop is already gone,

Урожай пропал,

which results in further poverty and more hunger.

усугубляя тем самым бедность и голод.

We knew we could fix this.

Мы знали, что эту проблему решить можно.

In 2017,

В 2017 году

we had heard of this handheld, portable DNA sequencer

мы узнали о существовании портативного секвенатора ДНК —

called an Oxford Nanopore MinION.

Оксфордского нанопорового секвенатора MinION.

This was being used in West Africa to fight Ebola.

Его использовали в Западной Африке во время борьбы с вирусом Эбола.

So we thought:

Мы подумали,

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

почему бы нам его не применить для помощи фермерам Восточной Африки?

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

И мы начали воплощать в жизнь этот план.

At the time, the technology was very new,

В то время это была новая технология,

and many doubted we could replicate this on the farm.

и многие сомневались, что подобное можно повторить в условиях фермы.

When we set out to do this,

Когда мы начали,

one of our "collaborators" in the UK

один из наших «доброжелателей» в Великобритании сказал,

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

что мы никогда не сможем применить этот подход в Восточной Африке,

let alone on the farm.

не говоря уже о ферме.

So we accepted the challenge.

Но мы приняли вызов.

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

Этот человек даже поспорил на две бутылки самого лучшего шампанского,

that we would never get that to work.

что у нас никогда ничего не получится.

Two words:

Два слова:

pay up.

ставь шампанское.

(Laughter)

(Смех)

(Applause)

(Аплодисменты)

Pay up, because we did it.

Покупай шампанское, мы этого добились.

We took the entire high-tech molecular lab

Мы привезли фермерам Танзании, Кении и Уганды

to the farmers of Tanzania, Kenya and Uganda,

целую высокотехнологичную молекулярную лабораторию,

and we called it Tree Lab.

которую назвали Tree Lab.

So what did we do?

Итак, что же мы сделали?

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

Во-первых, мы назвали нашу команду

it's called the Cassava Virus Action Project.

«Проектом по спасению маниока от вируса».

We made a website,

Мы создали вебсайт,

we gathered support from the genomics and computing communities,

заручились поддержкой учёных из областей геномики и вычислительных технологий

and away we went to the farmers.

и, наконец, отправились на фермы.

Everything that we need for our Tree Lab

Всё, что нужно для нашей Tree Lab,

is being carried by the team here.

осуществляется командой на месте.

All of the molecular and computational requirements needed

Все молекулярные и вычислительные ресурсы,

to diagnose sick plants is there.

необходимые для диагностики больных растений, есть прямо там.

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

Всё это даже есть прямо здесь, на сцене.

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

Мы осознали, что чем ближе исходные данные

and closer to the farmer,

будут к полю и к фермеру,

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

тем быстрее мы сможем сказать, в чём состоит проблема с растениями.

And not only tell her what was wrong --

И не только сказать, в чём состоит проблема,

give her the solution.

но и предложить решение.

And the solution is,

А решение заключается

burn the field and plant varieties

в сжигании поля и посадке сортов растений,

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

устойчивых к пестицидам и патогенам, которые находятся на поле фермера.

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

Первым делом мы извлекли ДНК.

And we used this machine here.

Мы использовали вот эту машину.

It's called a PDQeX,

Она называется ВЧБИ,

which stands for "Pretty Damn Quick Extraction."

что означает «Весьма Чертовски Быстрое Извлечение».

(Laughter)

(Смех)

I know.

Согласна.

My friend Joe is really cool.

Мой друг Джо весьма крут.

One of the biggest challenges in doing a DNA extraction

Одной из самых больших трудностей в извлечении ДНК

is it usually requires very expensive equipment,

является необходимость использования дорогостоящего оборудования,

расчёты на котором длятся часами.

and takes hours.

But with this machine,

Но с этим устройством

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

мы справляемся за 20 минут

at a fraction of the cost.

и очень дёшево.

And this runs off of a motorcycle battery.

Устройство работает от батареи мотоцикла.

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

С его помощью мы извлекаем ДНК, создаём из неё библиотеку,

getting it ready to load on

чтобы загрузить

to this portable, handheld genomic sequencer,

в этот самый портативный геномный секвенатор,

который находится вот здесь,

which is here,

and then we plug this into a mini supercomputer,

и затем подключаем к мини-суперкомпьютеру

which is called a MinIT.

под названием MiniT.

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

Обе эти штуки подключаются к портативной батарее.

So we were able to eliminate

Таким образом, мы смогли устранить

the requirements of main power and internet,

потребности в энергосети и интернете,

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

являющимися сильными ограничениями для небольших семейных ферм.

Analyzing the data quickly can also be a problem.

Быстрый анализ данных также может быть проблематичен.

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

И как раз здесь пригодились мои познания вычислительного биолога.

All that gluing of dead plants,

Вся эта клейка засушенных растений,

and all that measuring,

все эти измерения

and all that computing

и все эти вычисления

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

наконец-то пригодились в реальном мире и в реальном времени.

I was able to make customized databases

Я смогла создать специализированные базы данных,

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

с помощью которых мы выдавали фермерам результаты за три часа

versus six months.

вместо шести месяцев.

(Applause)

(Аплодисменты)

The farmers were overjoyed.

Фермеры были вне себя от радости.

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

Как же мы узнаём, что приносим пользу?

Nine moths after our Tree Lab,

Девять месяцев спустя после использования нашей лаборатории Tree Lab

Asha went from having zero tons per hectare

Аша вместо ноля тонн урожая с гектара

to 40 tons per hectare.

собрала 40 тонн с гектара.

She had enough to feed her family

Ей этого хватило и чтобы кормить семью,

and she was selling it at the market,

и чтобы продавать излишки на рынке.

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

Сейчас она строит дом для своей семьи.

Yeah, so cool.

Да, это так здорово.

(Applause)

(Аплодисменты)

So how do we scale Tree Lab?

Как мы увеличиваем масштаб работы нашей Tree Lab?

The thing is,

Дело в том,

farmers are scaled already in Africa.

что фермы уже разрастаются по всей Африке.

These women work in farmer groups,

Эти женщины работают в группах,

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

поэтому помогая Аше, мы помогли ещё 3 000 жителям её деревни,

because she shared the results and also the solution.

потому что она поделилась с ними и результатами, и решением проблемы.

I remember every single farmer I've ever met.

Я помню всех фермеров, с которыми когда-либо встречалась.

Their pain and their joy

Их боль и радость

is engraved in my memories.

запечатлелись в моей памяти.

Our science is for them.

Наша наука — для них.

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

Tree Lab — наша самая удачная попытка помочь им обеспечить себя продовольствием.

I never dreamt

Я никогда и не мечтала о том,

that the best science I would ever do in my life

что лучшее научное достижение в моей жизни

would be on that blanket in East Africa,

случится на том самом покрывале в Восточной Африке

with the highest-tech genomic gadgets.

при помощи высокотехнологичного геномного оборудования.

But our team did dream

Но наша команда мечтала о том,

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

чтобы дать фермерам ответы за три часа вместо шести месяцев.

and then we did it.

И мы этого добились.

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

Потому что в этом и состоит преимущество многообразия и взаимодействия в науке.

Thank you.

Спасибо.

(Applause)

(Аплодисменты)

(Cheers)

(Одобрительные возгласы)