Mořská biologická laboratoř - Marine Biological Laboratory

Mořská biologická laboratoř
V tomto pohledu na kampus Marine Biological Laboratory stojí divák za veslicemi odpočívajícími na travnatém okraji přístavu.  V přístavu, který leží uprostřed, kotví malé bílé jachty a barevné motorové čluny.
Založeno 1888 ( 1888 )
Typ výzkumu Čistý a aplikovaný výzkum
Obor výzkumu
Biologie
Ředitel Nipam Patel
Adresa Ulice 7 MBL
Umístění Woods Hole , Massachusetts ,
Spojené státy americké
41 ° 31'34,40 "N 70 ° 40'22,40" W / 41,5262222 ° N 70,6728889 ° W / 41,5262222; -70,67288889 Souřadnice : 41 ° 31'34,40 "N 70 ° 40'22,40" W / 41,5262222 ° N 70,6728889 ° W / 41,5262222; -70,67288889
02543-1015
Přezdívka MBL
Přidružení University of Chicago
webová stránka www .mbl .edu

Marine Biological Laboratory ( MBL ) je mezinárodní centrum pro výzkum a vzdělávání v oblasti biologické a environmentální vědy. Společnost MBL, založená v Woods Hole v Massachusetts v roce 1888, je soukromá nezisková instituce přidružená k Chicagské univerzitě . Poté, co byl po většinu své historie nezávislý, se oficiálně přidružil k univerzitě 1. července 2013. Spolupracuje také s řadou dalších institucí.

V roce 2018 bylo k MBL přidruženo 58 vítězů Nobelových cen jako studenti, členové fakulty nebo výzkumní pracovníci. Kromě toho existuje 280 členů Národní akademie věd a 236 členů Americké akademie umění a věd, kteří jsou přidruženi k laboratoři.

Dějiny

Raná historie: 19. století

Marine Biological Laboratory vyrostla z vize několika Bostonanů a Spencera Fullertona Bairda , prvního amerického komisaře pro ryby (vládního úředníka zabývajícího se využíváním rybolovu ). Baird zřídil v roce 1882 ve Woods Hole výzkumnou stanici United States Fish Commission a měl ambice rozšířit ji na hlavní laboratoř. Pozval Alpheuse Hyatta, aby přesunul svou laboratoř a školu pro mořskou biologii, kterou založil v domě Norwood-Hyatt v Annisquamu ve státě Massachusetts , do Woods Hole. Hyatt, inspirovaný krátkodobou letní přírodopisnou školou přírodovědce z Harvardu Louisem Agassizem na ostrově Penikese, u pobřeží Woods Hole, nabídku přijal. S 10 000 dolary, které získala Ženská vzdělávací asociace v Bostonu a Bostonská společnost pro přírodní historii , byl zakoupen pozemek, postavena budova a MBL byla začleněna do společnosti Hyatt jako první prezident správní rady. Rybí komise poskytla zásadní podporu, včetně mořských organismů a tekoucí mořské vody.

Profesor University of Chicago, Charles Otis Whitman , embryolog, byl ponechán, aby také sloužil jako první ředitel MBL. Whitman věřil, že „ostatní věci jsou si rovny, vyšetřovatel je vždy nejlepší instruktor“, a zdůraznil potřebu spojit výzkum a vzdělávání v nové laboratoři. První letní kurz MBL poskytl šestitýdenní úvod do zoologie bezobratlých; bylo také nabídnuto zařízení pro návštěvu letních vyšetřovatelů.

Knihovna MBL byla založena v roce 1889, vědec a budoucí správce MBL Cornelia Clapp sloužil jako knihovník. V roce 1899 začal MBL vydávat vědecký časopis The Biological Bulletin , který je stále upravován v MBL.

Gertrude Steinová , později známá jako prozaička a sběratelka umění, se v létě 1897 zúčastnila kurzu MBL Embryologie, zatímco její bratr Leo kurzu Bezobratlí.

20. století

Při psaní v roce 1972 Lewis Thomas vysvětlil a ocenil povahu MBL jako vědecké instituce. Napsal o tom ve svém opakovaném sloupku New England Journal of Medicine s názvem „Notes of a Biology-Watcher“, v pokračování nazvaném „The MBL“; esej byla později shromážděna do svazku s názvem Životy buňky: Poznámky pozorovatele biologie . O MBL toho dne řekl: „Dnes je v této zemi jedinečným národním centrem biologie; je to Národní biologická laboratoř, aniž by jako taková byla oficiálně označena (nebo dosud financována). Její vliv na růst a rozvoj biologická věda je ekvivalentní mnoha univerzitám v zemi dohromady, protože si každý rok vybrala světový vědecký talent pro výzkum a výuku. […] Někdo napočítal třicet laureátů Nobelovy ceny, kteří pracovali v MBL na je úžasné, že taková instituce, která má tak velký vliv na akademickou vědu, dokázala zůstat tak absolutně autonomní. Má jisté vazby různých druhů, uspořádání s externími univerzitami pro určité absolventské programy "a jemně, poněkud nejednoznačně se drží oceánografické instituce Woods Hole hned na ulici. Nikdy se však nedostala pod nadvládu žádné externí instituce nebo vlády žádná agentura, ani nikdy nebylo řečeno, co má dělat jakákoli vnější skupina. […] Neexistuje žádný způsob, jak předpovědět, jaká bude budoucnost pro instituci, jako je MBL. Tak či onak se to bude vyvíjet. Může se brzy přesunout do nové fáze s celoročním programem pro výuku a výzkum a celoročním personálem, ale bude toho muset dosáhnout, aniž by byla ohrožena obrovská síla jeho letních programů, nebo se rozpoutá celé institucionální peklo . Bude -li se její postgraduální programy rozšiřovat tak, jak by měly, bude muset najít nové způsoby, jak se vztahovat k univerzitám. Bude muset rozvíjet nové symbiotické vztahy s oceánografickým institutem, protože obě místa mají tolik v sázce. A bude muset najít více peněz, mnohem více - takové peníze, jaké mají pouze federální vlády - bez ztráty vlastní iniciativy. V příštích letech to bude zajímavé místo ke sledování. “

Nedávný vývoj: 21. století

MBL se formálně přidružila k Chicagské univerzitě 1. července 2013. Za účelem dalšího vědeckého výzkumu a vzdělávání navazuje příslušnost na historické vazby s univerzitou, protože MBL v prvních čtyřech desetiletích vedli členové fakulty University of Chicago . Předseda univerzity předsedá správní radě MBL a na základě jejich rady jmenuje její členy. Laboratoř je nezisková společnost Massachusetts, jejímž jediným členem je univerzita.

V září 2018 se Nipam Patel stal ředitelem Marine Biological Laboratory, následoval Huntingtona F. Willarda .

Výzkum

Personál

Správci mořské biologické laboratoře, 1934

MBL má přibližně 250 celoročních zaměstnanců, z toho asi polovinu tvoří vědci a pracovníci vědecké podpory. Každý rok se k nim připojí více než 500 hostujících vědců, letních zaměstnanců a výzkumných pracovníků ze stovek institucí po celém světě, stejně jako velký počet fakult a studentů účastnících se kurzů MBL (v roce 2016 550 studentů z 333 institucí a 58 zemí).

Jak 2018, mezi vědci s významnou příslušností k MBL (vědci, fakulta kurzu a studenti) je 58 nositelů Nobelovy ceny (od roku 1929). Kromě toho existuje 131 vyšetřovatelů lékařského institutu Howarda Hughese , vědců v rané kariéře, mezinárodních výzkumných pracovníků a profesorů (od roku 1960); 280 členů Národní akademie věd (od roku 1960); a 236 členů Americké akademie umění a věd (od roku 1960).

Zařízení

Rezidentními výzkumnými centry MBL jsou Centrum Eugene Bell pro regenerativní biologii a tkáňové inženýrství, Centrum ekosystémů a Středisko Bay Paul pro srovnávací molekulární biologii a evoluci. Hostující vědci jsou spojeni s Whitmanovým centrem MBL. Mezi další zdroje patří The Marine Resources Center, pokročilé zařízení pro údržbu, kultivaci a poskytování vodních a mořských organismů nezbytných pro biologický, biomedicínský a ekologický výzkum; a The National Xenopus Resource, který chová a udržuje genetické zásoby Xenopus (žab); a poskytuje školení v chovu Xenopus, buněčné biologii, zobrazování, genetice, transgenezi a genomice.

MBL sdílí knihovnu, knihovnu MBLWHOI, s oceánografickou institucí Woods Hole . Knihovna MBLWHOI uchovává tiskové a elektronické sbírky v biologických, biomedicínských, ekologických a oceánografických vědách a uchovává rostoucí archivní sbírku, včetně fotografií a videí z historie MBL. Knihovna také provádí projekty digitalizace a informatiky.

Marine Biological Laboratory at Woods Hole (1989)

Oblasti výzkumu

Výzkum v MBL se zaměřuje na čtyři témata:

  • základní biologický výzkum, často využívající mořské organismy jako nové modelové systémy, zahrnující výzkum regenerativní biologie, neurovědy, senzorické fyziologie a srovnávací evoluce a genomiky;
  • studium mikrobiomů a mikrobiální rozmanitosti a ekologie na různých oceánských a suchozemských stanovištích;
  • zobrazování a výpočet;
  • věda o ekosystémech a změna klimatu a adaptace organismu na měnící se prostředí.

Buněčná, vývojová a reprodukční biologie

Buněčná, vývojová a reprodukční biologie jsou ústřední součástí programů MBL od 90. let 19. století. Důležité objevy v těchto oblastech na MBL sahají až do roku 1899, kdy Jacques Loeb prokázal umělou partenogenezi ve vejcích mořského ježka; do roku 1905, kdy Edwin Grant Conklin poprvé identifikoval cytoplazmatické oblasti vajec, které jsou naprogramovány tak, aby vytvářely určité tkáně nebo orgány; do roku 1916, kdy Frank Rattray Lillie identifikoval cirkulující hormony, které ovlivňují sexuální diferenciaci (Lillie, 1944). V MBL v prvních dvou desetiletích, cytologists Edmund Beecher Wilson , Nettie Stevens a další také spojení mezi chromozomy a Mendelian dědičnosti, zatímco Wilsonův kolega u obou MBL a Columbia University, Thomas Morgan , který byl zahájen v oblasti experimentální genetiky (Pauly, 2000 : 158). Keith R. Porter , který je mnohými považován za zakladatele moderní buněčné biologie díky své průkopnické práci na jemné struktuře buněk, včetně objevu mikrotubulů , prováděl výzkum na MBL od roku 1937 a od roku 1975 řídil laboratoř- 77 (Barlow a kol., 1993: 95-115).

MBL je také důkazem nových technologií v mikroskopii a zobrazování. Dostupnost špičkové přístrojové techniky v pokročilých výzkumných kurzech MBL staví fakultu a studenty do popředí experimentování. Významný vědecký pracovník MBL Osamu Shimomura , který se připojil k MBL v roce 1983, získal na počátku 60. let Nobelovu cenu za chemii za objev zeleného fluorescenčního proteinu (GFP) na počátku 60. let, který vedl k vývoji revolučních technik pro zobrazování živých buněk a jejich součásti. Inovace významného vědeckého pracovníka Shinya Inouého v mikroskopii polarizovaného světla a zobrazování videa od 50. let minulého století pomohly objasnit buněčné události mitózy , včetně jeho objevu vřetenových vláken .

MBL je dlouhodobě centrem světových odborníků na buněčné dělení. Na začátku 80. let 20. století identifikovali Tim Hunt , Joan Ruderman a další z MBL první ze třídy proteinů, které regulují cyklus buněčného dělení ( cyklin ). Hunt byl za tuto práci v roce 2001 oceněn Nobelovou cenou (Hunt, 2004). V roce 1984 Ron Vale , Michael Sheetz a další objevili kinesin , motorický protein zapojený do mitózy a dalších buněčných procesů, během letního výzkumu MBL. Vale, Sheetz a James Spudich obdrželi Laskerovu cenu 2012 za základní lékařský výzkum za objevy související s molekulárními motory. V roce 1991 začal do MBL přicházet izraelský vědec Avram Hershko, aby studoval roli, kterou v buněčném dělení hraje protein ubikvitin. V roce 2004 získal Hershko Nobelovu cenu za práci na vytvoření základního mechanismu ubikvitinem zprostředkované degradace proteinů.

Velká část předních vývojových biologů ve Spojených státech, historicky i dnes, se zúčastnila MBL's Embryology Course jako ředitelé, lektoři nebo studenti. Jedním z taháků je umístění Woods Hole a dostupnost mořských organismů, zejména mořského ježka , které jsou ideální pro embryologickou analýzu, protože vrhají téměř průhledná vajíčka, která jsou oplodněna a vyvíjejí se externě. V prvních desetiletích poté, co byl kurz v roce 1893 založen, byla jeho fakulta průkopníkem výzkumných směrů, které dnes zůstávají ústředními, včetně studia cytoplazmatické lokalizace ve vejcích; linie embryonálních buněk (důležité v moderním výzkumu kmenových buněk ); a evoluční vývojová biologie (dnes nazývaná „evo devo“). Někteří významní embryologové, kteří kurz řídili, jsou:

Regenerativní biologie a medicína

V roce 2010 MBL založilo Centrum Eugene Bell pro regenerativní biologii a tkáňové inženýrství, kde vědci studují schopnost mořských a jiných živočichů spontánně regenerovat poškozené nebo stárnoucí části těla. Porozumění regeneraci tkání a orgánů u nižších zvířat je příslibem translace do léčby lidských stavů, včetně poranění míchy, cukrovky, selhání orgánů a degenerativních nervových onemocnění, jako je Alzheimerova choroba. Základním kamenem Bell Center je národní zdroj pro výzkum žáby Xenopus, což je hlavní zvířecí model používaný v americkém biomedicínském výzkumu. Národní zdroj Xenopus v MBL je financován National Institutes of Health (MBL Facts).

Neurověda, neurobiologie a senzorická fyziologie

Příspěvky MBL k neurovědě a smyslové fyziologii jsou významné, dnes je podporováno více než 65 hostujícími vyšetřovateli a rezidentními výzkumnými pracovníky v těchto oblastech a také pět kurzů Advanced Research Training pro absolventy a postgraduální studenty. MBL je magnetem této disciplíny od doby, kdy LW Williams v roce 1910 objevil, a John Zachary Young v roce 1936 znovu objevil obří chobotnice , chobotnice , nervové vlákno, které má průměr 20krát větší než největší lidský axon. Young na tento místně hojný, ideální experimentální systém upozornil svého kolegu MBL KS Coleho , který jej v roce 1938 použil k zaznamenání změn odporu, které jsou základem akčního potenciálu, což poskytlo důkaz, že tento elektrický impuls generují ionty proudící přes axonální membránu. V roce 1938 přišel do MBL Alan Lloyd Hodgkin, aby se od Colea dozvěděl o obřím chobotnici olihně. Po druhé světové válce Hodgkin a Andrew Huxley , pracující v Plymouthu v Anglii a využívající techniku napěťových svorek vyvinutou Coleem, položili základ pro moderní chápání elektrické aktivity v nervovém systému kvantitativním měřením toku iontů přes axonální membránu . Hodgkin a Huxley obdrželi Nobelovu cenu v roce 1963 za popis iontového základu nervového vedení (Barlow et al., 1993: 151-172). V návaznosti na práci Hodgkina a Huxleye popsal v 60. a 70. letech 20. století Clay Armstrong a další výzkumníci MBL řadu vlastností iontových kanálů, které umožňují iontům sodíku a draslíku přenášet elektrický proud přes buněčnou membránu a Rodolfo Llinas popsal přenosové vlastnosti na synapse obřích chobotnic (Llinas 1999). „Vědecká kariéra“ chobotnice „Woods Hole“, Doryteuthis (dříve Loligo) pealeii , pokračuje i dnes, studiem axonálního transportu , synapse obřích chobotnic, genomiky chobotnic a molekulárních mechanismů Alzheimerovy choroby.

Jiné mořské organismy přitahují každé léto neurovědy a neurobiology do MBL, kde byla vytvořena historie výzkumu senzorické fyziologie a chování. Haldan Keffer Hartline , letní vyšetřovatel MBL ve dvacátých a na začátku třicátých let, odhalil několik základních mechanismů funkce fotoreceptorů prostřednictvím svých studií o krabovi podkovy. Hartline sdílel Nobelovu cenu z roku 1967 s letním kolegou MBL Georgem Waldem , který popsal molekulární základ fotorecepce tím, že ukázal, že na světlo citlivé molekuly zrakového pigmentu se skládají z mírně modifikované formy vitaminu A spojené s proteinem. Další dlouhodobý letní vyšetřovatel Stephen W. Kuffler se zasloužil o „založení“ vědy o neurobiologii v polovině šedesátých let na Harvardské lékařské škole a také zahájil výuku neurobiologie na MBL (Barlow et al., 1993: 175 -234; 203-234). Albert Szent-Györgyi (laureát Nobelovy ceny za 1937) prováděl v letech 1947 až 1986 na MBL výzkum, nejvýznamněji o biochemické povaze svalové kontrakce. V padesátých a šedesátých letech Frederik Bang a Jack Levin z MBL zjistili, že krev krabů podkovovitých se sráží, když je vystavena bakteriálním endotoxinům i v mizivě malých množstvích. Z tohoto základního výzkumu bylo vyvinuto činidlo, Limulus amoebocyte lysate (LAL), které dokáže detekovat nepatrné množství bakteriálních toxinů. Test LAL vedl k dramatickému zlepšení kvality léčiv a biologických produktů pro intravenózní injekci.

Věda o ekosystémech

Výzkum ekosystémů se stal celoročním závazkem na MBL v roce 1962 založením programu Systematics-Ecology pod vedením Melbourne R. Carrikera. V roce 1975 bylo založeno MBL's Ecosystems Center, jehož ředitelem je George Woodwell. Původní výzkum byl zaměřen na globální uhlíkový cyklus , což je důraz, který se dnes udržuje. Centrum ekosystémů má celoroční personál více než 40 vědců, kteří studují různé ekosystémy a jejich reakce na lidské činnosti a změny životního prostředí. Centrum se nachází ve Woods Hole, ale má globální dosah, s aktivními výzkumnými pracovišti v arktické tundře; v lesních, pobřežních a mořských lokalitách v Nové Anglii, Švédsku a Brazílii. Centrum Ecosystems je domovem dvou z 26 amerických lokalit dlouhodobého ekologického výzkumu (LTER): Jezero Toolik na Aljašce; a Plum Island, Massachusetts. Vědci v Centru pro ekosystémy studují dopady odstraňování lesů a změny ve využívání půdy na chemii atmosféry, procesy povodí a pobřežní ekologii, antropogenní obohacování globálního cyklu dusíku v globálním měřítku a reakce ekosystému na globální oteplování . Prozatímní ředitelkou střediska Ecosystems je Anne Giblin . Bývalými řediteli centra, kteří stále působí ve vědeckých pracovnících, jsou Jerry Melillo , který studuje biogeochemii pozemských ekosystémů, a John Hobbie, mikrobiální ekolog. Centrum ekosystémů je založeno na vizi kolaborativní, interdisciplinární vědy; sdílená laboratorní zařízení a vybavení; a dlouhodobý, rozsáhlý systémový pohled na ekosystémové procesy.

Srovnávací genomika, molekulární evoluce a mikrobiální ekologie

Středisko srovnávací molekulární biologie a evoluce Josephine Bay Paul bylo založeno na MBL v roce 1997 a v současné době ho řídí David Mark Welch. Srovnáváním různých genomů vědci ve středu objasňují evoluční vztahy biologických systémů a popisují geny a genomy biomedicínského a environmentálního významu. Jsou studovány mikroorganismy nacházející se v celé řadě ekosystémů, včetně lidského mikrobiomu . Mitchell Sogin , zakladatel Bay Paul Center, také založil na MBL dva kurzy: Workshop in Molecular Evolution; a strategie a techniky pro analýzu struktur mikrobiální populace. V letech 2003-2004 zahájil Sogin Mezinárodní sčítání mořských mikrobů, globální úsilí o popis biologické rozmanitosti mořských mikroorganismů. Počáteční výsledky tohoto sčítání lidu v roce 2006 odhalily asi 10 až 100krát více druhů mořských mikrobů, než se očekávalo, a drtivou většinu tvoří dříve neznámé mikroorganismy s nízkým výskytem, ​​které se nyní říká „vzácná biosféra“. Další projekty Bay Paul Center jsou zaměřeny na mikroby, kteří žijí v extrémních prostředích, od hydrotermálních průduchů po vysoce kyselé ekosystémy, což může vést k lepšímu porozumění životu, který by mohl existovat na jiných planetách. Aktivity v Bay Paul Center jsou podporovány pokročilým sekvenováním DNA a dalším genomickým vybavením v Keckově ekologickém a evolučním genetickém zařízení centra.

Vzdělávací program

MBL nabízí po celý rok řadu kurzů, workshopů, konferencí a stáží. Centrem jeho programů je více než 20 kurzů pokročilého výzkumu, kurzy na úrovni absolventů v tématech od fyziologie, embryologie, neurobiologie a mikrobiologie až po zobrazování a výpočet integrované s biologickým výzkumem.

Kromě toho MBL pořádá kurzy pro vysokoškoláky a postgraduální studenty z University of Chicago a dalších vysokých škol a univerzit a také workshopy a konference - v roce 2016 pojme více než 2600 účastníků.

Viz také

Reference

Další čtení

  • Barlow, Robert B., John E. Dowling a Gerald Weissmann, eds. Biologické století: Páteční večerní rozhovory v mořské biologické laboratoři. Woods Hole: The Marine Biological Laboratory, 1993. ISBN  0-674-07403-3
  • Davidson, Eric (1993). „Úvod“, Embryologický kurz Centennial , Marine Biological Laboratory, 1893-1993. Brožura, archivy knihovny MBLWHOI.
  • Hunt, Tim (2004) „The Discovery of Cyclin (I)“. Cell , sv. S116, S63-S64.
  • Kenney, Diana E. a Borisy, Gary G. (2009) Thomas Hunt Morgan v Marine Biological Laboratory: přírodovědec a experimentátor. Genetics 181: 841-846.
  • Lillie, Frank R. Mořská biologická laboratoř Woods Hole . Chicago: University Press, 1944. Přetištěno v Biological Bulletin (1988) 174 (dodatek).
  • Llinas, Rodolfo. Squid Giant Synapse: Model pro chemický přenos . New York a Oxford: Oxford University Press, 1999. ISBN  0-19-511652-6
  • Maienschein, Jane. Sto let za životem, 1888-1988: Mořská biologická laboratoř ve Woods Hole . Boston: Jones and Bartlett Publishers, 1989. ISBN 0- 86720-120-7
  • Marine Biological Laboratory, první výroční zpráva , 1888. (Od roku 1909 byla výroční zpráva MBL publikována v The Biological Bulletin .)
  • Pauly, Philip . Ovládání života: Jacques Loeb a inženýrský ideál v biologii . New York: Oxford University Press, 1987. ISBN  0-19-504244-1
  • Pauly, Philip . Biologové a příslib amerického života . Princeton, NJ: University Press, 2000. ISBN  0-691-04977-7
  • Rainger, Ronald, Keith R. Benson a Jane Maienschein, eds. Americký rozvoj biologie . Philadelphia: University of Pennsylvania Press, 1988. ISBN  0-8122-8092-X

externí odkazy