00;00;06;06 – 00;00;54;14
VO Victoria
Bem-vindo ao Beyond Lab Walls, um podcast do Salk Institute. Junte-se às apresentadoras Isabella Davis e Nicole Mlynaryk em uma jornada nos bastidores do renomado instituto de pesquisa em San Diego, Califórnia. Estamos levando você para dentro do laboratório para ouvir as últimas descobertas em neurociência de ponta, biologia vegetal, câncer, envelhecimento e muito mais. Explore o fascinante mundo da ciência enquanto ouve as histórias das mentes brilhantes por trás dela. Aqui no Salk, estamos desvendando os segredos da própria vida e compartilhando-os além das paredes do laboratório.
00;00;54;17 – 00;01;26;20
Isabella
Olá, ouvintes, e bem-vindos de volta ao Beyond Lab Walls. Sou a coapresentadora Isabella, e hoje conversei com o cientista de plantas Joseph Swift. Joseph passou os últimos seis anos como pesquisador de pós-doutorado no laboratório de outro Joseph, Joe Ecker, aqui em Salk. Ele vem lentamente se transformando em um trabalho em tempo integral em sua própria startup, a Crop Diagnostix. Joseph está trabalhando para entender como os códigos genéticos das plantas mudaram e não mudaram ao longo do tempo, e também como podemos usar esses códigos para proteger as plantas da seca e de outros estresses ambientais.
00;01;26;23 – 00;01;48;21
Isabella
Sua pesquisa tem impactos realmente importantes e interessantes no mundo, nos quais ele está se concentrando agora, combinando sistemas de inteligência artificial com bancos de genoma de plantas para ver como podemos otimizar a agricultura do futuro. Vamos começar a nos aprofundar em suas histórias para que possamos aprender tudo sobre seu trabalho na Salk e para onde ele está indo. Começaremos com uma pergunta fácil.
00;01;48;23 – 00;01;52;22
Isabella
Onde você cresceu e como foi crescer lá?
00;01;52;24 – 00;01;59;17
Joseph
Então, eu sou da Austrália e cresci em Brisbane.
00;01;59;20 – 00;02;31;24
Joseph
Que é a cidade, a terceira maior cidade da Austrália. E crescer lá foi bom. A adolescência, minha juventude lá, quer dizer, eu estudei em uma grande escola pública, morei no subúrbio, tinha aquele tipo de sonho suburbano. Uma vida muito tranquila, muito tranquila e tranquila. Meus pais se mudaram para o exterior quando eu tinha 15 anos, então fui para um internato no exterior, e isso foi uma jornada um pouco mais longa, uma jornada boa antes, antes de eu voltar para a faculdade na Austrália.
00;02;31;27 – 00;02;35;16
Isabella
Como era sua relação com as plantas e a natureza enquanto você crescia?
00;02;35;18 – 00;03;06;11
Joseph
Acampávamos bastante. Meus pais levavam meu irmão e eu para acampar bastante. Eu não diria que éramos amantes da natureza, mas crescer na Austrália, quer dizer, você está sempre na praia ou no mato, é meio inevitável. Então, a natureza sempre esteve em primeiro plano. Acho que isso realmente me inspirou a estudar biologia e biologia vegetal, em vez de algo como câncer ou neurociência, que não é tão ecológico nem, na minha opinião, tão bonito.
00;03;06;13 – 00;03;14;22
Isabella
Sim. E você tinha cientistas na família? Quando foi que você percebeu que queria fazer ciência ou que isso era uma opção?
00;03;14;24 – 00;03;38;22
Joseph
Então, sim, meu pai era cientista. Ele era geofísico. Eu não diria que isso me inspirou a ser cientista. Eu diria que meus pais, na verdade, me incentivaram a fazer o que eu quisesse. Eles são meio selvagens, estavam sempre viajando por aí fazendo coisas malucas. E isso foi uma espécie de lição para abraçar a ideia de fazer algo incomum, interessante ou um pouco arriscado.
00;03;38;25 – 00;04;02;26
Joseph
Mas a ciência se tornou mais uma opção quando eu realmente gostei de aprender sobre ela no ensino médio. Isso e literatura. E ir para a faculdade foi uma espécie de empate entre os dois, e decidi fazer biologia, o que eu acho que foi uma boa escolha. E só depois que comecei a fazer pesquisa em laboratório durante o mestrado é que eu realmente me apeguei a fazer isso em tempo integral pelo resto da minha vida.
00;04;02;28 – 00;04;13;09
Isabella
Quando você começou a estudar biologia, era principalmente biologia vegetal ou uma mistura de biologia médica?
00;04;13;11 – 00;04;34;29
Joseph
Na faculdade que frequentei, toda a biologia molecular e celular que aprendíamos era sob a forma de biologia médica, o que é ótimo, quer dizer, no nível molecular, tudo é meio bonito e igual, né, entre plantas e animais. Então, você pode aprender em uma área e depois aplicar em outra.
00;04;35;00 – 00;05;00;09
Joseph
Mas quando comecei a pesquisar, e depois comecei a fazer um pouco de pesquisa médica, percebi que as perguntas que eu realmente queria responder estavam muito mais na área da biologia vegetal agrícola, onde eu achava que havia, pelo menos para mim, questões mais interessantes sobre sustentabilidade e mudanças climáticas que poderiam ser respondidas. E também os espaços são menos concorridos.
00;05;00;09 – 00;05;07;02
Joseph
Simplesmente não há muita gente trabalhando nessa área. Então pensei que poderia dar uma contribuição maior.
00;05;07;04 – 00;05;09;28
Isabella
Então, o que é genômica vegetal?
00;05;10;01 – 00;05;43;13
Joseph
Portanto, a genômica vegetal é o estudo de todo o genoma da planta. Em vez de se concentrar em um mecanismo ou gene específico, o que é interessante por si só, a genômica tenta unir todos esses mecanismos e genes em uma única narrativa. E quando você olha para ela a partir dessa abordagem de cima para baixo, em que tenta entender tudo o que está acontecendo na célula, no genoma, ao mesmo tempo, você pode começar a ver esses tipos de padrões.
00;05;43;13 – 00;06;12;03
Joseph
Isso não seria necessariamente óbvio se você simplesmente analisasse aos poucos, um gene de cada vez. Então, também envolve muita biologia computacional. É preciso fazer muitas estatísticas e pesquisar bastante para encontrar esses padrões. Mas quando você encontra, é realmente empolgante porque você vê algo que talvez seja comum a todos os diferentes sistemas biológicos, em vez de um mecanismo exclusivo de um.
00;06;12;06 – 00;06;19;08
Isabella
E a genômica vegetal era algo em que você se interessava durante a pós-graduação, certo?
00;06;19;11 – 00;06;40;09
Joseph
Sim. Tipo, eu definitivamente queria mudar para biologia vegetal. E a genômica também era uma área em crescimento naquela época, particularmente a área de biologia de sistemas. E eu achei isso muito legal. Olhando para trás, não sei se eu entendia completamente o que era. Acho que me senti atraído pelo quão abstrato soava.
00;06;40;12 – 00;06;59;04
Joseph
E então, quando percebi que, cara, eu tinha que fazer todas as estatísticas, comecei a perceber que talvez fosse um pouco diferente do que eu pensava, mas eu realmente tive ótimos mentores e sim, eu realmente adoro isso.
00;06;59;06 – 00;07;07;17
Isabella
Então, como você conseguiu ir para os Estados Unidos e para Salk e o que o atraiu para o laboratório de Joe Ecker?
00;07;07;19 – 00;07;40;02
Joseph
Então, o Salk sempre foi um lugar onde se realizavam pesquisas incríveis e inovadoras, e sempre foi um dos melhores, senão o melhor, lugares para se fazer genômica vegetal. Temos Joe Ecker e outras pessoas aqui que realmente construíram essa área. E então era um sonho vir, e era um sonho estar aqui no sentido de que poderíamos realmente desenvolver diferentes projetos que eram meio malucos.
00;07;40;04 – 00;07;43;21
Isabella
Ah, você pode me contar sobre alguns desses projetos malucos?
00;07;43;24 – 00;08;14;16
Joseph
Então, havia algumas, uma delas publicada recentemente na Nature. Queríamos entender alguns dos mecanismos básicos por trás da evolução da fotossíntese. E eu sei que isso parece meio complicado, mas na verdade é uma questão muito importante para todos nós, porque a fotossíntese é o processo no qual a energia luminosa se converte em açúcares, e esses açúcares alimentam tudo.
00;08;14;18 – 00;08;47;07
Joseph
A fotossíntese é, de certa forma, o mecanismo-chave que nos fornece energia. E o engraçado sobre a fotossíntese é que ela tem diferentes sabores. O sabor principal é chamado de fotossíntese C3. E é aí que o processo acontece, em uma única célula, que é chamada de célula do mesófilo. Então, quando você olha para uma folha e vê que ela é verde, é a célula do mesófilo que está dando essa cor verde.
00;08;47;07 – 00;08;54;11
Joseph
E é ele quem faz essa conversão de luz em açúcar.
00;08;54;13 – 00;09;28;19
Joseph
Mas existem certas plantas, como o milho e o sorgo, que evoluíram ou se adaptaram a ambientes mais secos e quentes, como a savana. E nesse ambiente, a fotossíntese não funciona tão bem. É muito quente, muito seco. E então essas espécies evoluíram para uma maneira melhor de fotossíntese, chamada fotossíntese C4. E essencialmente o que acontece é que a fotossíntese ocorre em dois tipos de células, em vez de um.
00;09;28;22 – 00;10;07;03
Joseph
E o mais interessante é que isso evoluiu mais de 60 vezes. Então, de certa forma, continua acontecendo nessas diferentes espécies de plantas. E não é por meio da evolução de novos genes. Na verdade, é apenas um rearranjo do modelo existente para criar algo novo. E tem sido um mistério como esse rearranjo ocorre. E se o compreendêssemos, talvez pudéssemos projetar essas propriedades fotossintéticas aprimoradas em culturas como arroz ou trigo, que podem ter dificuldades diante das mudanças climáticas.
00;10;07;05 – 00;10;26;16
Joseph
Por meio dessa pesquisa, descobrimos uma das principais mudanças nesse projeto que permite a fotossíntese C4. Estamos muito animados com isso. E nossos colaboradores, assim como outros parceiros, estão acompanhando para ver se essa engenharia pode ser implementada.
00;10;26;18 – 00;10;49;21
Isabella
Sim, fico muito feliz que você esteja falando sobre esse artigo, porque achei muito interessante, especialmente do ponto de vista de pensar em coisas científicas que consideramos óbvias, como "fotossíntese", uma daquelas palavras que muita gente conhece. E como aprendemos isso na escola primária, você pensa: "Ah, precisamos entender tudo sobre isso". Mas isso não é verdade.
00;10;49;21 – 00;11;02;05
Isabella
E ainda há muitas perguntas interessantes a serem feitas sobre esses processos aparentemente básicos. Estou curioso para saber se existem outros tipos de perguntas que sejam realmente interessantes na biologia vegetal atualmente.
00;11;02;07 – 00;11;28;18
Joseph
Quanto ao seu ponto sobre coisas que consideramos certas, mas que percebemos que, pelo menos no nível molecular, ainda não sabemos realmente o que está acontecendo com as plantas, outra questão que Joe Ecker e eu abordamos foi a compreensão da plasticidade das plantas. Em outras palavras, quando você tem uma planta em casa, se você não a regar, ela não cresce.
00;11;28;22 – 00;12;00;07
Joseph
Mas se você der uma tonelada de água e fertilizante, ele crescerá loucamente. Isso é plástico, certo? Comparado a outros sistemas, como humanos ou camundongos, as plantas podem tomar essas decisões de desenvolvimento quando o ambiente lhes convém. Humanos. Nós crescemos como quando passamos de criança para adulto. Essa é uma trajetória fixa. As plantas podem mudar esse ritmo dependendo de seus recursos.
00;12;00;10 – 00;12;35;10
Joseph
E então Joe e eu seguimos essa hipótese, observando como as folhas das plantas escolhem sua taxa de crescimento em resposta ao ambiente. E encontramos certas assinaturas genômicas que sugeriam que, quando você não rega sua planta, quando ela permanece pequena, o que ela está, na verdade, fazendo é iniciar respostas de envelhecimento, onde ela está envelhecendo e se desenvolvendo mais rapidamente para interromper seu crescimento, o que é meio contraintuitivo, mas muito interessante.
00;12;35;13 – 00;12;54;12
Joseph
Isso também pode contribuir para as mudanças climáticas e a pesquisa, porque na agricultura, se os produtores não recebem irrigação suficiente, o mesmo tipo de interrupção do crescimento acontece, e isso acaba afetando a produtividade e o que vemos no supermercado.
00;12;54;14 – 00;13;23;02
Isabella
Sim, é realmente interessante pensar em como as plantas precisam desenvolver mecanismos completamente diferentes para lidar com seu crescimento e o ambiente, porque, ao contrário de nós, elas não conseguem se movimentar. E assim, com estudos como o seu artigo sobre fotossíntese, estamos aprendendo sobre essas propriedades evolutivas básicas que poderíamos usar para tornar as plantas mais eficientes e melhorar as colheitas no futuro.
00;13;23;04 – 00;13;48;27
Joseph
É uma tarefa realmente complexa, por exemplo, sabemos que as plantas têm aquela propriedade quase mágica de conseguir raízes mais profundas, buscar água ou desenvolver brotos mais longos para evitar a sombra e buscar a luz do sol, como se pudessem fazer todas essas coisas incríveis. E a próxima fronteira é tentar entender como podemos reproduzir ou modificar essas características.
00;13;48;29 – 00;14;11;20
Joseph
E é complicado porque temos um grupo de biólogos moleculares de plantas espalhados pelo mundo tentando lidar com essas questões realmente importantes, e precisamos resolvê-las nas próximas décadas. Caso contrário, nossos sistemas alimentares podem se tornar muito mais vulneráveis, mais imprevisíveis, além de haver altas demandas sobre os sistemas alimentares à medida que a população continua a crescer.
00;14;11;20 – 00;14;16;19
Joseph
Então vai ser um momento muito, muito interessante.
00;14;16;21 – 00;14;33;18
Isabella
Sim. E sobre fazer grandes perguntas e enfrentar esses problemas do mundo real, estou curioso para saber se você pode falar um pouco sobre sua recente transição para trabalhar em uma startup e o que a inspirou a fazer isso?
00;14;33;20 – 00;15;13;27
Joseph
Sim, recentemente saí da Salk e cofundei a empresa com alguns dos meus colegas, um que estava em Cambridge, outro que agora está em Denver, e nos juntamos por acaso e percebemos que tínhamos a expertise necessária para desenvolver tecnologia de biomarcadores para plantas. E essa é uma tecnologia que veio da área médica. Então, se você já fez algum tipo de biópsia, uma biópsia pré-câncer, onde basicamente se tenta ver se esse tecido eventualmente se desenvolverá em câncer.
00;15;14;00 – 00;15;41;07
Joseph
Frequentemente, eles observam a expressão gênica, ou o comportamento dos genes, que é um sinal precoce de patologias futuras. E você pode aplicar essa mesma tecnologia às plantas para verificar se, por exemplo, a expressão gênica delas é preditiva de como elas vão crescer sob condições como, por exemplo, se elas têm fertilizante de nitrogênio suficiente? Estão recebendo água suficiente? Existe algum patógeno de início precoce?
00;15;41;09 – 00;16;12;18
Joseph
Esse tipo de questão que os produtores realmente querem entender e conhecer, para poderem tomar decisões em campo sobre aplicar mais fertilizante ou um pesticida, eles ainda não sabem. Por isso, fundamos uma empresa chamada Crop Diagnostix, que desenvolve esses biomarcadores de expressão gênica e os implementa nos produtores para ajudá-los tanto em seus resultados financeiros quanto para tornar a agricultura mais sustentável.
00;16;12;20 – 00;16;52;24
Joseph
A transição tem sido realmente muito estranha, de um jeito ótimo. Salk oferece esse tipo de espaço e oportunidade para responder a perguntas fundamentais realmente importantes. E situado nos penhascos, você tem... você está no oceano e é muito majestoso. E agora, dirigindo para o Arizona, para plantações de batata perto da fronteira, conversando com os produtores, tentando entender quais são os problemas deles, e depois voltando com uma tonelada de amostras na parte de trás do meu carro para sequenciá-las o mais rápido possível, basicamente.
00;16;52;24 – 00;16;59;20
Joseph
E toda a motivação é muito urgente e diferente quando comparada à pesquisa acadêmica.
00;16;59;23 – 00;17;12;22
Isabella
Todas essas viagens devem ser uma grande mudança em relação à rotina diária de ir ao laboratório. Você aprendeu alguma coisa importante ou inesperada nos primeiros meses de trabalho nesta startup?
00;17;12;25 – 00;17;43;20
Joseph
O que tem sido interessante é que, ao fundar uma startup, você precisa ter muitas conversas com todos os diferentes stakeholders envolvidos. Então, para nós, conversamos com agricultores, fabricantes de insumos, empresas de sementes e realmente entendemos a posição dos diferentes atores na agricultura sustentável. E acho que, quer dizer, a atmosfera era boa.
00;17;43;20 – 00;18;12;24
Joseph
Todos querem usar menos nitrogênio, todos querem usar menos pesticidas. Todos querem rendimentos previsíveis e estáveis. Ninguém quer perder suas águas subterrâneas. E, portanto, estamos todos nessa mesma trajetória. E existem empresas e pessoas por aí que, basicamente, estamos todos tentando ajudar a tornar essas necessidades uma realidade a tempo, especialmente diante dos desafios que teremos nas próximas décadas.
00;18;12;26 – 00;18;20;25
Joseph
Então é aí que tem sido bom ver esse panorama mais amplo e perceber que estamos todos no mesmo time.
00;18;20;27 – 00;18;53;05
Isabella
Certo, então me corrija se eu estiver errado, mas a inteligência artificial, IA, parece ser uma ferramenta enorme que você está usando no Crop Diagnostix. E estou curioso para saber como tem sido essa integração da IA como biólogo de plantas, observando tudo acontecer em tempo real. Parece que aconteceu muito rápido, especialmente quando você analisa genomas e grandes bancos de dados como esses, e usa IA para classificar as coisas muito mais rápido do que manualmente. E quanto disso você conseguiu observar e se beneficiar?
00;18;53;07 – 00;19;27;01
Joseph
Sim, quando se estuda genomas, há tantas partes móveis diferentes, e como um único cérebro científico, é muito fácil se perder nos dados. E a inteligência artificial demonstrou ser capaz de decodificar essas fisiologias, conjuntos de dados ou insights realmente complexos em uma gama de problemas diferentes. Então, cinco anos atrás, o que estamos tentando alcançar com o Crop Diagnostix não teria sido possível porque a tecnologia não estava disponível.
00;19;27;03 – 00;20;08;25
Joseph
E, de fato, a tecnologia genômica também não existia, porque agora o custo do sequenciamento ômico ficou muito mais barato. Então, estamos nesse ponto de cruzamento muito bom, em que o sequenciamento é barato o suficiente, os algoritmos de aprendizado de máquina e a IA são sofisticados o suficiente para que possamos começar a decodificar esses conjuntos de dados genômicos realmente complexos e, então, idealmente, fornecer benefício direto aos produtores e agricultores que poderiam usar essas informações com mais facilidade.
00;20;08;27 – 00;20;21;02
Isabella
Voltando ao que você estava dizendo sobre ir a campo e se reunir com as partes interessadas e os agricultores, você poderia explicar como você comunica o trabalho que está fazendo nesses contextos?
00;20;21;04 – 00;21;06;15
Joseph
Não existe solução mágica na agricultura. Portanto, precisamos de diferentes regulamentações, tecnologias e comportamentos que nos levem às metas de sustentabilidade, bem como às metas de produtividade que estabelecemos. A engenharia de plantas é um mecanismo que certamente ajudará nessa jornada. E, particularmente com características como a seca, que são inerentemente complexas, a engenharia de linhagens mais resistentes à seca será necessária, mas não suficiente para atingir nossas metas de produtividade.
00;21;06;18 – 00;21;31;15
Joseph
Acho que precisamos nos esforçar mais, digamos, para explicar por que essas tecnologias são benéficas em primeiro lugar. E direi que, sejamos honestos, a maior forma de modificação genética em plantas neste país é o milho transgênico ou a soja transgênica. E esses são produtos que não são para consumidores. São produtos para agricultores.
00;21;31;15 – 00;21;48;13
Joseph
Portanto, embora os agricultores vejam o benefício imediato dessas variedades tolerantes a pesticidas, isso não representa um benefício real para o consumidor. Portanto, não podemos esperar que os consumidores fiquem entusiasmados com isso. Na verdade, eles se sentem bastante neutros em relação a isso, o que eu acho que faz muito sentido.
00;21;48;16 – 00;22;03;21
Isabella
Trabalhar em campo mudou de alguma forma sua perspectiva sobre o que você fazia no laboratório antes?
00;22;03;23 – 00;22;27;17
Joseph
Acho que o que mais gostei de aprender até agora é que isso realmente me fez voltar a pensar sobre sazonalidade. Durante meu doutorado e meu pós-doutorado em San Diego, não sentimos muito as estações, mas agora tenho plena consciência de quando as plantações estão indo para o solo, em que estágio as batatas estarão em um ou dois meses e em que estágio o milho estará.
00;22;27;20 – 00;23;01;27
Joseph
Aprender sobre como existe esse ciclo anual neste país em torno do cultivo, do plantio, da colheita, de todo o esforço necessário para produzir alimentos, de toda a energia necessária. E, por dentro, é um empreendimento gigantesco que acontece todos os anos desde os primórdios da invenção humana. E, sem querer ser muito poético, nossa interação com as plantas é uma das relações mais importantes e fundamentais que temos com qualquer organismo.
00;23;01;29 – 00;23;41;00
Joseph
Bem, não consigo entender como alguém não se alegraria em ver as plantas crescerem e imaginar fazer isso como produtor, fazendeiro ou biólogo vegetal. Quer dizer, você está tão em contato com o funcionamento desse sistema e como ele fornece não apenas o alimento que você come, mas também o ar que você respira e o gás que você consome, como se tudo estivesse lá.
00;23;41;02 – 00;23;47;07
Isabella
Agora, falando de coisas humanas alegres, como você se mantém ocupado quando não está trabalhando?
00;23;47;10 – 00;24;15;04
Joseph
Bom, eu tento... eu gosto de nadar no mar, então tento ir à praia pelo menos uma vez por semana. É muito bonito. E a água está esquentando, então é ótimo. E eu faço muitas caminhadas, obviamente, eu tento... comecei a escalar. Não sou muito bom nisso, mas gosto. E sim, eu tento ler um monte de livros e geralmente consigo fazer isso.
00;24;15;06 – 00;24;20;11
Isabella
Que tipo de livros você gosta de ler? Ficção. Não ficção. Mais coisas científicas?
00;24;20;14 – 00;24;39;18
Joseph
Não. Sempre ficção. No fim das contas, adoro uma boa história, aprender sobre as experiências fictícias das pessoas. E você pode ler todos esses autores geniais que você pode simplesmente apreciar e amar sem precisar ir além.
00;24;39;21 – 00;24;47;24
Isabella
Joseph, muito obrigado por falar comigo hoje. Boa sorte com o Crop Diagnostix. Estou muito animado para ver o que você vai fazer.
00;24;47;26 – 00;24;58;00
Joseph
Tudo bem, adorei. Muito obrigada, Isabella.
00;24;58;02 – 00;25;22;04
Isabella
De projetos malucos com Joe Ecker a moldar o futuro da batata e da agricultura sustentável com amigos da Crop Diagnostix, Joseph está deixando sua marca na biologia vegetal, assim como os grandes cientistas que o atraíram para Salk. O que eu acho que Joseph deixa bem claro é que a biologia vegetal não se trata apenas de plantas. Trata-se de pessoas. Trata-se dos cientistas que trabalham com plantas-modelo em laboratório.
00;25;22;07 – 00;25;55;05
Isabella
Trata-se de agricultores planejando e trabalhando nos campos para cultivar todos os tipos de culturas. E trata-se de todas as outras pessoas na Terra cuja vida é sustentada por essas culturas. Com tecnologias modernas como a inteligência artificial e nosso catálogo cada vez maior de genes de plantas, estamos em um ponto realmente empolgante na biologia vegetal e na história da humanidade. Estou ansioso para ver o que mais Joseph aprenderá ao concluir seus estudos em Salk, e o que ele realizará neste novo capítulo na Crop Diagnostix, e como sua história científica em andamento pode impactar o futuro do nosso planeta.
00;25;55;06 – 00;26;40;18
VO Victoria
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