Vor mehr als 20 Jahren begannen die Forscher mit dem 13-jährigen Prozess, mit Hunderten von Sequenziermaschinen das gesamte menschliche Genom abzubilden. Heutzutage kann dieselbe Datenmenge in wenigen Tagen bis zu einigen Wochen und zu einem Bruchteil der Kosten erstellt werden.
"Kluge Köpfe wie Sie werden daran arbeiten", sagt Maggie Halloran, eine Sequenziertechnikerin, die vor einer Gruppe von Schulanfängern mit großen Augen im brandneuen Laboratory of Analytical Biology (LAB) des National Museum of Natural History steht Drehscheibe für Molekulare Biotechnologie.
Die Studenten sind 15 von 100, die ein selektives Magnetprogramm für Naturwissenschaften, Technik, Ingenieurwesen und Mathematik (STEM) an der South River High School in Edgewater, Maryland, besuchen. Diesen Monat erhielten sie einen Blick hinter die Kulissen einiger Museen Sammlungen, ihre Laboreinrichtungen und die Personen, die sie führen.
Letztes Jahr zeigten 28 Prozent der High-School-Neulinge in den USA Interesse an einer MINT-Karriere. Laut Branchenexperten wird jedoch mehr als die Hälfte dieser Studenten dieses Interesse verlieren, wenn sie Senioren sind. Das Smithsonian-Team am LAB hofft, dass die Studenten aus Edgewater nicht in diese Falle tappen.
"Das Job Shadowing verdeutlicht die unzähligen Richtungen, in die sie gehen können", sagt die Abteilungsleiterin der High School, Hillary Catan, die der Gruppe folgte. "Wenn sie reinkommen, haben sie vielleicht eine engere Vorstellung davon, was MINT-Karrieren sein können, und wenn sie gehen, wissen sie, dass die Welt ihre Auster ist."
Museen können die praktischen Lernmöglichkeiten in den Wissenschaften anbieten, die Schulen nicht bieten können, und ihre Kuratoren wissen dies. Das Amerikanische Naturkundemuseum in New York veranstaltet ein Programm, in dem Schüler während des Schuljahres zweimal im Monat und im Sommer drei Wochen lang zum Studium der Naturwissenschaften zusammenkommen. Das Nationale Museum des Zweiten Weltkriegs in New Orleans veranstaltet vor Ort Exkursionen für Schüler der Mittel- und Oberstufe in Mathematik und Naturwissenschaften, um ihnen eine fächerübergreifende Lektion zu erteilen, wie Physik die Geschichte beeinflussen kann. In Ohio veranstaltet die Air Force Museum Foundation Workshops für Studenten. Alle unterstützen die STEM-Ausbildung junger Studenten in der Hoffnung, die Nachfrage nach zukünftigen Arbeitskräften zu befriedigen.
Die Smithsonian Institution bleibt auf dem richtigen Weg, um dasselbe zu tun. Präsident Obama hat eine Aufstockung des Haushalts um 25 Millionen US-Dollar für MINT-Programme gefordert. Die Mittel werden dazu beitragen, Online-Ressourcen für Schüler zu erstellen und Lehrern die Möglichkeit zu geben, Smithsonian-Inhalte mit Schularbeiten zu kombinieren. Diese Mittel sind Teil des bestehenden 180-Millionen-US-Dollar-Pools der Regierung, der für die MINT-Programmierung vorgesehen ist und auf Smithsonian, das US-Bildungsministerium und die National Science Foundation aufgeteilt ist.
Die South River High School-Tour begann im bald erscheinenden Q? RIUS Education Center des National Museum of Natural History, das auf einer Fläche von 10.000 Quadratmetern eine 20.000 Objekte umfassende Forschungssammlung beherbergen wird, und ging dann rasch zum LAB über Halleran befragte die Schüler nach den DNA-Basenpaaren und sie antworteten bereitwillig und riefen: „Guanin und Cytosin! Adenin und Thymin! "
Die Smithson-Forscherin Amy Driskell erklärte, wie sie und ihre Kollegen einen Prozess namens Polymerasekettenreaktion anwenden, um die DNA von Vögeln und Fischen zu untersuchen. "In den nächsten Jahren werden wir für jeden Fisch eine DNA-Sequenz haben - alle werden mit einem Barcode versehen", sagt Driskell.
Einige dieser Fische stammen aus dem Smithsonian Deep Reef Observation Project, bei dem mit einem 5-Personen-Tauchboot Exemplare aus karibischen Tiefenriffen gesammelt werden. "Du wärst in der Zeit, die du brauchst, um von hier zurück in den Bus zu gelangen, 1000 Fuß im Meer", sagte Lee Weigt, Direktor des LAB, der Gruppe.
Die Studenten hörten von Matthew Kweskin, IT-Manager des LAB, über reale Barcode-Anwendungen. Nachdem ein US Airways-Flug einen „Vogelschlag“ erlitten hatte und Kapitän Chesley Sullenberger 2009 gezwungen war, das Flugzeug im Hudson River zu landen, schickten die Behörden Vogelreste, die im Triebwerk des Flugzeugs gefunden wurden, zur Analyse an die Smithsonian. Die Forscher gaben die aus den Proben extrahierte DNA-Sequenz in die Barcode of Life-Datenbank ein, eine Suchmaschine, die unzählige Dateien mit sequenzierten Vogelarten durchsucht, und bestätigten, dass die Proben von Kanadagänsen stammten. Diese Daten werden verwendet, um Flugplätzen zu helfen, die Art von Vögeln zu verstehen, die Probleme an Flughäfen verursachen.
Anschließend verließ die Tour das Labor und ging in die Lagerräume des Museums, wo die Schüler einen Blick auf die Sammlungen der Abteilung für Wirbellose Zoologie erhielten. Die letzte Station war in der Botanikabteilung, wo Kollektionsleiter Gregory McKee den Schülern von den Pflanzensammlungen der Institution berichtete, die 4, 5 Millionen Exemplare enthalten.
McKee ging an mehreren konservierten Pflanzen vorbei und erklärte, wie Forscher sie sammeln und konservieren. Er ging auf die Forschungsanstrengungen von LAB zurück und sagte, dass DNA-Sequenzierungstechnologien helfen könnten, das Geheimnis zu erklären, warum eine Bambusblütenart nur alle 120 Jahre einmal blüht.
"Sie bezahlen mir ein bisschen Geld, um in den Wald zu gehen und schmutzig zu werden, und ich muss keine Krawatte tragen", sagt McKee, warum er seinen Job liebt. Er erzählte ihnen von einem Treffen mit einem 70-jährigen Mann in der Mongolei, der ein Experte für Botanik war und genau wusste, welche Tannenzapfen er essen sollte.
"Das ist erstaunlich", sagt Jesse McElree, ein 15-jähriger Student. Der gebürtige Annapolis-Amerikaner sagt, dass McKees Diskussion der Höhepunkt der Tour war, obwohl er Mathe am meisten mag und gerne Ingenieur werden möchte.
Jacob Mondoro, 15, aus Edgewater, fand auch die Botanikabteilung als die überzeugendste Station auf der Tour. Auch er möchte sich dem Ingenieurswesen widmen, vermutet aber, dass eine Karriere in der Pflanzenwissenschaft für die Zukunft von Nutzen sein wird.
„Botanik scheint aufgrund der globalen Erwärmungssituation später sehr intensiv zu sein“, sagt Mondoro. "Ohne eine angemessene Belegschaft wird es nicht viele Menschen geben, die die Erde tatsächlich so erhalten können, wie sie sein muss."
Die Labortechnikerin Caitlin Baker, die die Gruppe von McElree und Mondoro leitete, sagte, dass die Tour für die Neulinge, insbesondere die weiblichen Studenten, die zahlenmäßig unterlegen waren, eine aufschlussreiche Erfahrung gewesen sei.
"Ich denke, es ist wirklich hilfreich, Frauen in der Wissenschaft zu sehen und Spitzenforschung zu betreiben", sagt Baker. „Ich hoffe, dass die Tatsache, dass es so viele Männer in dieser Gruppe gibt, den Mädchen keinen Sinn gibt, dass es ein Männerfeld ist. Es ist wirklich nicht mehr. "
Für Lauren Suite, eine 14-jährige Studentin aus Edgewater, war der Blick von innen informativ. "Es gab mir mehr Einblick in das, was ich in Zukunft vielleicht tun möchte", sagt Suite, die über medizinische Forschung nachdenkt. "Ich versuche, mit allem auf dem Laufenden zu bleiben und hoffentlich auch in Zukunft an der Entwicklung neuer [Technologien] mitzuwirken."
Halloran glaubt, dass diese Innovationsgeschwindigkeit für die Studenten von großer Bedeutung ist. Ihre MINT-Studien sind von entscheidender Bedeutung, um sie auf die Arbeit mit Technologien des 21. Jahrhunderts vorzubereiten und diese zu entwickeln, auch wenn die neuen Technologien zum Zeitpunkt ihres Hochschulabschlusses in nur wenigen Jahren die Tools, die sie am LAB erlebten, möglicherweise übertroffen haben.
"Jeder findet es cool, Jacques Cousteau zu sein und tauchen und sammeln zu gehen", sagt Halloran. „Aber sie brauchen wirklich alle Fähigkeiten, um das zu können. Ich denke, je eher sie eine Vorstellung vom Umfang des Ganzen haben, desto besser ist es für sie, das anzuwenden, was sie bereits in der High School gelernt haben, und Nischen für sich zu schaffen. “
