Più di 20 anni fa, i ricercatori hanno iniziato il processo di 13 anni di lavoro con centinaia di macchine per il sequenziamento per mappare l'intero genoma umano. Oggi, la stessa quantità di dati può essere prodotta in pochi giorni o alcune settimane e ad una frazione del costo.
"Ci lavoreranno persone intelligenti come voi, " dice Maggie Halloran, un tecnico di sequenziamento, davanti a un gruppo di matricole della scuola superiore con gli occhi spalancati nel nuovissimo Laboratories of Analytical Biology (LAB) del National Museum of Natural History hub di biotecnologia molecolare.
Gli studenti sono 15 dei 100 che frequentano un programma selettivo di magneti scientifici, tecnologici, ingegneristici e matematici (STEM) presso la South River High School di Edgewater, Md. Questo mese, hanno dato uno sguardo dietro le quinte di alcuni dei musei collezioni, le sue strutture di laboratorio e le persone che le gestiscono.
L'anno scorso, il 28% delle matricole delle scuole superiori negli Stati Uniti ha espresso interesse nel perseguire una carriera STEM. Tuttavia, più della metà di questi studenti perderà tale interesse quando saranno anziani, secondo gli esperti del settore. Il team Smithsonian di LAB spera che gli studenti di Edgewater non cadano in quella trappola.
"L'ombreggiatura del lavoro chiarisce tutta la miriade di direzioni in cui possono entrare", afferma la presidente del dipartimento della scuola superiore Hillary Catan, che ha seguito insieme al gruppo. "Quando entrano, potrebbero avere un focus più ristretto o un'idea di cosa possano essere le carriere STEM e quando se ne vanno sanno che il mondo è la loro ostrica."
I musei possono offrire nelle scienze opportunità di apprendimento pratico che le scuole non possono e i loro curatori lo sanno. L'American Museum of Natural History di New York ospita un programma che riunisce gli studenti delle scuole superiori due volte al mese durante l'anno scolastico e per tre settimane in estate per studiare scienze. Il Museo Nazionale della Seconda Guerra Mondiale a New Orleans sponsorizza gite sul campo per studenti di matematica e scienze delle scuole medie e superiori per dare loro una lezione interdisciplinare su come la fisica può informare la storia. In Ohio, la Air Force Museum Foundation ospita seminari per studenti. Tutti stanno rafforzando l'educazione STEM dei giovani studenti nella speranza di soddisfare la domanda della forza lavoro del futuro.
La Smithsonian Institution rimane sulla buona strada per fare lo stesso; Il presidente Obama ha chiesto un aumento del budget di $ 25 milioni destinato alla programmazione relativa alle STEM. I fondi aiuteranno a creare risorse online per gli studenti e consentiranno agli insegnanti di combinare i contenuti della Smithsonian con i compiti scolastici. Questo marchio fa parte dell'attuale pool di fondi federali da $ 180 milioni dell'amministrazione dedicato alla programmazione STEM che è suddiviso tra Smithsonian, il Dipartimento della Pubblica Istruzione degli Stati Uniti e la National Science Foundation.
Il tour della South River High School è iniziato al prossimo Q? RIUS Education Center del National Museum of Natural History, uno spazio di 10.000 piedi quadrati che ospiterà una collezione di ricerche di 20.000 oggetti, per poi passare rapidamente al LAB, dove Halleran ha interrogato gli studenti sulle coppie di basi del DNA e hanno risposto prontamente, gridando: “Guanina e citosina! Adenina e timina! "
La ricercatrice di Smithsonian Amy Driskell ha spiegato come lei e i suoi colleghi usano un processo chiamato reazione a catena della polimerasi per studiare il DNA di uccelli e pesci. "Nei prossimi anni, avremo una sequenza di DNA per ogni pesce: saranno tutti" con codice a barre ", dice Driskell.
Alcuni di questi pesci provengono dal Deep Reef Observation Project di Smithsonian, che raccoglie esemplari delle scogliere profonde dei Caraibi attraverso un sommergibile di cinque persone. "Saresti a 300 metri di profondità nell'oceano nel tempo che ti serve per tornare da qui sull'autobus", ha detto Lee Weigt, direttore del LAB, al gruppo.
Gli studenti hanno sentito parlare delle applicazioni del codice a barre nel mondo reale da Matthew Kweskin, responsabile IT di LAB. Dopo che un volo della US Airways ha subito un "bird strike", costringendo il capitano Chesley Sullenberger a far atterrare l'aereo nel fiume Hudson nel 2009, le autorità hanno spedito resti di uccelli trovati nel motore dell'aereo allo Smithsonian per analisi. I ricercatori hanno inserito la sequenza di DNA estratta dagli esemplari nel database Barcode of Life, un motore di ricerca che analizza innumerevoli file di specie di uccelli sequenziati e ha confermato che i campioni provenivano da oche canadesi. Questi dati vengono utilizzati per aiutare gli aeroporti a comprendere il tipo di uccelli che causano problemi negli aeroporti.
Il tour si è quindi spostato fuori dal laboratorio e nei magazzini del museo, dove gli studenti hanno dato un'occhiata alle collezioni del dipartimento di zoologia degli invertebrati. L'ultima tappa è stata all'interno del dipartimento di botanica, dove il responsabile delle collezioni Gregory McKee ha raccontato agli studenti le collezioni di piante dell'istituzione, che contiene 4, 5 milioni di esemplari.
McKee ha fatto il giro di diverse piante conservate, spiegando come i ricercatori le raccolgono e le conservano. Ha ripreso gli sforzi di ricerca di LAB, affermando che le tecnologie di sequenziamento del DNA potrebbero aiutare a spiegare il mistero del perché una specie di fiori di bambù fiorisce solo una volta ogni 120 anni.
"Mi pagano un po 'di soldi per uscire nel bosco e sporcarsi lo sporco, e non devo indossare una cravatta", dice McKee del perché adora il suo lavoro. Raccontò loro di aver incontrato un uomo di 70 anni in Mongolia, che era così esperto di botanica che sapeva esattamente quali pigne dove mangiare, che si affrettò a scavare sugli alberi per recuperare.
"È fantastico", afferma Jesse McElree, una studentessa di 15 anni. Il nativo di Annapolis dice che mentre gli piace di più la matematica e spera di diventare un ingegnere, la discussione di McKee è stata il momento clou del tour.
Jacob Mondoro, 15 anni, di Edgewater, trovò anche il dipartimento di botanica la tappa più interessante del tour. Anche lui vuole perseguire l'ingegneria, ma afferma di sospettare che una carriera nel campo delle scienze vegetali sarebbe preziosa in futuro.
"La botanica sembra il tipo di cosa che sarà molto intensa in seguito a causa della situazione del riscaldamento globale", afferma Mondoro. "Senza una forza lavoro adeguata, non ci saranno molte persone che possono effettivamente sostenere la Terra e il modo in cui deve essere."
Il tecnico di laboratorio Caitlin Baker, che ha guidato la McElree e il gruppo di Mondoro, afferma che il tour è sembrato un'esperienza che ha aperto gli occhi alle matricole, in particolare alle studentesse, che erano più numerose.
"Penso che sia davvero stimolante vedere le donne nella scienza e fare ricerche molto all'avanguardia", afferma Baker. “Spero che il fatto che ci siano così tanti più maschi in questo gruppo non dia alle ragazze la sensazione che si tratti di un campo maschile. Davvero non lo è più. "
Per Lauren Suite, uno studente di 14 anni di Edgewater, l'aspetto interno era informativo. "Mi ha permesso di capire meglio cosa avrei potuto fare in futuro", afferma Suite, che sta prendendo in considerazione la ricerca medica. "Sto cercando di rimanere aggiornato su tutto e spero di far parte dello sviluppo di nuove [tecnologie] in futuro."
Halloran pensa che questa velocità di innovazione abbia colpito gli studenti. I loro studi STEM sono cruciali per prepararli a lavorare e creare tecnologie del 21 ° secolo, anche se al momento della laurea in pochi anni, le nuove tecnologie potrebbero aver superato gli strumenti a cui hanno assistito al LAB.
"Tutti pensano che sia bello essere Jacques Cousteau e fare immersioni e collezionismo", afferma Halloran. “Ma hanno davvero bisogno di tutta la serie di abilità per poterlo fare. Penso che prima abbiano un'idea della portata di tutto ciò, meglio è per loro poter applicare ciò che stanno già imparando al liceo e creare nicchie per se stessi. "
