Gjenstanden er verken sexy eller delikat, som Mallory Warner vil fortelle deg. Warner, som jobber i divisjonen medisin og vitenskap ved Smithsonian's National Museum of American History, hjelper til med å kuratere et stort arkiv med gjenstander som på noen måte har endret vitenskapens gang. Hun peker på en DNA-analysator brukt av forskere i Human Genome Project (landemerkeinnsatsen som ga den første komplette blåkopien av et menneskes genetiske materiale) og en fotografiefilm fra 1970-tallets forsøk på å bygge et syntetisk insulingen. Mange av brikkene relatert til genetisk forskning, sier hun, er "vitenskapelige ting som er hulke i kjøleskapstørrelse."
Fra denne historien
[×] STENGT
 | American Enterprise: A History of Business in America~ Mer om dette produktet
| ||||||
RICH: American Enterprise: A History of Business in America
Relatert innhold
- Sjokoladefontener er bra for fysikkleksjoner
- Candy Corn har ikke forandret seg siden 1800-tallet
- Historien om meksikansk koks er mye mer sammensatt enn at hipsters gjerne vil innrømme
- Hvordan et fem-bokstavsord bygde et 104 år gammelt selskap
- Hvordan sangeren vant symaskinskrigen
Roche 454 GS FLX + DNA-gensekvenseren, som ble produsert fra 2005 til 2015, er faktisk litt kortere enn et kjøleskap: den veier mer enn 500 pund, i henhold til offisielle produktspesifikasjoner. Roche-maskinen er også unik: det var den første neste generasjons gensekvenser som ble solgt kommersielt. Den brukte en da ny teknologi kjent som sequencing-by-synthesis for å drille fra hverandre sekvensen av baser som inneholder genetisk kode.
Selv den minste organisme - for liten til å bli sett med det blotte øye - inneholder hundrevis av gener som arbeider sammen for å bestemme alt fra utseendet til måten det reagerer på sykdom. Disse genene består av vekslende mønstre av baser. Ved å lese mønstrene - en prosess kjent som gensekvensering - kan forskere lære mye om hvordan en organisme opererer.
Neste generasjons sekvenser reduserte kostnadene og tiden som kreves for gensekvensering dramatisk. Selv om det kan virke som en esoterisk legitimasjon, må du vurdere at Human Genome Project tok omtrent 13 år og anslagsvis 3 milliarder dollar for å sekvensere hele det menneskelige genomet, og i stor grad stole på en metode kjent som Sanger sequencing. En neste generasjons Roche 454-maskin kunne ifølge oppgaven gjøre den oppgaven på ti dager, noe som gjorde det mulig for små team å sy sammen enorme mengder genetiske data på betydelig kortere tid.
Roche 454-sequencers er blitt brukt for å avdekke de genetiske mysteriene til jordbær, bakterier og neandertalere; de har produsert data som har hjulpet forskere til å forstå sykdomsresistens i utviklingsland; og, i ett minneverdig tilfelle, diagnostisert en ung amerikansk gutt hvis tilstand stumpet leger i årevis.
Roche 454-sequencers er blitt brukt for å avdekke de genetiske mysteriene til jordbær, bakterier og neandertalere; de har produsert data som har hjulpet forskere til å forstå sykdomsresistens i utviklingsland; og, i ett minneverdig tilfelle, diagnostisert en ung amerikansk gutt hvis tilstand stumpet leger i årevis.
Men noe av det mest interessante en Roche 454 har gjort, er muligens å sikre fremtiden for sjokolade.
For rundt 25 år siden ble mange mennesker sterkt bekymret for verdens sjokoladeforsyning. Sjokolade slik vi kjenner den - i sin søte, deilige form - er laget av kakaobønner, som er produktet av kakaotreet Theobroma .
T. cacao er hjemmehørende i Mellom- og Sør-Amerika, og folk har høstet bønnene i århundrer. Europeerne kom først over kakaotreet i tidlige turer til det de kalte den nye verdenen. Det naturlige produktet av kakaobønner er bittert, så europeere begynte å blande sjokolade med sukker, og en mani som ennå ikke er slutt. Sjokolade er en virksomhet på flere milliarder dollar i dag med økende etterspørsel fra land som Kina, India, Russland og Brasil.
Høster kakao i Ghana, belgene kuttes og frø og masse økes ut. (Smithsonian Archives Center, National Museum of American History) Men den voksende etterspørselen oppfyller gamle problemer. For å utvide produksjonen ble kakaotrær transplantert til Vest-Afrika, hvor de kunne vokse komfortabelt i det tropiske klimaet. Imidlertid tar kakaotrær flere år å modnes, og de er ikke veldig produktive: et enkelt tre produserer omtrent nok belg til å tjene ett kilo sjokolade hvert år.
Det mest presserende problemet ser likevel ut til å være at disse trærne er svært utsatt for sykdom. På slutten av 1980-tallet begynte en ødeleggende makt med et fantasifullt navn - hekses kvast sopp - å blomstre på kakaotrær i den brasilianske regionen Bahia. Witches kvast får navnet fra de bittesmå, kvastformede klyngene med grener som dannes på infiserte trær. På bare et tiår falt Bahias sjokoladeproduksjon med mer enn halvparten. Forskere og godteriprodusenter ble livredde for at heksebørsten - eller frostig pod, en annen ødeleggende sopp som infiserer kakaotrær - skulle nå gårder i de vestafrikanske landene i Ghana, Elfenbenskysten og Nigeria, hjem til mange av verdens beste kakaobønneeksportører .
"Problemet vårt var at vi trengte å være i stand til å avle trær som er motstandsdyktige mot frosne pod og heksekost før disse sykdommene kommer til Vest-Afrika, " sier David Kuhn, en forskningsmolekylærbiolog for USDA i Miami. "For hvis [det] skjer, vil godteribaren din være $ 35."
Hvis en godteribar på $ 35 ikke virker som en katastrofe, bør du vurdere at anslagsvis 6, 5 millioner bønder er avhengige av sjokolade for levebrødet, og en brå endring i markedet kan føre til ødeleggende effekter.
Forskere i Miami så på avlssykdomsresistente trær, men det gikk sakte. Kuhn forklarer at “treforedling av sin natur er en veldig treg prosess. Du må lage et kors, pollinere trærne hånd, få belgene, ta frøene, plante dem, og så venter du tre til fem år på at trærne skal blomstre og så vil du kunne vurdere dem. ” med andre ord, det tar tre til fem år før forskere kan finne ut om en bestemt avling av trær med hell har blitt avlet for å gi sykdomsresistente bønner.
Howard Shapiro fra Mars-selskapet samlet og ledet et verdensomspennende team av forskere om å sekvensere kakao-genomet. (Smithsonian Archives Center, National Museum of American History) I 2008, inspirert av økningen av sekvenseringsteknologi, gikk godteribedriften Mars, Inc., under ledelse av Howard Shapiro, med på å bidra med 10 millioner dollar for å finansiere et multinasjonalt prosjekt for å sekvensere hele T. cacao- genomet. En komplett kopi kan fremskynde avlsprosessen ved å la forskere og oppdrettere raskere finne ut hvilke spesifikke gener som beskytter mot sykdom. Fordi treet er tropisk, utviklet et multinasjonalt konsortium seg for å jobbe med kakao genomprosjektet. Et team i Costa Rica tok prøve på et lokalt T. cacao- tre. Kuhns laboratorium i Miami hjalp til med å trekke ut plantens genetiske materiale, og sendte deretter materialet videre til laboratorier der det genetiske materialet ble behandlet og sekvensert.
T. cacao var den "første store planten som vi noen gang hadde gjort, " sier Keithanne Mockaitis, tidligere sekvenseringsdirektør ved Indiana University. Hun hadde jobbet med Roche 454 og andre neste generasjons sequencere i et par år, men størrelsen og detaljene i T. cacao- prosjektet gjorde det til et av deres mest ambisiøse prosjekter ennå.
Hun sier Mars hjalp til med å introdusere forskere, oppdrettere og bønder fra hele verden for hverandre. "Vi ville ha konferanser, og noen ganger ville de faktisk invitere de afrikanske kakaodyrkerne, og det var fantastisk fordi jeg var i stand til å møte dem og forstå hva de vet, " sier Mockaitis.
Kontaktene med bøndene var uvurderlige, delvis fordi prosjektets data ville være åpen kildekode. Det betyr at forskernes funn vil bli gjort tilgjengelig på et nettsted gratis for alle som ønsket tilgang til dem.
Den første offentlige nettsiden gikk opp i 2010, med et komplett sett med resultater. I ytterligere tre år jobbet teamet med å legge til data og generere et fyldigere genom, og de ga ut et papir i 2013. Selv om det gjenstår utfordringer for sjokolade, sier Mockaitis genomet er et positivt første skritt.
For seks år siden kom Peter Liebhold, styreleder for museets arbeids- og industriinndeling ved museet, over kakaobesetningsprosjektet mens han forsket på potensielle gjenstander for en stor utstilling om amerikanske virksomheters historie. Han ble trukket til open source-prosjektet fordi det representerte en ny og vellykket tilnærming til forsknings- og utviklingsprosessen.
"Når vi tenkte på FoU, ønsket vi å si at det var viktig og oppnådd på veldig forskjellige måter, " sier Liebhold. Han fløt ideen om å skaffe Indiana Universitys Roche 454 sequenser, som kunne godskrives med å hjelpe reddet sjokolade.
Selv om maskinen bleknet fra bruk og hadde blitt erstattet av nyere teknologi - den var planlagt å bli avviklet av produsenten i 2015 - og det var dristig å spørre om en full gen-sekvenser. I løpet av sin storhetstid koster sequencere rundt 700 000 dollar (nå som produktlinjen er avviklet, kan du kjøpe en på eBay for mye mindre). "Gleden ved å jobbe hos Smithsonian er at du kan komme med urimelige forespørsler fra mennesker, " sier Liebhold.
Mockhaitis, en innfødt fra Virginia som siterer tenåringsturene sine til Smithsonian som en av grunnene til at hun ble forsker, var begeistret for å høre om forespørselen. Roche gikk med på å betale for Indiana University for å donere maskinen sin, sende den og betjene den. Mockaitis hadde flyttet til et nytt laboratorium, men hun supplerte donasjonen med prøverør og testplater fra laboratoriet sitt.
En av platene som er gitt av Mockaitis - kalt en picotiter-testplate - vises i utstillingen, sammen med et bilde av kakaobønder og en kopi av en kakao-pod. På et bilde skinner sequenser opp mot en mørk bakgrunn, og de pene overflatene ser ut til å brumme med funksjon. Over bildet er en lang, sløv kniv som en kakaobonde kan bruke i en høst. Gapet mellom de to instrumentinstrumentene er stort, men som utstillingen prøver å demonstrere, kan gapet overbrytes.
"Denne [historien] er spesielt fin fordi det er en så global historie, " sier Warner. "Vi har forskere over hele Nord-Amerika, og arbeidet som kommer bønder i andre deler av verden til gode."
Når det gjelder selve sequenser, bor den for tiden i en boks i museets lagring. Den var for stor for utstillingen, sier Warner, men hun vil vise den den som spør, inkludert - nylig - til en besøkende Roche-leder. Teknologien, innrømmer Liebhold, er ikke lenger det viktigste. Sekvenseren var kritisk til historien, men den har allerede beveget seg inn i historien.
Den nye permanente utstillingen "American Enterprise" åpnet 1. juli på Smithsonian's National Museum of American History i Washington, DC, og sporer utviklingen av USA fra en liten avhengig jordbruksnasjon til en av verdens største økonomier.
