Артефакт не сексуален и не деликатен, как скажет Мэллори Уорнер. Уорнер, который работает в отделе медицины и науки в Смитсоновском национальном музее американской истории, помогает курировать большой архив предметов, которые каким-то образом изменили ход науки. Она указывает на анализатор ДНК, используемый учеными в проекте «Геном человека» (знаковое усилие, которое дало первый полный план генетического материала человека) и фотопленку, сделанную в 1970-х годах в попытке создать синтетический ген инсулина. Она говорит, что многие из работ, связанных с генетическими исследованиями, являются «неуклюжими научными вещами размером с холодильник».
Из этой истории
[×] ЗАКРЫТЬ
 | Американское предприятие: история бизнеса в АмерикеПодробнее об этом продукте
| ||||||
RICH: американское предприятие: история бизнеса в Америке
Связанный контент
- Шоколадные фонтаны отлично подходят для уроков физики
- Конфета не изменилась с 19-го века
- История мексиканской колы намного сложнее, чем хотелось бы признать хипстерам
- Как слово из пяти букв построило 104-летнюю компанию
- Как певец выиграл войну на швейной машине
Генный секвенатор ДНК Roche 454 GS FLX +, который производился с 2005 по 2015 год, на самом деле немного короче холодильника: его вес превышает 500 фунтов, согласно официальным спецификациям продукта. Машина Roche также уникальна: это был первый секвенатор генов следующего поколения, который был продан коммерчески. Он использовал новую технологию, известную как секвенирование за синтезом, чтобы разделить последовательность основ, составляющих генетический код.
Даже самый крошечный организм - слишком маленький, чтобы его можно было увидеть невооруженным глазом - содержит сотни генов, которые работают вместе, чтобы определить все от его внешнего вида до того, как он реагирует на болезнь. Эти гены состоят из чередующихся структур оснований. Читая закономерности - процесс, известный как секвенирование генов, - ученые могут многое узнать о том, как работает организм.
Секвенсоры следующего поколения значительно сократили затраты и время, необходимые для секвенирования генов. Хотя это может показаться эзотерическим подтверждением, учтите, что проекту «Геном человека» потребовалось около 13 лет и около 3 миллиардов долларов на секвенирование всего генома человека, в значительной степени опираясь на метод, известный как секвенирование Сэнгера. По словам компании, машина следующего поколения Roche 454 может выполнить эту задачу за десять дней, что позволит небольшим командам собирать огромные объемы генетических данных за значительно меньшее время.
Секвенсоры Roche 454 были использованы для раскрытия генетических загадок клубники, бактерий и неандертальцев; они создали данные, которые помогли ученым понять устойчивость к болезням в развивающихся странах; и, в одном памятном случае, поставил диагноз молодому американскому мальчику, чье состояние ставило врачей в тупик на протяжении многих лет.
Секвенсоры Roche 454 были использованы для раскрытия генетических загадок клубники, бактерий и неандертальцев; они создали данные, которые помогли ученым понять устойчивость к болезням в развивающихся странах; и, в одном памятном случае, поставил диагноз молодому американскому мальчику, чье состояние ставило врачей в тупик на протяжении многих лет.
Но одна из самых интересных вещей, которые сделал Roche 454, - это, возможно, помощь в обеспечении будущего шоколада.
Около 25 лет назад многие люди были глубоко обеспокоены поставками шоколада в мире. Шоколад в том виде, в котором мы его знаем, - в своей сладкой, вкусной форме - сделан из бобов какао, которые являются продуктом дерева какао Theobroma .
Т. какао является родным для Центральной и Южной Америки, и люди собирали его бобы на протяжении веков. Европейцы впервые столкнулись с деревом какао в ранних поездках в то, что они называли Новым Светом. Натуральный продукт из какао-бобов горький, поэтому европейцы начали смешивать шоколад с сахаром, и началось повальное увлечение, которое еще не закончилось. Сегодня шоколад - это многомиллиардный бизнес с растущим спросом со стороны таких стран, как Китай, Индия, Россия и Бразилия.
Собирая какао в Гане, стручки нарезают и выкапывают семена и мякоть. (Смитсоновский архивный центр, Национальный музей американской истории) Но возникающий спрос сталкивается с древними проблемами. Чтобы расширить производство, какао-деревья были пересажены в Западную Африку, где они могли комфортно расти в тропическом климате. Однако созреванию какао-деревьев требуется несколько лет, и они не очень продуктивны: одно дерево производит достаточно стручков, чтобы сделать один фунт шоколада в год.
Тем не менее, наиболее острой проблемой, как представляется, является то, что эти деревья очень восприимчивы к болезням. В конце 1980-х годов на какао-деревьях в бразильском регионе Баия зацвела разрушительная гибель с причудливым названием - гриб метла ведьмы. Метла ведьм получила свое название от крошечных, метловидных скоплений ветвей, которые образуются на зараженных деревьях. Всего за десять лет производство шоколада в Баии сократилось более чем вдвое. Ученые и кондитеры испугались, что метла ведьмы - или морозный стручок, еще один разрушительный грибок, поражающий деревья какао - попадет на фермы в западноафриканских странах Гана, Кот-д'Ивуар и Нигерия, где проживают многие из ведущих мировых экспортеров какао-бобов.,
«Наша проблема заключалась в том, что нам нужно было иметь возможность выращивать деревья, устойчивые к морозным стручкам и метле ведьм, прежде чем эти болезни попадут в Западную Африку», - говорит Дэвид Кун, исследователь-молекулярный биолог из USDA в Майами. «Потому что, если [это] случится, ваш моноблок будет стоить 35 долларов».
Если моноблок за 35 долларов не выглядит катастрофой, учтите, что примерно 6, 5 миллиона фермеров зависят от шоколада в качестве источника средств к существованию, и резкие изменения на рынке могут привести к разрушительным последствиям.
Ученые в Майами занимались разведением устойчивых к болезням деревьев, но это происходило медленно. Кун объясняет, что «селекция деревьев по своей природе является очень медленным процессом. Вы должны сделать крест, вручную опылить деревья, взять стручки, взять семена, посадить их, а затем вы будете ждать три-пять лет, чтобы эти деревья зацвели, и тогда вы сможете их оценить ». иными словами, ученым может потребоваться от трех до пяти лет, чтобы выяснить, был ли конкретный урожай деревьев успешно выведен для получения устойчивых к болезням бобов.
Говард Шапиро из компании Mars собрал команду ученых по всему миру для определения последовательности генома какао. (Смитсоновский архивный центр, Национальный музей американской истории) В 2008 году, вдохновленная развитием технологии секвенирования, кондитерская компания Mars, Inc. под руководством Говарда Шапиро согласилась выделить 10 миллионов долларов для финансирования многонационального проекта по секвенированию всего генома T. cacao . Полная копия может ускорить процесс размножения, позволяя ученым и заводчикам быстрее определять, какие именно гены защищают от болезней. Поскольку дерево тропическое, многонациональный консорциум развился для работы над проектом генома какао. Команда из Коста-Рики попробовала местное дерево какао . Лаборатория Куна в Майами помогла извлечь генетический материал растения, а затем отправила этот материал в лаборатории, где генетический материал был обработан и упорядочен.
Т. какао был «первым крупным заводом, который мы когда-либо делали», - говорит Кейтан Мокайтис, бывший директор по секвенированию в Университете Индианы. Она работала с Roche 454 и другими секвенсорами следующего поколения в течение нескольких лет, но размер и детализация проекта T. cacao сделали его одним из самых амбициозных проектов.
Она говорит, что Марс помог познакомить ученых, заводчиков и фермеров со всего мира. «У нас были конференции, и иногда они фактически приглашали африканских заводчиков какао, и это было замечательно, потому что я смог встретиться с ними и понять, что они знают», - говорит Мокайтис.
Контакты с фермерами были неоценимы, отчасти потому, что данные проекта были бы с открытым исходным кодом. Это означает, что результаты исследований будут размещены на веб-сайте бесплатно для всех, кто хочет получить к ним доступ.
Первый общедоступный веб-сайт появился в 2010 году с полным набором результатов. Еще три года команда работала над добавлением данных и созданием более полного генома, и в 2013 году они выпустили статью. Хотя проблемы с шоколадом остаются, Mockaitis говорит, что геном является положительным первым шагом.
Шесть лет назад Питер Либхолд, глава отдела музейного деления и промышленности музея, натолкнулся на проект генома какао, изучая потенциальные артефакты для большой выставки по истории американского бизнеса. Он был привлечен к проекту с открытым исходным кодом, потому что он представлял новый и успешный подход к процессу исследований и разработок.
«Размышляя о НИОКР, мы хотели сказать, что это было важно и достигалось совершенно разными способами», - говорит Либхолд. Он высказал идею приобретения секвенсора Roche 454 Университета Индианы, который можно было бы отнести на счет помощи в сохранении шоколада.
Хотя машина перестала работать и была заменена более новой технологией - ее планировало прекратить производство в 2015 году - запрос на полный секвенатор генов был смелым. Во время своего расцвета секвенсоры стоили около 700 000 долларов (теперь, когда линейка продуктов сокращается, вы можете купить один на eBay гораздо дешевле). «Радость работы в Смитсоновском институте заключается в том, что вы можете делать необоснованные запросы людей», - говорит Либхолд.
Мокхайтис, уроженка Вирджинии, которая называет свои подростковые поездки в Смитсоновский институт одной из причин, по которой она стала ученой, была взволнована, услышав о просьбе. Рош согласился заплатить за Университет Индианы, чтобы пожертвовать их машину, отправить ее и обслуживать ее. Мокайтис переехала в новую лабораторию, но она дополнила пожертвование пробирками с пробами и планшетами для испытаний из своей лаборатории.
Одна из тарелок, подаренных Mockaitis - так называемая тарелка для тестирования пикотитеров - появляется на выставке вместе с фотографией фермеров, выращивающих какао, и точной копией стручка какао. На фотографии секвенсор светится на темном фоне, его аккуратные поверхности кажутся гудящими от функции. Над фотографией длинный тупой нож, который фермер какао может использовать для сбора урожая. Разрыв между двумя наборами инструментов огромен, но, как показывает выставка, этот разрыв можно преодолеть.
«Эта [история] особенно хороша, потому что это такая глобальная история», - говорит Уорнер. «У нас есть ученые по всей Северной Америке, и работа будет идти на пользу фермерам в других частях мира».
Что касается самого секвенсора, он в настоящее время живет в коробке в хранилище музея. Уорнер говорит, что она была слишком большой для выставки, но она покажет ее всем, кто попросит, в том числе - недавно - приглашенному руководителю Roche. Технология, признает Либхолд, «больше не является передовой». Секвенсор был критически важен для истории, но он уже вошел в историю.
Новая постоянная выставка «Американское предприятие» открылась 1 июля в Смитсоновском национальном музее американской истории в Вашингтоне, округ Колумбия, и рассказывает о развитии Соединенных Штатов от небольшой зависимой сельскохозяйственной страны до одной из крупнейших экономик мира.
