Il y a plus de 20 ans, les chercheurs ont commencé à travailler pendant 13 ans avec des centaines de machines de séquençage pour cartographier le génome humain dans son ensemble. Aujourd'hui, la même quantité de données peut être produite en quelques jours à quelques semaines et à une fraction du coût.
«Des personnes intelligentes comme vous y travaillerez», déclare Maggie Halloran, une technicienne en séquençage, devant un groupe d'étudiants de première année aux yeux écarquillés dans les tout nouveaux laboratoires de biologie analytique (LAB) du Musée national d'histoire naturelle. pôle de biotechnologie moléculaire.
Quinze étudiants sur cent participent à un programme sélectif d'aimants en sciences, technologie, ingénierie et mathématiques (STEM) de la South River High School à Edgewater, dans le Maryland. Ce mois-ci, ils ont découvert les coulisses du musée. collections, ses installations de laboratoire et les personnes qui les gèrent.
L'année dernière, 28% des étudiants de première année du secondaire aux États-Unis ont exprimé leur intérêt à poursuivre une carrière dans les STIM. Toutefois, selon les experts de l'industrie, plus de la moitié de ces étudiants perdront cet intérêt lorsqu'ils seront plus âgés. L'équipe Smithsonian du LAB espère que les étudiants d'Edgewater ne tomberont pas dans ce piège.
«L'observation au poste de travail clarifie toute la myriade de directions dans lesquelles ils peuvent aller», a déclaré Hillary Catan, directrice du département de l'école secondaire, qui a suivi le groupe. "Quand ils entreront, ils auront peut-être une vision plus étroite de ce que peuvent être les carrières STEM, et quand ils partiront, ils sauront que le monde est leur huître."
Les musées peuvent offrir des possibilités d'apprentissage pratique dans le domaine des sciences que les écoles ne peuvent pas, et leurs conservateurs le savent. Le Musée américain d'histoire naturelle de New York organise un programme qui réunit des lycéens deux fois par mois pendant l'année scolaire et trois semaines l'été pour étudier les sciences. Le National WWII Museum de la Nouvelle-Orléans parraine des visites sur le terrain pour les étudiants en mathématiques et en sciences des collèges et des lycées afin de leur donner une leçon interdisciplinaire sur la manière dont la physique peut informer l’histoire. En Ohio, la Air Force Museum Foundation organise des ateliers pour les étudiants. Tous renforcent la formation en STEM des jeunes étudiants dans l'espoir de répondre à la demande de main-d'œuvre de demain.
La Smithsonian Institution reste sur la bonne voie pour faire de même; Le président Obama a demandé une augmentation de 25 millions de dollars du budget alloué aux programmes liés aux STEM. Les fonds aideront à créer des ressources en ligne pour les étudiants et permettront aux enseignants de combiner le contenu du Smithsonian avec les travaux scolaires. Cette réserve fait partie de la réserve de fonds fédéraux de 180 millions de dollars consacrée à la programmation STEM, qui est répartie entre le Smithsonian, le US Department of Education et la National Science Foundation.
La visite de la South River High School a commencé au futur centre de formation Q? RIUS du Muséum national d'histoire naturelle, un espace de 10 000 pieds carrés qui abritera une collection de 20 000 objets de recherche, avant de passer rapidement au LAB., où Halleran a interrogé les étudiants sur les paires de bases d'ADN, et ils ont répondu facilement en criant: «Guanine et cytosine! Adénine et thymine!
Amy Driskell, chercheuse au Smithsonian, a expliqué comment elle et ses collègues utilisaient un processus appelé réaction en chaîne à la polymérase pour étudier l'ADN des oiseaux et des poissons. «Dans les prochaines années, nous aurons une séquence d'ADN pour chaque poisson. Ils seront tous« codés à l'aide de codes-barres », explique Driskell.
Certains de ces poissons proviennent du projet d'observation du récif profond du Smithsonian, qui collecte des spécimens de récifs profonds des Caraïbes via un submersible pour cinq personnes. «Vous seriez à plus de 1000 pieds dans l’océan dans le temps qu’il vous faudra pour revenir dans l’autobus», a déclaré au directeur Lee Weigt, directeur du LAB.
Les étudiants ont entendu parler des applications concrètes du code à barres de Matthew Kweskin, responsable informatique de LAB. Après qu'un avion de l'US Airways ait subi une «frappe d'oiseau», obligeant le capitaine Chesley Sullenberger à poser l'avion dans la rivière Hudson en 2009, les autorités ont expédié les restes d'oiseaux trouvés dans le moteur de l'avion au Smithsonian aux fins d'analyse. Les chercheurs ont saisi la séquence d'ADN extraite des spécimens dans la base de données Barcode of Life, un moteur de recherche qui parcourt d'innombrables fichiers d'espèces d'oiseaux séquencés, et a confirmé que les échantillons provenaient d'oies du Canada. Ces données sont utilisées pour aider les aérodromes à comprendre le type d'oiseaux posant des problèmes dans les aéroports.
La visite a ensuite quitté le laboratoire pour se rendre dans les réserves du musée, où les étudiants ont pu jeter un coup d'œil aux collections du département de zoologie des invertébrés. Le dernier arrêt s'est fait à l'intérieur du département de botanique, où Gregory McKee, responsable des collections, a parlé aux étudiants des collections de plantes de l'établissement, qui contiennent 4, 5 millions de spécimens.
McKee a fait le tour de plusieurs plantes conservées, expliquant comment les chercheurs les collectent et les conservent. Il a rappelé les efforts de recherche de LAB, affirmant que les technologies de séquençage de l'ADN pourraient aider à expliquer pourquoi une espèce de fleur de bambou ne fleurit qu'une fois tous les 120 ans.
«Ils me payent un peu d'argent pour aller dans les bois et devenir sale, et je n'ai pas besoin de porter une cravate», explique McKee pour expliquer pourquoi il aime son travail. Il leur a raconté avoir rencontré un homme de 70 ans en Mongolie, expert en botanique, au point de savoir exactement ce qu'il fallait manger, mais il a grimpé des arbres pour le récupérer.
«C'est incroyable», déclare Jesse McElree, un étudiant de 15 ans. Le natif d’Annapolis a déclaré que, s’il aimait les mathématiques et espérait devenir ingénieur, la discussion de McKee était le point culminant de la tournée.
Jacob Mondoro, 15 ans, d’Edgewater, a également trouvé que le département de botanique était l’arrêt le plus convaincant de la tournée. Lui aussi veut faire de l’ingénierie, mais pense qu’une carrière en phytotechnie serait utile dans l’avenir.
«La botanique semble être le genre de chose qui va devenir très intense plus tard en raison de la situation de réchauffement climatique», a déclaré Mondoro. «Sans une main-d'œuvre adéquate, il n'y aura pas beaucoup de personnes capables de soutenir la Terre et la façon dont elle doit être.»
Caitlin Baker, technicienne de laboratoire, qui a dirigé les groupes de McElree et Mondoro, a déclaré que la visite semblait être une expérience révélatrice pour les étudiants de première année, en particulier les étudiantes, qui étaient en infériorité numérique.
«Je pense que voir des femmes dans les sciences et mener des recherches de pointe est vraiment stimulant», a déclaré Baker. «J'espère que le fait qu'il y ait beaucoup plus d'hommes dans ce groupe ne donne pas aux filles le sentiment que c'est un domaine masculin. Ce n'est vraiment plus.
Pour Lauren Suite, une étudiante de 14 ans d’Edgewater, le regard intérieur était informatif. «Cela m'a permis de mieux comprendre ce que je pourrais faire à l'avenir», explique Suite, qui envisage de mener des recherches médicales. "J'essaie de rester au courant de tout et, espérons-le, de participer au développement de nouvelles [technologies] à l'avenir."
Halloran pense que cette vitesse d'innovation frappe les étudiants. Leurs études en STEM sont essentielles pour les préparer à travailler avec et à créer des technologies du XXIe siècle, même si, au moment où ils obtiennent leur diplôme universitaire en quelques années à peine, les nouvelles technologies ont peut-être dépassé les outils dont ils ont été témoins à LAB.
«Tout le monde pense que c'est cool d'être Jacques Cousteau et de plonger et de collectionner», dit Halloran. «Mais ils ont vraiment besoin de tout l’ensemble des compétences pour pouvoir le faire. Je pense que plus tôt ils auront une idée de la portée de tout cela, mieux ce sera pour eux de pouvoir appliquer ce qu'ils apprennent déjà au lycée et de se créer des niches. "
