În urmă cu mai bine de 20 de ani, cercetătorii au început procesul de 13 ani de lucru cu sute de mașini de secvențiere pentru a cartografia întregul genom uman. Astăzi, aceeași cantitate de date poate fi produsă în câteva zile până la câteva săptămâni și cu o fracțiune din cost.
„Oamenii deștepți ca voi, vor lucra la asta”, spune Maggie Halloran, tehnician de secvențiere, în fața unui grup de proaspăt studenți de liceu la noul Laborator de Biologie Analitică (LAB) al Muzeului Național de Istorie Naturală hub biotehnologic molecular.
Studenții sunt 15 din cei 100 care participă la un program de magnetism științific, tehnologie, inginerie și matematică (STEM) la South River High School din Edgewater, Md. În această lună, au primit o privire din culise la unele din muzeul colecțiile, instalațiile sale de laborator și persoanele care le conduc.
Anul trecut, 28 la sută dintre elevii de liceu din SUA și-au exprimat interesul pentru a urma o carieră STEM. Cu toate acestea, mai mult de jumătate dintre acești studenți își vor pierde acest interes în momentul în care sunt seniori, potrivit specialiștilor din industrie. Echipa Smithsonian de la LAB speră ca studenții de la Edgewater să nu cadă în capcana respectivă.
„Umbrirea slujbei clarifică multitudinea de direcții în care pot intra”, spune Hillary Catan, catedra de liceu, care a urmat împreună cu grupul. „Când vor intra, s-ar putea să aibă o atenție mai restrânsă sau o idee despre ce pot fi carierele STEM, iar atunci când pleacă, știu că lumea este oja lor.”
Muzeele pot oferi oportunități practice de învățare în științele pe care școlile nu le pot, iar curatorii lor știu acest lucru. Muzeul American de Istorie Naturală din New York găzduiește un program care reunește elevi de liceu de două ori pe lună în timpul anului școlar și timp de trei săptămâni în vară pentru a studia știința. Muzeul Național al II-lea Război Mondial din New Orleans sponsorizează excursii la fața locului pentru studenții de matematică și liceu, pentru a le oferi o lecție interdisciplinară despre modul în care fizica poate informa istoria. În Ohio, Fundația Muzeului Forțelor Aeriene găzduiește ateliere pentru studenți. Toate susțin educația STEM a tinerilor studenți în speranța de a răspunde cererii forței de muncă a viitorului.
Instituția Smithsonian rămâne pe cale să facă același lucru; Președintele Obama a solicitat o majorare a bugetului de 25 de milioane de dolari, destinată programării STEM. Fondurile vor ajuta la crearea de resurse online pentru studenți și vor permite profesorilor să combine conținutul Smithsonian cu munca școlară. Acest earmark face parte din fondul federal existent al administrației de 180 de milioane de dolari dedicat programării STEM, care este împărțit între Smithsonian, Departamentul de Educație al SUA și Fundația Națională de Știință.
Turul liceului South River a început la Centrul de Educație Q? RIUS din Muzeul Național de Istorie Naturală, un spațiu de 10.000 de metri pătrați care va găzdui o colecție de cercetare de 20.000 de obiecte și apoi a trecut rapid la LAB, unde Halleran ia întrebat pe studenți despre perechile de bază ale ADN-ului și au răspuns ușor, strigând: „Guanină și citozină! Adenină și timină! ”
Cercetătorul Smithsonian Amy Driskell a explicat cum ea și colegii ei folosesc un proces numit reacție în lanț a polimerazei pentru a studia ADN-ul păsărilor și peștilor. „În următorii câțiva ani, vom avea o secvență ADN pentru fiecare pește - toți vor fi„ codați ”, spune Driskell.
Unii dintre acești pești provin din proiectul Smithsonian's Deep Reef Observation, care colectează exemplare din recifele adânci din Caraibe printr-o submersibilă de cinci persoane. „Ai fi la 1.000 de metri în jos în ocean, în timpul necesar pentru a pleca de aici înapoi în autobuz”, a declarat grupului Lee Weigt, directorul LAB.
Studenții au auzit despre aplicațiile din lumea reală a codurilor de bare de la Matthew Kweskin, managerul IT al LAB. După ce un zbor al US Airways a suferit un „atac de păsări”, forțând căpitanul Chesley Sullenberger să aterizeze avionul în râul Hudson în 2009, autoritățile au expediat rămășițe de păsări găsite în motorul avionului către Smithsonian pentru analiză. Cercetătorii au intrat în secvența ADN extrasă din exemplare în baza de date Barcode of Life, un motor de căutare care analizează nenumărate fișiere de specii de păsări secvențiate și au confirmat că eșantioanele provin din gâște din Canada. Aceste date sunt utilizate pentru a ajuta câmpurile aeriene să înțeleagă tipul de păsări care cauzează probleme pe aeroporturi.
Turul s-a mutat apoi din laborator și în depozitele muzeului, unde studenții au aruncat o privire la colecțiile secției de zoologie a nevertebratelor. Oprirea finală a fost în interiorul departamentului de botanică, unde managerul de colecții Gregory McKee le-a spus studenților despre colecțiile de plante ale Instituției, care deține 4, 5 milioane de exemplare.
McKee a trecut prin câteva plante conservate, explicând modul în care cercetătorii le colectează și le păstrează. El a revenit la eforturile de cercetare ale LAB, spunând că tehnologiile de secvențiere a ADN-ului ar putea ajuta la explicarea misterului de ce o specie de flori de bambus înflorește o singură dată la 120 de ani.
„Îmi plătesc un pic de bani pentru a ieși în pădure și a se murdări murdar și nu trebuie să port cravată”, spune McKee despre motivul pentru care își iubește meseria. El le-a povestit despre întâlnirea unui bărbat în vârstă de 70 de ani din Mongolia, care era un expert atât de mare în botanică, încât știa exact ce piure de mâncare, pe care le-a înșelat pe copaci însuși pentru a-l prelua.
„Este uimitor”, spune Jesse McElree, o studentă în vârstă de 15 ani. Nativul din Annapolis spune că, în timp ce îi place cel mai mult de matematică și speră să devină inginer, discuția lui McKee a fost punctul culminant al turneului.
Jacob Mondoro, în vârstă de 15 ani, din Edgewater, a considerat de asemenea că departamentul de botanică este cea mai convingătoare oprire din tur. De asemenea, el vrea să urmeze inginerie, dar spune că suspectează că o carieră în știința plantelor ar fi valoroasă în viitor.
„Botanica pare un fel de lucru care va fi foarte intens mai târziu, din cauza situației de încălzire globală”, spune Mondoro. „Fără o forță de muncă adecvată, nu vor fi mulți oameni care pot susține efectiv Pământul și modul în care trebuie să fie.”
Tehnicianul laboratorului, Caitlin Baker, care a condus grupul lui McElree și Mondoro, spune că turul a părut o experiență de deschidere a ochilor pentru noii elevi, în special pentru studenții de sex feminin, care au fost depășiți cu mult.
„Cred că este cu adevărat împuternicit să vezi femeile în știință și fac cercetări extrem de avansate”, spune Baker. „Sper că faptul că există atât de mulți bărbați în acest grup nu le oferă fetelor un fel de sens că este un câmp masculin. Nu mai este. ”
Pentru Lauren Suite, o studentă în vârstă de 14 ani din Edgewater, aspectul interior a fost informațional. „Mi-a oferit mai multe informații asupra a ceea ce aș putea dori în viitor”, spune Suite, care are în vedere cercetările medicale. „Încerc să rămân la curent cu tot și sper să fac parte din dezvoltarea de noi [tehnologii] în viitor.”
Halloran consideră că această viteză a inovației a lovit acasă studenții. Studiile lor STEM sunt cruciale pentru pregătirea lor pentru a lucra și pentru a crea tehnologii din secolul XXI, chiar dacă până la absolvirea colegiului în doar câțiva ani, tehnologia nouă ar fi putut depăși instrumentele la care au asistat la LAB.
„Toată lumea crede că sună mișto să fii Jacques Cousteau și să mergi la scufundări și la colectare”, spune Halloran. „Dar chiar au nevoie de întregul set de abilități pentru a putea face asta. Cred că, cu cât au o idee cu privire la sfera de aplicare a tuturor, cu atât este mai bine pentru ei să poată aplica ceea ce învață deja în liceu și să-și facă niște pentru ei înșiși. ”
