For mere end 20 år siden begyndte forskere den 13 år lange proces med at arbejde med hundreder af sekventeringsmaskiner for at kortlægge hele det menneskelige genom. I dag kan den samme mængde data produceres i løbet af et par dage til et par uger og til en brøkdel af prisen.
”Smarte mennesker som jer, der vil arbejde på det, ” siger Maggie Halloran, en sekventeringstekniker, der står foran en gruppe med øje med high-eyed gymnasium på National Museum of Natural History's splinternye Laboratories of Analytical Biology (LAB), en molekylær bioteknologisk hub.
Studerende er 15 ud af de 100, der deltager i et selektivt videnskab, teknologi, ingeniørvidenskab og matematik (STEM) magnetprogram ved South River High School i Edgewater, Md. Denne måned fik de et bag-kulisserne-blik på nogle af museets samlinger, dets laboratoriefaciliteter og de mennesker, der driver dem.
Sidste år udtrykte 28 procent af gymnasiumskandidater i USA interesse for at forfølge en STEM-karriere. Imidlertid mister mere end halvdelen af disse studerende denne interesse, når de er seniorer, ifølge brancheeksperter. Smithsonian-teamet på LAB håber, at de studerende fra Edgewater ikke falder i den fælde.
”Jobskyggelyset klargør alle de utal af retninger, de kan gå i, ” siger gymnasiets afdelingsformand Hillary Catan, der fulgte sammen med gruppen. ”Når de kommer ind, har de måske et mere snævert fokus eller idé om, hvad STEM-karrierer kan være, og når de forlader ved de, at verden er deres østers.”
Museer kan tilbyde praktiske læringsmuligheder inden for de videnskaber, som skoler ikke kan, og deres kuratorer ved dette. American Museum of Natural History i New York er vært for et program, der samler gymnasiestuderende to gange om måneden i løbet af skoleåret og i tre uger om sommeren for at studere videnskab. National WWII-museet i New Orleans sponsorerer ekskursioner på stedet for matematik- og videnskabsstuderende på mellem- og gymnasium for at give dem en tværfaglig lektion i, hvordan fysik kan informere historie. I Ohio er Air Force Museum Foundation vært for workshops for studerende. Alle styrker unge studerendes STEM-uddannelse i håb om at imødekomme efterspørgslen efter fremtidens arbejdsstyrke.
Smithsonian-institutionen er fortsat på sporet for at gøre det samme; Præsident Obama har opfordret til 25 millioner dollars forhøjelse af budgettet, der er øremærket til STEM-relateret programmering. Midlerne vil hjælpe med at skabe onlineressourcer til studerende og give lærere mulighed for at kombinere Smithsonian-indhold med skolearbejde. Dette øremærke er en del af administrationens eksisterende $ 180 millioner pulje af føderale midler, der er afsat til STEM-programmering, der er opdelt blandt Smithsonian, det amerikanske undervisningsministerium og National Science Foundation.
South River High School-turnéen begyndte på National Museum of Natural History's snart kommende Q? RIUS Education Center, et 10.000 kvadratmeter stort rum, der vil rumme en samling af 20.000 objekter med forskning og derefter hurtigt gå videre til LAB, hvor Halleran spurgte eleverne om baseparene af DNA, og de svarede let og råbte: ”Guanine og cytosin! Adenin og thymin! ”
Smithsonian-forsker Amy Driskell forklarede, hvordan hun og hendes kolleger bruger en proces kaldet en polymerasekædereaktion til at undersøge DNA fra fugle og fisk. "I de næste par år har vi en DNA-sekvens for hver fisk - de vil alle være 'stregkodede, ' 'siger Driskell.
Nogle af disse fisk kommer fra Smithsonian's Deep Reef Observation Project, som samler prøver fra dybe rev fra Caribien gennem en fem-personers nedsænkning. ”Du ville være 1.000 meter nede i havet i den tid det tager dig at komme herfra tilbage på bussen, ” fortalte Lee Weigt, LAB's direktør, til gruppen.
Studerende hørte om den rigtige anvendelse af stregkodning fra Matthew Kweskin, LAB's IT-manager. Efter at en US Airways-fly blev udsat for en "fuglestrejke", der tvang kaptajn Chesley Sullenberger til at lande flyet i Hudson-floden i 2009, sendte myndighederne fuglerester, der blev fundet i flyets motor, til Smithsonian til analyse. Forskere indtastede DNA-sekvensen, der blev ekstraheret fra prøverne, i Barcode of Life-databasen, en søgemaskine, der analyserer gennem utallige filer med sekventerede fuglearter, og bekræftede, at prøverne stammede fra Canadas gæs. Disse data bruges til at hjælpe flyvepladser med at forstå den slags fugle, der skaber problemer i lufthavne.
Turen flyttede derefter ud af laboratoriet og ind i museets opbevaringsrum, hvor studerende fik et kig på den hvirvelløse zoologiske afdelings samlinger. Det sidste stop var inde i botanikafdelingen, hvor samlingschef Gregory McKee fortalte de studerende om institutionens plantesamlinger, der rummer 4, 5 millioner eksemplarer.
McKee passerede adskillige konserverede planter og forklarede, hvordan forskere indsamler og konserverer dem. Han gik tilbage til LAB's forskningsindsats og sagde, at DNA-sekventeringsteknologier kunne hjælpe med at forklare mysteriet om, hvorfor en art af bambusblomster blomstrer kun hver 120 år.
”De betaler mig lidt penge for at gå ud i skoven og blive beskidte, og jeg behøver ikke at bære slips, ” siger McKee om, hvorfor han elsker sit job. Han fortalte dem om at møde en 70-årig mand i Mongoliet, som var så ekspert i botanik, at han vidste, hvad pinecones at spise, som han fandt sammen træer for at hente.
”Det er fantastisk, ” siger Jesse McElree, en 15-årig studerende. Den indfødte Annapolis siger, at mens han nyder matematik mest og håber at blive ingeniør, var McKee's diskussion højdepunktet på turen.
Jacob Mondoro, 15, fra Edgewater, fandt også, at botanikafdelingen var det mest overbevisende stop på turen. Han vil også fortsætte med ingeniørarbejde, men siger, at han har mistanke om, at en karriere inden for plantevidenskab ville være værdifuld i fremtiden.
”Botanik ser ud som den slags ting, der senere bliver meget intens på grund af den globale opvarmningssituation, ” siger Mondoro. "Uden en ordentlig arbejdsstyrke er der ikke mange mennesker, der rent faktisk kan opretholde jorden og den måde, den skal være."
Labtekniker Caitlin Baker, der ledede McElree og Mondoros gruppe, siger, at turen virkede som en øjenåbnende oplevelse for de nybegynderne, især de kvindelige studerende, der var overantal.
”Jeg synes, det er virkelig magtfuldt at se kvinder inden for videnskab og lave meget avanceret forskning, ” siger Baker. ”Jeg håber, at det faktum, at der er så mange flere mænd i denne gruppe, ikke giver pigerne nogen form for sans for, at det er et mandligt felt. Det er virkelig ikke længere. ”
For Lauren Suite, en 14-årig studerende fra Edgewater, var det indvendige look informativ. ”Det gav mig mere et indblik i, hvad jeg måske ønsker at gøre i fremtiden, ” siger Suite, der overvejer medicinsk forskning. ”Jeg prøver at holde mig opdateret med alt og forhåbentlig være en del af udviklingen af nye [teknologier] i fremtiden.”
Halloran mener, at denne innovationshastighed ramte de studerendes hjem. Deres STEM-undersøgelser er afgørende for at forberede dem til at arbejde med og skabe teknologier fra det 21. århundrede, selvom det på det tidspunkt, hvor de udeksaminerer universitetet på få år, kan ny teknologi have overgået de værktøjer, de var vidne til på LAB.
”Alle synes det lyder fedt at være Jacques Cousteau og gå i dykning og indsamling, ” siger Halloran. ”Men de har virkelig brug for hele sæt færdigheder for at kunne gøre det. Jeg tror, at jo før de har en idé om omfanget af det hele, jo bedre er det for dem at kunne anvende det, de allerede lærer i gymnasiet og lave nicher til sig selv. ”
