Artefakt není sexy ani delikátní, jak vám řekne Mallory Warner. Warner, který pracuje v oddělení medicíny a vědy v Smithsonianově Národním muzeu americké historie, pomáhá spravovat rozsáhlý archiv předmětů, které nějakým způsobem změnily běh vědy. Poukazuje na analyzátor DNA používaný vědci v projektu Human Genome Project (orientační úsilí, které přineslo první úplný plán lidského genetického materiálu) a fotografický film ze sedmdesátých let pokusu vybudovat syntetický inzulinový gen. Mnoho kusů souvisejících s genetickým výzkumem, říká, jsou „hromadí, vědecké věci velikosti ledničky.“
Z tohoto příběhu
[×] ZAVŘÍT
 | Americký podnik: Historie podnikání v Americe~ Více o tomto produktu
| ||||||
RICH: Americký podnik: Historie podnikání v Americe
Související obsah
- Čokoládové fontány jsou skvělé pro výuku fyziky
- Candy Corn se nezměnila od 19. století
- Příběh mexického koksu je mnohem složitější, než by Bokovky chtěli připustit
- Jak pětičíselné slovo vytvořilo 104letou společnost
- Jak Singer vyhrál válku šicího stroje
Sekvencer DNA Roche 454 GS FLX + DNA, který byl vyroben v letech 2005 až 2015, je ve skutečnosti o něco kratší než lednička: podle oficiálních specifikací produktu váží více než 500 liber. Stroj Roche je také jedinečný: byl to první genový sekvencer nové generace, který byl komerčně prodán. Použila tehdy novou technologii známou jako sekvenční syntéza k rozrušení sekvence bází, které obsahují genetický kód.
Dokonce i ten nejmenší organismus - příliš malý na to, aby byl viděn pouhým okem - obsahuje stovky genů, které společně určují vše od svého vzhledu až po způsob, jakým reaguje na nemoc. Tyto geny jsou tvořeny střídavými vzory bází. Čtením vzorců - procesu známého jako genové sekvenování - se vědci mohou dozvědět mnoho o tom, jak organismus funguje.
Sekvencery nové generace dramaticky snížily náklady a čas potřebný pro sekvenování genů. Ačkoli se to může jevit jako esoterické pověření, vezměte v úvahu, že projekt Human Genome Project zabral přibližně 13 let a odhadoval 3 miliardy dolarů na sekvenci celého lidského genomu, do značné míry se spoléhal na metodu známou jako Sangerovo sekvenování. Stroj Roche 454 příští generace by podle společnosti mohl tento úkol zvládnout za deset dní, což by malým týmům umožnilo spojit obrovské množství genetických dat ve výrazně kratším čase.
Sekvenátory Roche 454 byly použity k odhalení genetických tajemství jahod, bakterií a neandrtálců; vytvořili údaje, které pomohly vědcům pochopit odolnost vůči chorobám v rozvojovém světě; a v jednom nezapomenutelném případě diagnostikoval mladého amerického chlapce, jehož stav léta dokazoval lékaře.
Sekvenátory Roche 454 byly použity k odhalení genetických tajemství jahod, bakterií a neandrtálců; vytvořili údaje, které pomohly vědcům pochopit odolnost vůči chorobám v rozvojovém světě; a v jednom nezapomenutelném případě diagnostikoval mladého amerického chlapce, jehož stav léta dokazoval lékaře.
Ale jedna z nejzajímavějších věcí, kterou Roche 454 udělal, je možná pomoc zajistit budoucnost čokolády.
Asi před 25 lety se mnoho lidí hluboce obávalo o dodávku čokolády na světě. Čokoláda, jak ji známe, je ve své sladké a chutné formě vyrobena z kakaových bobů, které jsou produktem kakaového stromu Theobroma .
T. cacao je původem ze Střední a Jižní Ameriky a lidé sklízejí jeho fazole po staletí. Evropané se poprvé setkali s kakaovým stromem při prvních výletech k tomu, čemu říkali Nový svět. Přírodní produkt kakaových bobů je hořký, a tak Evropané začali míchat čokoládu s cukrem a začala se šílenství, které ještě neskončilo. Čokoláda je dnes obchodem s více miliardami dolarů a rostoucí poptávka pochází ze zemí, jako je Čína, Indie, Rusko a Brazílie.
Při sklizni kakaa v Ghaně se lusky nakrájejí a semena a dužina se seberou. (Smithsonian Archives Center, Národní muzeum americké historie) Objevující se poptávka však naráží na staré problémy. K rozšíření produkce byly kakaové stromy přesazeny do západní Afriky, kde mohly pohodlně růst v tropickém klimatu. Kakaové stromy však zrají několik let a nejsou příliš produktivní: jeden strom produkuje zhruba dost lusků, aby každý rok vydělal jednu libru čokolády.
Přesto je nejnaléhavějším problémem to, že tyto stromy jsou vysoce náchylné k chorobám. Na konci 80. let začaly na kakaových stromech v brazilské oblasti Bahia rozkvétat ničivá plíseň s vymyšleným názvem - houba koště čarodějnic. Koště čarodějnic získává své jméno od malých větví větví, které se tvoří na infikovaných stromech. Jen za deset let klesla výroba čokolády z Bahie o více než polovinu. Vědci a výrobci cukrovinek se vyděsili, že koště čarodějnic - nebo mrazivé lusky, další ničivé houby, které infikují kakaové stromy - by se dostalo na farmy v západoafrických zemích Ghany, Pobřeží slonoviny a Nigérie, kde sídlí mnoho předních světových vývozců kakaových bobů. .
"Naším problémem bylo, že jsme museli být schopni rozmnožovat stromy, které jsou odolné vůči mrazivým luskům a čarodějnickým koštětům, než se tyto choroby dostanou do západní Afriky, " říká David Kuhn, výzkumný molekulární biolog pro USDA v Miami. "Protože pokud se to stane, bude váš bonbón 35 dolarů."
Pokud se bonbón ve výši 35 $ nezdá být katastrofou, zvažte, že odhadem 6, 5 milionu zemědělců závisí na jejich živobytí na čokoládě a náhlá změna na trhu by mohla mít devastující účinky.
Vědci v Miami se dívali na šlechtění stromů odolných vůči chorobám, ale bylo to pomalu. Kuhn vysvětluje, že „šlechtění stromů je svou povahou velmi pomalý proces. Musíte udělat kříž, ručně opylit stromy, získat lusky, vzít semena, zasadit je a pak čekat tři až pět let, než se tyto stromy rozkvetou, a pak je budete moci vyhodnotit. “V jinými slovy trvá tři až pět let, než vědci zjistí, zda byla určitá plodina stromů úspěšně vyšlechtěna, aby poskytla fazole odolné vůči chorobám.
Howard Shapiro ze společnosti Mars sestavil a nařídil celosvětový tým vědců, aby sekvenovali kakaový genom. (Smithsonian Archives Center, Národní muzeum americké historie) V roce 2008, inspirovaná vzestupem technologie sekvencování, se společnost Candy Mars, Inc. pod vedením Howarda Shapira dohodla přispět 10 miliony dolarů na financování nadnárodního projektu na sekvenci celého genomu T. cacao . Kompletní kopie by mohla urychlit šlechtitelský proces tím, že by vědcům a chovatelům umožnila rychleji určit, které konkrétní geny chrání před nemocemi. Protože je strom tropický, vyvinulo se nadnárodní konsorcium pro práci na projektu genomu kakaa. Tým v Kostarice ochutnal místní strom T. kakaa . Kuhnova laboratoř v Miami pomohla extrahovat genetický materiál rostliny a potom jej poslal do laboratoří, kde byl genetický materiál zpracován a sekvenován.
T. cacao byla „první velká rostlina, kterou jsme kdy udělali, “ říká Keithanne Mockaitis, bývalá ředitelka sekvenací na Indiana University. Několik let pracovala s Roche 454 a dalšími sekvencery nové generace, ale díky velikosti a detailu projektu T. cacao se stal jedním z jejich nejambicióznějších projektů.
Říká, že Mars pomohl tím, že si navzájem představil vědce, chovatele a zemědělce z celého světa. "Měli bychom pořádat konference a někdy by skutečně pozvali chovatele afrických kakaů, a to bylo skvělé, protože jsem se s nimi mohl setkat a porozumět tomu, co vědí, " říká Mockaitis.
Kontakty s farmáři byly neocenitelné, částečně proto, že data projektu by byla otevřeným zdrojem. To znamená, že zjištění vědců by byla bezplatně zpřístupněna na webových stránkách každému, kdo by k nim měl přístup.
První veřejný web vyšel v roce 2010 s úplným souborem výsledků. Další tři roky tým pracoval na přidávání dat a generování plnějšího genomu a v roce 2013 vydal dokument. Přestože výzvy pro čokoládu přetrvávají, Mockaitis říká, že genom je prvním pozitivním krokem.
Před šesti lety se Peter Liebhold, předseda divize práce a průmyslu v muzeu, setkal s projektem genomu kakaa a zkoumal potenciální artefakty pro velkou výstavu o historii amerických podniků. Byl přitahován k projektu open source, protože představoval nový a úspěšný přístup k procesu výzkumu a vývoje.
„Při přemýšlení o výzkumu a vývoji jsme chtěli říci, že to bylo důležité a provedeno různými způsoby, “ říká Liebhold. Vznášel myšlenku na získání sekvenčního zařízení Roche 454 na Indiana University, které by bylo možné připsat na pomoc s uloženou čokoládou.
Přestože stroj mizel z používání a byl nahrazen novější technologií - podle plánu měl být v roce 2015 výrobce ukončen - požadavek na plný genový sekvencer byl odvážný. Během jejich rozkvětu stojí sekvencéry kolem 700 000 $ (nyní, kdy se produktová řada likviduje, si můžete jeden koupit na eBay za mnohem méně). "Radost z práce v Smithsonian je, že můžete dělat nepřiměřené požadavky lidí, " říká Liebhold.
Mockhaitida, virginská rodákka, která jako jeden z důvodů, proč se stala vědkyní, citovala své dospívající výlety do Smithsoniana, byla nadšená, když o žádosti slyšela. Roche souhlasil s tím, že zaplatí Indianu University za darování svého stroje, odeslání a servis. Mockaitis se přestěhovala do nové laboratoře, ale dar doplnila zkumavkami na vzorky a testovacími destičkami z její laboratoře.
Na výstavě se objeví jedna z desek darovaných Mockaitidou - zvaná picotiter testovací destička - vedle fotografie kakaových farmářů a repliky kakaového lusku. Na fotografii se sekvencer leskne na tmavém pozadí a jeho čisté povrchy se zdají být funkční. Nad fotografií je dlouhý, tupý nůž, který by kakaový farmář mohl použít při sklizni. Mezera mezi těmito dvěma sadami nástrojů je obrovská, ale jak se výstavní pokusy ukazují, může být mezera překlenuta.
"Tento [příběh] je obzvláště pěkný, protože je to takový globální příběh, " říká Warner. "Máme vědce po celé Severní Americe a práce bude přínosem pro zemědělce v jiných částech světa."
Pokud jde o samotný sekvencer, v současné době žije v krabici v muzeu. Na výstavu to bylo příliš velké, říká Warner, ale ukáže ji komukoli, včetně - nedávno - hostující Roche. Liebhold připouští, že technologie není „špičkou“. Sekvencer byl pro příběh kritický, ale již se dostal do historie.
Nová stálá výstava „American Enterprise“ byla otevřena 1. července v Smithsonianově Národním muzeu americké historie ve Washingtonu, DC a sleduje vývoj Spojených států od malého závislého zemědělského národa k jedné z největších ekonomik světa.
