Yli 20 vuotta sitten tutkijat aloittivat 13 vuotta kestäneen prosessin työskennellä satojen sekvensointikoneiden avulla koko ihmisen genomin kartoittamiseksi. Nykyään sama määrä tietoa voidaan tuottaa muutamasta päivästä muutamaan viikkoon ja vain murto-osalla kustannuksista.
"Teidän tyyppiset älykkäät ihmiset työskentelevät sen parissa", sanoo sekvensointiteknikko Maggie Halloran, joka seisoo edessä ryhmää laajasilmäisiä lukion aloittelijoita Kansallisluonnonhistorian museon upouudessa analyyttisen biologian laboratoriossa (LAB), molekyylibiotekniikan keskus.
Opiskelijoita on 15 100: sta 100: sta, jotka osallistuvat selektiiviseen tieteen, tekniikan, tekniikan ja matematiikan (STEM) magneettiohjelmaan South Riverin lukiossa Edgewaterissä, Md. Tässä kuussa he saivat kulissien takaa katsauksen museon osaan kokoelmat, sen laboratoriotilat ja niitä johtavat ihmiset.
Viime vuonna 28 prosenttia lukion lukijoista Yhdysvalloissa ilmaisi kiinnostuksensa jatkaa STEM-uraa. Alan asiantuntijoiden mukaan kuitenkin yli puolet näistä opiskelijoista menettää kiinnostuksensa seniori-ikään mennessä. LAB: n Smithsonian-joukkue toivoo, että Edgewaterin opiskelijat eivät joudu tuon ansaan.
"Työn varjo selkeyttää kaikki lukemattomat suunnat, joihin he voivat mennä", kertoo lukion seuraan käynyt lukion pääjohtaja Hillary Catan. "Kun he tulevat sisään, heillä voi olla kapeampi keskittymä tai ajatus siitä, mitä STEM-ura voi olla, ja kun he lähtevät, he tietävät, että maailma on heidän osterinsa."
Museot voivat tarjota käytännön oppimismahdollisuuksia tieteille, joita koulut eivät voi, ja niiden kuraattorit tietävät tämän. New Yorkin amerikkalainen luonnontieteellinen museo isännöi ohjelmaa, joka kokoaa lukiolaiset kaksi kertaa kuukaudessa lukuvuoden aikana ja kolmen viikon ajan kesällä opiskelemaan tiedettä. New Orleansin kansallisen maailmansodan museo tukee paikan päällä suoritettavia retkiä keskiasteen ja keskiasteen matematiikan ja luonnontieteiden opiskelijoille antaakseen poikkitieteellisen oppitunnin siitä, kuinka fysiikka voi kertoa historiasta. Ohiossa ilmavoimien museosäätiö isännöi työpajoja opiskelijoille. Kaikki tukevat nuorten opiskelijoiden STEM-koulutusta toiveissaan vastata tulevaisuuden työvoiman kysyntään.
Smithsonian instituutio jatkaa tiellä tekemistä samoin; Presidentti Obama on vaatinut 25 miljoonan dollarin budjetin korottamista STEM-ohjelmiin. Rahoitus auttaa luomaan online-resursseja opiskelijoille ja antamaan opettajille mahdollisuuden yhdistää Smithsonian-sisältö kouluihin. Tämä korvamerkintä on osa hallinnon nykyistä 180 miljoonan dollarin federaatiorahastoa, joka on tarkoitettu STEM-ohjelmointiin, jaettuna Smithsonianin, Yhdysvaltain opetusministeriön ja National Science Foundationin kesken.
South Riverin lukion kiertue alkoi Luonnontieteellisen keskusmuseon pian tulossa olevassa Q? RIUS-koulutuskeskuksessa, 10 000 neliömetrin tilassa, joka sisältää 20 000 esineen tutkimuskokoelman, ja siirtyi sitten nopeasti LAB: iin., jossa Halleran tutki opiskelijat emäsparista DNA: ta, ja he vastasivat helposti huutaen: ”Guaniini ja sytosiini! Adeniini ja tymiini! ”
Smithsonian-tutkija Amy Driskell selitti, kuinka hän ja hänen kollegansa käyttävät polymeraasiketjureaktioksi kutsuttua prosessia lintujen ja kalojen DNA: n tutkimiseen. "Muutaman seuraavan vuoden aikana meillä on DNA-sekvenssi jokaiselle kalolle - ne kaikki 'viivakoodilla' ', Driskell sanoo.
Jotkut näistä kaloista ovat peräisin Smithsonianin syvän riutta -havaintoprojektista, joka kerää yksilöitä Karibian syvistä riuttoista viiden hengen vedenalaisen upotuksen kautta. "Sinä olisit 1000 jalkaa meressä alaspäin, kun kuluu sinun takaisin täältä takaisin linja-autoon", LAB: n johtaja Lee Weigt kertoi ryhmälle.
Opiskelijat kuulivat reaalimaailman viivakoodisovelluksista LAB: n IT-päälliköltä Matthew Kweskiniltä. Sen jälkeen kun US Airwaysin lento kärsi "lintulakosta" pakotti kapteeni Chesley Sullenbergerin laskeutumaan lentokoneeseen Hudson-jokeen vuonna 2009, viranomaiset lähettivät koneen moottorista löytyneet lintujäännökset Smithsonianille analysoitavaksi. Tutkijat kirjoittivat näytteistä uutetun DNA-sekvenssin Viivakoodi-tietokantaan, hakukoneeseen, joka jäsentää lukemattomia sekvensoitujen lintulajien tiedostoja, ja vahvistivat, että näytteet olivat Kanadan hanhia. Tietoja käytetään auttamaan lentokenttiä ymmärtämään sellaisia lintuja, jotka aiheuttavat ongelmia lentoasemilla.
Sitten kiertue muutti laboratoriosta museon varastotiloihin, joissa opiskelijat tutustuivat selkärangattomien eläintieteiden osaston kokoelmiin. Viimeinen pysähdyspaikka oli kasvitieteen osastolla, jossa kokoelmapäällikkö Gregory McKee kertoi opiskelijoille instituutin kasvien kokoelmista, joissa on 4, 5 miljoonaa näytettä.
McKee ohitti useiden säilöttyjen kasvien ympärillä selittäen, kuinka tutkijat keräävät ja säilyttävät niitä. Hän kovastui takaisin LAB: n tutkimusponnisteluihin sanomalla, että DNA-sekvensointitekniikat voivat auttaa selittämään mysteerin, miksi yksi bambukukulaji kukkii vain kerran 120 vuodessa.
"He maksavat minulle vähän rahaa menemään metsään ja likaiseksi likaiseksi, ja minun ei tarvitse käyttää solmioa", McKee kertoo miksi rakastaa työtä. Hän kertoi heille tapaamisesta Mongolian 70-vuotiaan miehen kanssa, joka oli niin kasvitieteen asiantuntija, että tiesi vain mitä mäntypuita syödä, minkä hän hajotti puita itse hakeakseen.
"Se on uskomatonta", sanoo 15-vuotias Jesse McElree. Annapolisin kotoperäinen sanoo, että vaikka hän nauttii matematiikasta eniten ja toivoo tulevansa insinööriksi, McKee: n keskustelu oli kiertueen kohokohta.
Jacob Mondoro, 15, Edgewaterista, piti myös kasvitieteen osastoa kiehtovimpana pysäkkinä kiertueella. Myös hän haluaa jatkaa tekniikkaa, mutta sanoo epäilevänsä kasvitieteen uran olevan tulevaisuuden arvokas.
"Kasvitiede tuntuu sellaiselta asialta, joka tulee olemaan erittäin voimakas myöhemmin ilmaston lämpenemisestä johtuen", Mondoro sanoo. "Ilman asianmukaista työvoimaa ei tule olemaan monia ihmisiä, jotka todella pystyvät ylläpitämään maata ja sen tapaa, jolla sen on oltava."
Laboratorioteknikko Caitlin Baker, joka johti McElree ja Mondoro -ryhmää, kertoo, että kiertue näytti silmien avaamisesta kokemukselle aloittelijoille, etenkin naisopiskelijoille, joiden lukumäärä oli suurempi.
"Mielestäni se todella antaa voiman nähdä naisia tieteessä ja tekemässä erittäin huippututkimusta", Baker sanoo. ”Toivon, että se, että tässä ryhmässä on niin paljon miehiä, ei anna tytöille jonkinlaista järkeä siitä, että se on miesten kenttä. Se ei oikeastaan ole enää. ”
Lauren Sviitille, joka on 14-vuotias Edgewaterin opiskelija, sisäpinta oli informatiivinen. "Se antoi minulle enemmän käsityksen siitä, mitä haluan tehdä tulevaisuudessa", sanoo Suite, joka harkitsee lääketieteellistä tutkimusta. "Yritän pysyä ajan tasalla kaikesta ja toivottavasti olla osa uusien [teknologioiden] kehittämistä tulevaisuudessa."
Halloranin mielestä tämä innovaatioiden nopeus osui opiskelijoiden kotiin. Heidän STEM-opinnot ovat ratkaisevan tärkeitä heidän valmistautuessaan työskentelemään ja luomaan 2000-luvun tekniikoita, vaikka uusiin tekniikoihin onkin mennyt LAB: n todistamien työkalujen mennessä jopa muutaman vuoden valmistumisen jälkeen.
"Jokaisen mielestä on kuulosta hienoa olla Jacques Cousteau ja sukeltaa ja kerätä", Halloran sanoo. ”Mutta he todella tarvitsevat koko joukon taitoja voidakseen tehdä sen. Uskon, että mitä nopeammin heillä on käsitys kaiken sen laajuudesta, sitä paremmin heillä on mahdollisuus soveltaa sitä, mitä he jo opiskelevat lukiossa ja tehdä itselleen markkinarakoja. "
