Před více než 20 lety začali vědci třináctiletý proces práce se stovkami sekvenčních strojů na mapování celého lidského genomu. Dnes lze stejné množství údajů zpracovat během několika dnů až několika týdnů a za zlomek nákladů.
"Chytrí lidé jako vy budou na tom pracovat, " říká Maggie Halloran, technikka sekvenování, stojící před skupinou široce otevřených očích středoškoláků v zbrusu nových laboratořích analytické biologie Národního muzea přírodní historie (LAB) centrum molekulární biotechnologie.
Studenti jsou 15 ze 100, kteří navštěvují selektivní magnetický program pro vědu, techniku, strojírenství a matematiku (STEM) na South River High School v Edgewater, MD. Tento měsíc dostali zákulisní pohled na některé z muzeí sbírky, jeho laboratorní zařízení a lidé, kteří je provozují.
V loňském roce projevilo zájem o kariéru STEM 28 procent vysokoškoláků v USA. Více než polovina z těchto studentů však podle odborníků ztratí tento zájem do doby, kdy jsou starší. Smithsonovský tým v LAB doufá, že studenti z Edgewateru se do této pasti nedostanou.
"Stínování práce objasňuje všechny nesčetné směry, kterými se mohou vydat, " říká vedoucí katedry střední školy Hillary Catan, která se skupinou pokračovala. "Až přijdou, možná budou mít užší zaměření nebo představu o tom, co mohou kariéry STEM být, a když odejdou, budou vědět, že jejich ústřice je svět."
Muzea mohou nabídnout praktické možnosti učení ve vědách, které školy nemohou, a jejich kurátoři to vědí. Americké muzeum přírodní historie v New Yorku pořádá program, který sdružuje studenty středních škol dvakrát měsíčně během školního roku a po dobu tří týdnů v létě ke studiu vědy. Národní muzeum druhé světové války v New Orleans sponzoruje místní exkurze pro studenty středních a středních škol z matematiky a přírodovědných předmětů, aby jim poskytla mezioborovou lekci o tom, jak fyzika může informovat o historii. V Ohiu pořádá Nadace letectva muzeum semináře pro studenty. Všichni posilují vzdělávání mladých studentů v oblasti STEM v naději, že uspokojí poptávku po pracovní síle budoucnosti.
Smithsonianova instituce zůstává na dobré cestě; Prezident Obama vyzval k navýšení rozpočtu o 25 milionů dolarů vyčleněného na programování související se STEM. Prostředky pomohou vytvořit online zdroje pro studenty a umožní učitelům kombinovat Smithsonianský obsah s prací ve škole. Tato vyčleněná část je součástí existujícího fondu federálních fondů ve výši 180 milionů USD věnovaných na programování STEM, který je rozdělen mezi Smithsonian, Ministerstvo školství USA a Národní vědeckou nadaci.
Prohlídka South River High School byla zahájena v brzy nastávajícím vzdělávacím centru Q? RIUS, Národním muzeu přírodní historie, v prostoru o rozloze 10 000 metrů čtverečních, ve kterém bude uložena sbírka výzkumů o 20 000 objektech, a poté se rychle přesunula do LAB, kde Halleran vyslýchal studenty o dvojicích bází DNA, a oni rychle odpověděli, křičeli: „Guanine a cytosin! Adenine a tymiin! “
Smithsonianská výzkumnice Amy Driskell vysvětlila, jak ona a její kolegové používají proces nazývaný polymerázová řetězová reakce ke studiu DNA ptáků a ryb. "V příštích několika letech budeme mít DNA sekvenci pro každou rybu - všechny budou" čárové kódy ", říká Driskell.
Některé z těchto ryb pocházejí z Smithsonianova projektu Deep Reef Observation Project, který shromažďuje vzorky z hlubokých útesů v Karibiku prostřednictvím ponorného plavidla s pěti osobami. "Měl bys být 1000 metrů dolů v oceánu v době, kdy je to potřeba, aby ses odtud dostal zpět autobusem, " řekl Lee Weigt, ředitel LAB, skupině.
Studenti slyšeli o reálných aplikacích čárových kódů od Matthew Kweskin, IT manažera LAB. Poté, co let US Airways utrpěl „ptačí stávku“, nutil kapitána Chesleyho Sullenbergera přistát v letadle v řece Hudson v roce 2009, úřady dodaly zbytky ptáků nalezené v motoru letadla Smithsonianovi pro analýzu. Vědci zadali sekvenci DNA extrahovanou ze vzorků do databáze čárového kódu života, vyhledávacího stroje, který analyzuje bezpočet souborů sekvenovaných druhů ptáků, a potvrdili, že vzorky pocházely z husí v Kanadě. Tato data se používají k pomoci letištím porozumět druhům ptáků, kteří způsobují problémy na letištích.
Prohlídka se pak přesunula z laboratoře do skladů muzea, kde studenti získali nahlédnutí do sbírek oddělení zoologie bezobratlých. Poslední zastávka byla uvnitř oddělení botaniky, kde manažer sbírek Gregory McKee řekl studentům o sbírkách rostlin instituce, která drží 4, 5 milionu exemplářů.
McKee obešel několik konzervovaných rostlin a vysvětlil, jak je vědci shromažďují a uchovávají. Vrátil se zpět k výzkumnému úsilí LAB a řekl, že technologie sekvenování DNA mohou pomoci vysvětlit tajemství, proč jeden druh bambusových květů kvete pouze jednou za 120 let.
"Platí mi trochu peněz, abych šel ven do lesů a zašpinil špinavý, a nemusím si nosit kravatu, " říká McKee, proč miluje svou práci. Řekl jim o setkání se 70letým mužem v Mongolsku, který byl takovým odborníkem na botaniku, že věděl, co šiškami k jídlu, které sám načmáral, aby je získal.
"To je úžasné, " říká Jesse McElree, patnáctiletý student. Rodák z Annapolis říká, že zatímco si užívá matematiku nejvíce a doufá, že se stane inženýrem, McKeeova diskuse byla vrcholem turné.
Jacob Mondoro, 15, z Edgewater, také shledal oddělení botaniky nejzajímavější zastávkou na turné. Také se chce věnovat inženýrství, ale říká, že má podezření, že by kariéra ve vědě o rostlinách byla v budoucnu cenná.
"Botanika vypadá jako druh věci, která bude později velmi intenzivní kvůli situaci globálního oteplování, " říká Mondoro. "Bez řádné pracovní síly nebude mnoho lidí, kteří mohou skutečně udržet Zemi a způsob, jakým musí být."
Laboratorní technik Caitlin Baker, který vedl McElreeho a Mondoroovu skupinu, říká, že prohlídka se zdála být pro oči nováčkem, zejména studentkami, které byly outnumbered.
"Myslím, že to opravdu umožňuje vidět ženy ve vědě a dělat velmi špičkový výzkum, " říká Baker. "Doufám, že skutečnost, že v této skupině je tolik mužů, nedává dívkám nějaký smysl, že je to pole pro muže." Už to opravdu není. “
U Lauren Suite, čtrnáctiletého studenta Edgewater, byl vnitřní pohled informativní. "Dalo mi to více nahlédnout do toho, co bych mohl chtít udělat v budoucnosti, " říká Suite, která zvažuje lékařský výzkum. "Snažím se zůstat informován o všem a doufejme, že budu součástí vývoje nových [technologií] v budoucnosti."
Halloran si myslí, že tato rychlost inovace zasáhla studenty domů. Jejich studie STEM jsou klíčové pro jejich přípravu na spolupráci a tvorbu technologií 21. století, i když v době, kdy během několika let absolvují vysokou školu, mohou nové technologie předstihnout nástroje, které v LAB viděli.
"Každý si myslí, že to zní skvěle jako Jacques Cousteau a jdou se potápět a sbírat, " říká Halloran. "Ale opravdu potřebují celou řadu dovedností, aby to dokázali." Myslím si, že čím dříve mají představu o rozsahu toho všeho, tím lepší je, aby dokázali aplikovat to, co se již na střední škole učili a sami si vytvářeli výklenky. “
