Преди повече от 20 години изследователите започнаха 13-годишния процес на работа със стотици секвениращи машини за картографиране на целия човешки геном. Днес същото количество данни може да бъде произведено за няколко дни до няколко седмици и с малка част от разходите.
„Умни хора като вас ще работят върху това“, казва Маги Хелоран, техник по секвениране, застанал пред група от ширококурсови първокурсници в чисто новите лаборатории по аналитична биология на Националния музей по естествена история, LAB център за молекулярна биотехнология.
Студентите са 15 от 100-те, които посещават селективна магнитна програма за научни, технологични, инженерни и математически науки (STEM) в South River High School в Edgewater, Md. Този месец те имат задкулисен оглед на някои от музеите колекции, неговите лабораторни съоръжения и хората, които ги управляват.
Миналата година 28 процента от първокласниците в САЩ изразиха интерес да продължат кариерата на STEM. Въпреки това, повече от половината от тези студенти ще загубят този интерес от времето, когато са възрастни хора, според експертите в бранша. Екипът на Smithsonian от LAB се надява студентите от Edgewater да не попаднат в този капан.
„Засенчването на работата изяснява безброй направления, по които могат да влязат“, казва председателят на отдела на гимназията Хилари Катан, която последва заедно с групата. „Когато влязат, те могат да имат по-тесен фокус или представа за това каква може да бъде кариерата на STEM и когато напуснат, те знаят, че светът е тяхната стрида.“
Музеите могат да предложат възможностите за практическо обучение в науките, които училищата не могат, и техните уредници знаят това. Американският природонаучен музей в Ню Йорк е домакин на програма, която събира средношколци два пъти месечно през учебната година и в продължение на три седмици през лятото, за да учат наука. Националният музей на Втората световна война в Ню Орлиънс спонсорира теренни екскурзии за ученици по математика и природни науки в средните и средните училища, за да им даде междудисциплинарен урок за това как физиката може да информира историята. В Охайо фондацията на Музея на военновъздушните сили е домакин на семинари за студенти. Всички подкрепят STEM образованието на младите студенти с надеждата да посрещнат търсенето на бъдещата работна сила.
Смитсоновата институция продължава да прави същото; Президентът Обама призова за увеличение на бюджета с 25 милиона долара, предназначено за програмиране, свързано със STEM. Средствата ще помогнат за създаването на онлайн ресурси за учениците и ще позволят на учителите да комбинират Smithsonian съдържание с училищни работи. Този белег е част от съществуващия в администрацията фонд от 180 милиона долара федерални фондове, предназначени за програмиране на STEM, който е разделен между Smithsonian, Министерството на образованието на САЩ и Националната научна фондация.
Обиколката на гимназията в Саут Ривър започна в скоро предстоящия Q? RIUS Образователен център на Националния музей по естествена история, 10 000 квадратни фута, в който ще се помещава колекция от изследвания на 20 000 обекта, след което бързо се премине към LAB, където Халеран разпита учениците за базовите двойки ДНК и те отговориха с готовност, викайки: „Гуанин и цитозин! Аденин и тимин! “
Изследователката на Smithsonian Ейми Дрискел обясни как тя и нейните колеги използват процес, наречен верижна реакция на полимераза, за да изучат ДНК на птици и риби. „В следващите няколко години ще имаме ДНК последователност за всяка риба - всички те ще бъдат„ кодирани “, казва Дрискел.
Някои от тези риби идват от Проекта за наблюдение на дълбоките рифове на Smithsonian, който събира екземпляри от дълбоките рифове на Карибите чрез потопяване с пет човека. "Бихте били на 1000 фута надолу в океана, когато ви отнеме да се върнете от тук обратно в автобуса", казва Лий Вайгт, директор на LAB, пред групата.
Студентите чуха за реалните приложения на баркодирането от Матю Квескин, ИТ мениджър на LAB. След като полет на US Airways претърпя „птица стачка“, принуждавайки капитан Чесли Съленбергер да кацне самолета в река Хъдсън през 2009 г., властите изпратиха останки от птици, намерени в двигателя на самолета, до Смитсониан за анализ. Изследователите въведоха ДНК последователността, извлечена от екземплярите, в базата данни Barcode of Life, търсачка, която анализира безброй файлове от секвенирани видове птици и потвърдиха, че пробите са от канадски гъски. Тези данни се използват, за да помогнат на летищата да разберат вида на птиците, които създават проблеми на летищата.
След това обиколката се премести от лабораторията и в складовете на музея, където студентите надникнаха в колекциите на зоологичните отдели на безгръбначните животни. Крайната спирка беше вътре в отдела по ботаника, където ръководителят на колекциите Грегъри Макки разказа на студентите за растителните колекции на институцията, която притежава 4, 5 милиона екземпляра.
Макки обиколи няколко запазени растения, като обясни как изследователите ги събират и съхраняват. Той се върна към изследователските усилия на LAB, казвайки, че технологиите за секвениране на ДНК могат да помогнат да се обясни тайната защо един вид цветя от бамбук цъфти само веднъж на 120 години.
"Плащат ми малко пари, за да изляза в гората и да се изцапам мръсно, а аз не трябва да нося вратовръзка", казва Макки за това, защо обича работата си. Той им разказа за среща с 70-годишен мъж в Монголия, който бил такъв експерт по ботаника, че знаел точно какви борови кости да яде, които сам скапал на дървета, за да ги извлече.
"Това е невероятно", казва Джеси Макълри, 15-годишен студент. Роденият в Анаполис казва, че докато той най-много се радва на математиката и се надява да стане инженер, дискусията на Макки беше връхната точка на турнето.
15-годишният Джейкъб Мондоро от Edgewater намери, че отделът по ботаника е най-завладяващата спирка на турнето. Той също иска да се занимава с инженерство, но казва, че подозира, че кариера в областта на растенията би била ценна в бъдеще.
„Ботаника изглежда като нещо, което ще бъде много интензивно по-късно поради ситуацията с глобалното затопляне“, казва Мондоро. „Без подходяща работна сила няма да има много хора, които реално да поддържат Земята и такава, каквато трябва да бъде.“
Лабораторният техник Кейтлин Бейкър, който ръководеше групата на Макълри и Мондоро, казва, че обиколката изглеждала като откриващо преживяване за първокурсниците, особено за студентките, които са били преброени.
„Мисля, че наистина е упълномощаващо да виждаме жените в науката и да правят много авангардни изследвания“, казва Бейкър. „Надявам се, че фактът, че има толкова много мъже в тази група, не дава на момичетата някакъв усет, че това е мъжко поле. Наистина вече не е. "
За Lauren Suite, 14-годишна студентка от Edgewater, външният вид беше информационен. "Това ми даде повече представа за това, което бих искал да правя в бъдеще", казва Сюит, която обмисля медицински изследвания. „Опитвам се да бъда в крак с всичко и се надявам да бъда част от разработването на нови [технологии] в бъдеще.“
Халоран смята, че тази скорост на иновациите е удачна за студентите. Техните STEM проучвания са от решаващо значение за подготовката им за работа и създаване на технологии от 21 век, въпреки че до момента, в който завършват колеж само за няколко години, новата технология може би е изпреварила инструментите, на които са свидетели в LAB.
„Всички смятат, че е яко да си Жак Кусто и да се гмуркаш и да събираш“, казва Халоран. „Но те наистина се нуждаят от целия набор от умения, за да могат да го направят. Мисля, че колкото по-рано имат представа за обхвата на всичко това, толкова по-добре е те да могат да прилагат това, което вече учат в гимназията и да правят ниши за себе си. “
