Inspirerende STEM-karrierer gennem et praktisk Everglades mikrobiomstudie

Florida Everglades fremkalder billeder af fanbåde, der skimmer over sumpe, mens alligatorer kigger gennem vandet, og skyer af insekter svæver lige over. Beskrevet som en "flod af græs", der strækker sig omkring 580, 000 kvadratkilometer tværs over det sydlige Florida, de omfatter en bred vifte af økosystemer lige fra vådområder til træøer til cattails.

I 2018, det amerikanske energiministerium (DOE) Joint Genome Institute (JGI), en DOE Office of Science User Facility beliggende ved Lawrence Berkeley National Laboratory (Berkeley Lab), påbegyndt et pilotprojekt med biologistuderende fra Boca Raton Community High School i Palm Beach County, Florida. Klassen søgte at anvende de nyeste molekylære teknikker for at lære mere om de mikrobielle samfund i Arthur R. Marshall Loxahatchee National Wildlife Refuge, et område på 226 kvadratkilometer i det nordlige Everglades i Palm Beach County, og især om de mikrober, der spiller roller i metankredsløbet. Deres datarapport, som leverer de eneste kendte referencemikrobiomdatasæt for Loxahatchee Refuge, blev offentliggjort i tidsskriftet Miljømikrobiom .

"Før JGI blev involveret, Jeg var ikke sikker på, at vi overhovedet kunne gennemføre et komplet projekt. Hver anden gruppe, jeg kontaktede, var glade for at give råd, men afviste at tilbyde egentlig videnskabelig hjælp, " sagde Jonathan Benskin, der underviser i A-Level Advanced International Certificate of Education (AICE) Biology-klassen på Boca Raton Community High School. "Jeg kan ikke takke JGI nok for at være villig til at tage en risiko på en gruppe offentlige gymnasieelever for at se dette projekt igennem til afslutning. JGI bidrager ikke kun til den nuværende videnskabelige viden, de udstyrer også den næste generation af videnskabsmænd, som vil hjælpe med at forme al vores fremtid."

Foreslå en forskningsoplevelse

Benskin ønskede at give sine gymnasieelever en forskningsprojektoplevelse og en af ​​hans e-mail-forespørgsler, sendt gennem JGI's Integrated Microbial Genomes &Microbiomes (IMG/M) system, nåede Emiley Eloe-Fadrosh, der leder Metagenome-programmet. "Efter at have diskuteret projektet med ham, Jeg blev inspireret af hans entusiasme og drive for at give hans elever denne oplevelse. Min nuværende karrierevej var stærkt påvirket af min egen gymnasielærer i biologi, som hjalp med at forbinde mig med praktikophold og træning på Clorox Company og Lawrence Livermore National Laboratory, " sagde hun. "JGI er et af de eneste steder, der kunne påtage sig et projekt som dette, fordi vi har ressourcerne som brugerfacilitet. Metagenome Program-teamet gav vejledning og opmuntring til at indsende et forslag, som blev godkendt som et Director's Science-projekt af JGI-direktør Nigel Mouncey."

Eloe-Fadrosh besluttede, "Hvis vi skal have det her til et projekt, vi ønsker, at det skal være en virkelig omfattende lærerig oplevelse." I løbet af året, hun og andre JGI-medarbejdere gennemførte adskillige real-time, videokonferenceseminarer med klassen. De 18 elever organiserede og gennemførte en studietur, bevæbnet med de rette tilladelser, til refugiet for at indsamle jordprøver fra flere steder. Tilbage i klasseværelset, JGI-forskere ledte eleverne gennem processerne med DNA-sekventering, metagenom samling, og endda en introduktion til dataanalyse ved hjælp af IMG/M-systemet.

En omfattende læringsoplevelse

"Da jeg oprindeligt forestillede mig klassens projekt, Jeg vidste, at jeg ville have dem til at skrive et sidste papir, der kunne udgives. At se 18 studerende arbejde med at lave et papir samtidigt i det samme dokument var et syn, som jeg vil huske, " sagde Benskin. "Den bedste del af hele projektet var at kunne fortælle eleverne, at papiret blev accepteret til offentliggørelse i et velrenommeret videnskabeligt tidsskrift. Det var glædeligt at se den bemyndigelse, der blev vist på hver af deres ansigter."

Eloe-Fadrosh betragter oplevelsen som højdepunktet i hendes sidste års arbejde på JGI. Da eleverne ser frem til at afslutte gymnasiet om et par måneder, Benskin delte sine egne overvejelser om oplevelsen.

"'Doing science' er noget, man kan tale om i gymnasiet og endda undergraduate college klasser, men det er en oplevelse, som meget få elever i disse klasser får lov til. Jeg håber, de kan gå væk fra dette projekt med bemyndigelse til at gå på college og opsøge muligheder, som de måske tidligere havde troet, at de ikke ville være i stand til at opnå."