Πάνω από 20 χρόνια πριν, οι ερευνητές ξεκίνησαν τη δεκαετή διαδικασία εργασίας με εκατοντάδες μηχανές προσδιορισμού αλληλουχίας για να χαρτογραφήσουν ολόκληρο το ανθρώπινο γονιδίωμα. Σήμερα, η ίδια ποσότητα δεδομένων μπορεί να παραχθεί σε λίγες μέρες έως μερικές εβδομάδες, και σε ένα κλάσμα του κόστους.
"Έξυπνοι άνθρωποι σαν εσάς θα δουλέψουν πάνω σε αυτό", λέει ο Maggie Halloran, τεχνικός ακολουθίας, που στέκεται μπροστά σε μια ομάδα πρωτοετών μαθητών γυμνασίου στο νέο εργαστήριο αναλυτικής βιολογίας του Εθνικού Μουσείου Φυσικής Ιστορίας (LAB) μοριακός κόμβος μοριακής βιοτεχνολογίας.
Οι φοιτητές είναι 15 από τους 100 που παρακολουθούν πρόγραμμα επιλεκτικής μαγνητικής επιστήμης, τεχνολογίας, μηχανικής και μαθηματικών (STEM) στο South River High School του Edgewater, Md. Αυτό το μήνα, πήρε μια παρασκήνια σε μερικά από τα έργα του μουσείου τις εργαστηριακές του εγκαταστάσεις και τους ανθρώπους που τις τρέχουν.
Πέρυσι, το 28% των μαθητών γυμναστικής στις ΗΠΑ εξέφρασε το ενδιαφέρον να ακολουθήσει μια σταδιοδρομία STEM. Ωστόσο, περισσότεροι από τους μισούς φοιτητές θα χάσουν αυτό το ενδιαφέρον από τη στιγμή που θα είναι ηλικιωμένοι, σύμφωνα με τους ειδικούς της βιομηχανίας. Η ομάδα Smithsonian της LAB ελπίζει ότι οι μαθητές από το Edgewater δεν θα πέσουν στην παγίδα.
"Η σκίαση εργασίας αποσαφηνίζει όλες τις μυριάδες κατευθύνσεις στις οποίες μπορούν να μπουν", λέει η κα Μαρίνα Κατάν, πρόεδρος του λυκείου, που ακολούθησε μαζί με την ομάδα. "Όταν έρχονται, μπορεί να έχουν μια πιο στενή εστίαση ή ιδέα για το τι STEM σταδιοδρομία μπορεί να είναι, και όταν φεύγουν ξέρουν ότι ο κόσμος είναι το στρείδι τους."
Τα μουσεία μπορούν να προσφέρουν τις πρακτικές ευκαιρίες μάθησης στις επιστήμες που τα σχολεία δεν μπορούν, και οι επιμελητές τους γνωρίζουν αυτό. Το Αμερικανικό Μουσείο Φυσικής Ιστορίας στη Νέα Υόρκη φιλοξενεί ένα πρόγραμμα που συγκεντρώνει μαθητές γυμνασίου δύο φορές το μήνα κατά τη διάρκεια του σχολικού έτους και για τρεις εβδομάδες το καλοκαίρι για να σπουδάσουν επιστήμες. Το Εθνικό Μουσείο του Β 'Παγκοσμίου Πολέμου στη Νέα Ορλεάνη χορηγεί επιτόπιες εκδρομές για σπουδαστές μαθημάτων μαθηματικών και φυσικών επιστημών του Μεσαίωνα και Λυκείου για να τους δώσει ένα διεπιστημονικό μάθημα για το πώς η φυσική μπορεί να ενημερώσει την ιστορία. Στο Οχάιο, το Ίδρυμα Μουσείου Πολεμικής Αεροπορίας φιλοξενεί εργαστήρια για φοιτητές. Όλοι υποστηρίζουν την εκπαίδευση STEM των νέων σπουδαστών με την ελπίδα να καλύψουν τη ζήτηση για το εργατικό δυναμικό του μέλλοντος.
Το Ίδρυμα Smithsonian παραμένει σε καλό δρόμο για να κάνει το ίδιο. Ο Πρόεδρος Obama ζήτησε αύξηση του προϋπολογισμού ύψους 25 εκατομμυρίων δολαρίων που προορίζεται για τον προγραμματισμό που σχετίζεται με τα STEM. Τα κεφάλαια θα βοηθήσουν στη δημιουργία πόρων του διαδικτύου για τους σπουδαστές και θα επιτρέψουν στους εκπαιδευτικούς να συνδυάσουν το περιεχόμενο του Smithsonian με τα σχολικά μαθήματα. Αυτός ο προορισμός αποτελεί μέρος της υπάρχουσας ομοσπονδιακής χρηματοδότησης ύψους 180 εκατομμυρίων δολαρίων της διοίκησης, η οποία αφιερώνεται στον προγραμματισμό STEM, ο οποίος κατανέμεται μεταξύ του Smithsonian, του Υπουργείου Παιδείας των ΗΠΑ και του Εθνικού Ιδρύματος Επιστημών.
Η περιοδεία του South River High School ξεκίνησε από το Εκπαιδευτικό Κέντρο Q & RIUS του Εθνικού Μουσείου Φυσικής Ιστορίας, ένα χώρο 10.000 τετραγωνικών ποδιών που θα στεγάσει μια συλλογή 20.000 αντικειμένων έρευνας και στη συνέχεια θα μετακινηθεί γρήγορα στο LAB, όπου ο Halleran ερωτεύτηκε τους μαθητές για τα βασικά ζεύγη DNA και απάντησαν εύκολα, φωνάζοντας: "Guanine και cytosine! Αδενίνη και θυμίνη! "
Η ερευνητής Smithsonian Amy Driskell εξήγησε πώς αυτή και οι συνάδελφοί της χρησιμοποιούν μια διαδικασία που ονομάζεται αλυσιδωτή αντίδραση πολυμεράσης για τη μελέτη του DNA των πτηνών και των ψαριών. "Στα επόμενα χρόνια, θα έχουμε μια ακολουθία DNA για κάθε ψάρι - όλα θα είναι" γραμμωτά ", λέει ο Driskell.
Ορισμένα από αυτά τα ψάρια προέρχονται από το έργο παρατήρησης Deep Reef του Smithsonian, το οποίο συλλέγει δείγματα από βαθιούς υφάλους της Καραϊβικής μέσω ενός υποβρυχίου πέντε ατόμων. "Θα βρισκόσαστε 1.000 πόδια κάτω στον ωκεανό τη στιγμή που θα σας οδηγήσει να επιστρέψετε στο λεωφορείο", δήλωσε ο διευθυντής του LAB Lee Weigt.
Οι σπουδαστές ακούστηκαν σχετικά με τις πραγματικές εφαρμογές του barcoding από τον Matthew Kweskin, υπεύθυνο πληροφορικής της LAB. Μετά από μια πτήση US Airways υπέστη "απεργία πτηνών", αναγκάζοντας τον καπετάνιο Chesley Sullenberger να προσγειωθεί το αεροπλάνο στον Ποταμό Hudson το 2009, οι αρχές έστειλαν τα πτηνά που βρέθηκαν στον κινητήρα του αεροσκάφους στο Smithsonian για ανάλυση. Οι ερευνητές μπήκαν στην αλληλουχία DNA που εξήχθη από τα δείγματα στη βάση δεδομένων Barcode of Life, μια μηχανή αναζήτησης που αναλύει μέσω αμέτρητων αρχείων ειδών πουλιών και επιβεβαίωσε ότι τα δείγματα ήταν από χήνες του Καναδά. Αυτά τα δεδομένα χρησιμοποιούνται για να βοηθήσουν τα αεροδρόμια να κατανοήσουν το είδος των πτηνών που προκαλούν προβλήματα στα αεροδρόμια.
Η περιοδεία εξήλθε από το εργαστήριο και στις αποθήκες του μουσείου, όπου οι μαθητές πήραν μια ματιά στις συλλογές του τμήματος της ζωολογίας του ασπόνδυλου. Η τελική στάση ήταν στο τμήμα βοτανικής, όπου ο διευθυντής συλλογών Γκρέγκορι Μάκκι είπε στους φοιτητές τις συλλογές των φυτών του ιδρύματος, οι οποίες κατέχουν 4, 5 εκατομμύρια δείγματα.
Ο McKee πέρασε διάφορα διατηρημένα φυτά, εξηγώντας πώς οι ερευνητές συλλέγουν και συντηρούν τα φυτά. Επέστρεψε πίσω στις ερευνητικές προσπάθειες της LAB, λέγοντας ότι οι τεχνολογίες προσδιορισμού ακολουθίας DNA θα μπορούσαν να βοηθήσουν να εξηγηθεί το μυστήριο του γιατί ένα είδος μπαμπού λουλουδιών ανθίζει μόνο μια φορά κάθε 120 χρόνια.
"Μου πληρώνουν λίγα χρήματα για να βγουν έξω στο δάσος και να πάρουν βρώμικα βρώμικα, και δεν χρειάζεται να φορέσω γραβάτα", λέει ο McKee γιατί αγαπά τη δουλειά του. Τους είπε για να συναντήσουν έναν 70χρονο άνδρα στη Μογγολία που ήταν τόσο ειδικός στη βοτανική, που γνώριζε ακριβώς ποια είναι τα κουκουνάκια για να φάει, τα οποία έσκαψε τα δέντρα για να τα ανακτήσει.
"Αυτό είναι εκπληκτικό", λέει ο Jesse McElree, 15χρονος φοιτητής. Ο ντόπιος Annapolis λέει ότι ενώ απολαμβάνει τα περισσότερα μαθηματικά και ελπίζει να γίνει μηχανικός, η συζήτηση του McKee ήταν το επίκεντρο της περιοδείας.
Jacob Mondoro, 15 ετών, του Edgewater, βρήκε επίσης το τμήμα βοτανικής να είναι η πιο συναρπαστική στάση στην περιοδεία. Και αυτός θέλει να ακολουθήσει μηχανική, αλλά λέει ότι υποπτεύεται ότι μια καριέρα στην επιστήμη των φυτών θα είναι πολύτιμη στο μέλλον.
"Η βοτανική φαίνεται σαν το είδος που θα είναι πολύ έντονο αργότερα λόγω της κατάστασης της υπερθέρμανσης του πλανήτη", λέει ο Mondoro. "Χωρίς ένα σωστό εργατικό δυναμικό, δεν πρόκειται να υπάρχουν πολλοί άνθρωποι που μπορούν πραγματικά να υποστηρίξουν τη Γη και τον τρόπο που πρέπει να είναι".
Ο τεχνικός Lab Lab Caitlin Baker, ο οποίος οδήγησε την McElree και την ομάδα του Mondoro, λέει ότι η περιοδεία φαινόταν σαν μια εμπειρία που άνοιγε τα μάτια για τους πρωτοεμφανιζόμενους, ειδικά για τις φοιτητές που ήταν αριθμημένοι.
"Νομίζω ότι είναι πραγματικά ικανό να βλέπει τις γυναίκες στην επιστήμη και να κάνει πολύ έρευνα αιχμής" λέει ο Μπέικερ. «Ελπίζω ότι το γεγονός ότι υπάρχουν τόσοι περισσότεροι άντρες σε αυτή την ομάδα δεν δίνει στα κορίτσια κάποια αίσθηση ότι είναι ένα αρσενικό πεδίο. Πραγματικά δεν είναι πια. "
Για τη Lauren Suite, 14χρονο φοιτητή από το Edgewater, η εσωτερική εμφάνιση ήταν ενημερωτική. "Μου έδωσε περισσότερες πληροφορίες για το τι θα ήθελα να κάνω στο μέλλον", λέει η Σουίτα, η οποία εξετάζει την ιατρική έρευνα. «Προσπαθώ να είμαι ενημερωμένος με τα πάντα και ελπίζω να είμαι μέρος της ανάπτυξης νέων τεχνολογιών στο μέλλον».
Η Halloran πιστεύει ότι αυτή η ταχύτητα καινοτομίας έφτασε στο σπίτι για τους μαθητές. Οι μελέτες STEM τους είναι ζωτικής σημασίας για την προετοιμασία τους να συνεργαστούν και να δημιουργήσουν τεχνολογίες του 21ου αιώνα, παρόλο που μέχρι τη στιγμή που θα αποφοιτήσουν το κολλέγιο μέσα σε λίγα χρόνια, η νέα τεχνολογία μπορεί να έχει ξεπεράσει τα εργαλεία που είδαν στο LAB.
"Ο καθένας πιστεύει ότι ακούγεται δροσερό να είναι ο Jacques Cousteau και πηγαίνετε να καταδύεστε και να συλλέγετε", λέει ο Halloran. "Αλλά πραγματικά χρειάζονται το σύνολο των δεξιοτήτων για να μπορέσουν να το κάνουν αυτό. Νομίζω ότι όσο νωρίτερα έχουν μια ιδέα για το εύρος όλων αυτών, τόσο καλύτερα είναι να μπορούν να εφαρμόζουν αυτό που μαθαίνουν ήδη στο γυμνάσιο και να φτιάχνουν κόγχες για τον εαυτό τους ».
