Более 20 лет назад исследователи начали 13-летний процесс работы с сотнями секвенирующих машин для картирования всего человеческого генома. Сегодня такой же объем данных может быть получен в течение нескольких дней или даже нескольких недель и за небольшую часть стоимости.
«Над этим будут работать такие умные люди, как вы, ребята», - говорит Мэгги Халлоран, специалист по секвенированию, стоящая перед группой первокурсников из старших классов средней школы в совершенно новых Лабораториях аналитической биологии Национального музея естественной истории (LAB), Центр молекулярной биотехнологии.
Студенты - 15 из 100, которые посещают выборочную магнитную программу по науке, технологии, инженерному делу и математике (STEM) в средней школе Саут-Ривер в Эджуотере, штат Мэриленд. В этом месяце они получили закулисное представление о некоторых музейных экспонатах. коллекции, его лабораторные помещения и люди, которые ими управляют.
В прошлом году 28 процентов первокурсников старших классов в США выразили заинтересованность в продолжении карьеры STEM. Однако, по словам отраслевых экспертов, более половины этих студентов потеряют этот интерес к тому времени, когда станут старшими. Смитсоновская команда в LAB надеется, что студенты из Edgewater не попадут в эту ловушку.
«Слежение за работой проясняет все множество направлений, по которым они могут идти», - говорит заведующая кафедрой средней школы Хиллари Катан, которая следовала вместе с группой. «Когда они приходят, у них может быть более узкий фокус или представление о том, какой может быть карьера STEM, и когда они уходят, они знают, что мир - это их устрица».
Музеи могут предложить практические возможности обучения в науках, которые школы не могут, и их кураторы знают это. В Американском музее естественной истории в Нью-Йорке проходит программа, в которой учащиеся старших классов собираются два раза в месяц в течение учебного года и в течение трех недель летом для изучения естественных наук. Национальный музей Второй мировой войны в Новом Орлеане спонсирует выездные экскурсии для учащихся средних и старших классов школ по математике и естествознанию, чтобы дать им междисциплинарный урок о том, как физика может донести историю. В штате Огайо музейный фонд ВВС проводит семинары для студентов. Все они поддерживают обучение молодых студентов STEM в надежде удовлетворить спрос на будущую рабочую силу.
Смитсоновский институт продолжает делать то же самое; Президент Обама призвал увеличить бюджет на 25 миллионов долларов, предназначенный для программ, связанных с STEM. Эти средства помогут создать онлайн-ресурсы для учащихся и позволят учителям сочетать смитсоновский контент со школьной работой. Этот знак является частью существующего пула федеральных фондов в размере 180 миллионов долларов, выделенных на программы STEM, который разделен между Смитсоновским институтом, Министерством образования США и Национальным научным фондом.
Экскурсия по средней школе в Саут-Ривер началась в Национальном музее естествознания, который скоро появится, в образовательном центре Q? RIUS, площадью 10 000 квадратных футов, в котором будет размещена коллекция исследований, насчитывающая 20 000 объектов, и затем быстро переместится в LAB. где Галлеран расспрашивал студентов о парах оснований ДНК, и они с готовностью отвечали, выкрикивая: «Гуанин и цитозин! Аденин и тимин! »
Смитсоновский исследователь Эми Дрискелл объяснила, как она и ее коллеги используют процесс, называемый полимеразной цепной реакцией, для изучения ДНК птиц и рыб. «В ближайшие несколько лет у нас будет последовательность ДНК для каждой рыбы - все они будут« кодированы », - говорит Дрискелл.
Некоторые из этих рыб поступают из Смитсоновского проекта по наблюдению за глубокими рифами, который собирает образцы с глубоких рифов Карибского моря с помощью подводного погружения из пяти человек. «Вы окажетесь на высоте 1000 футов в океане за то время, которое понадобится вам, чтобы вернуться отсюда на автобусе», - сказал Ли Вейгт, директор LAB.
Студенты узнали о реальных приложениях штрих-кодирования от Мэтью Квескина, ИТ-менеджера LAB. После того, как рейс US Airways подвергся «птичьему удару», вынудив капитана Чесли Салленбергера посадить самолет на реке Гудзон в 2009 году, власти отправили останки птиц, найденные в двигателе самолета, в Смитсоновский институт для анализа. Исследователи внесли последовательность ДНК, извлеченную из образцов, в базу данных Barcode of Life, поисковую систему, которая анализирует бесчисленные файлы секвенированных видов птиц, и подтвердили, что образцы были получены от канадских гусей. Эти данные используются, чтобы помочь аэродромам понять виды птиц, которые вызывают проблемы в аэропортах.
Затем экскурсия переместилась из лаборатории в кладовые музея, где студенты познакомились с коллекциями зоологического отдела беспозвоночных. Последняя остановка была в отделе ботаники, где менеджер коллекций Грегори Макки рассказал студентам о коллекциях растений Института, в которых хранится 4, 5 миллиона экземпляров.
Макки обошел несколько сохранившихся растений, объяснив, как исследователи собирают и хранят их. Он обратился к исследованиям LAB, сказав, что технологии секвенирования ДНК могут помочь объяснить загадку, почему один вид цветков бамбука цветет только один раз в 120 лет.
«Они платят мне немного денег за то, что я ухожу в лес и пачкаюсь грязью, и мне не нужно носить галстук», - говорит Макки о том, почему он любит свою работу. Он рассказал им о встрече с 70-летним мужчиной в Монголии, который был таким знатоком ботаники, что знал, что есть кедровые шишки, которые он сам подбирал, чтобы добыть.
«Это удивительно», - говорит Джесси МакЭлри, 15-летний студент. Уроженец Аннаполиса говорит, что, хотя он больше всего любит математику и надеется стать инженером, дискуссия Макки была основным моментом тура.
Джейкоб Мондоро, 15 лет, из Эджуотера, также считает, что ботанический отдел - самая убедительная остановка в туре. Он тоже хочет заниматься инженерным делом, но говорит, что подозревает, что карьера в области науки о растениях будет ценной в будущем.
«Ботаника кажется такой вещью, которая в дальнейшем станет очень интенсивной из-за ситуации с глобальным потеплением», - говорит Мондоро. «Без надлежащей рабочей силы не будет много людей, которые действительно смогут поддерживать Землю и то, как она должна быть».
Лаборант Кейтлин Бейкер, возглавлявшая группу Мак-Элри и Мондоро, говорит, что этот тур показался мне открытием для новичков, особенно для учениц, численность которых была в меньшинстве.
«Я думаю, что это действительно дает возможность видеть женщин в науке и проводить очень передовые исследования», - говорит Бейкер. «Я надеюсь, что тот факт, что в этой группе так много мужчин, не дает девушкам какого-то ощущения, что это мужское поле. Это действительно не больше. ”
Для Лорен Сьют, 14-летней студентки из Эджуотера, взгляд изнутри был информационным. «Это дало мне больше понимания того, что я мог бы сделать в будущем», - говорит Сьют, которая рассматривает медицинские исследования. «Я стараюсь быть в курсе всех событий и, надеюсь, участвовать в разработке новых [технологий] в будущем».
Халлоран считает, что эта скорость инноваций ударила по студентам. Их исследования STEM имеют решающее значение для подготовки их к работе и созданию технологий 21-го века, даже несмотря на то, что к тому времени, когда они закончат колледж всего через несколько лет, новые технологии, возможно, опередят инструменты, свидетелями которых они были в LAB.
«Все думают, что это круто - быть Жаком Кусто и заниматься дайвингом и коллекционированием», - говорит Халлоран. «Но им действительно нужен весь набор навыков, чтобы это сделать. Я думаю, что чем раньше они получат представление о масштабах всего этого, тем лучше для них будет возможность применить то, что они уже изучают в старших классах, и создать себе ниши ».
