Fra Tegning Til Morfologi: Sandy Kawano

{h1}

En barndomskærlighed til tegning fører sandy kawano til en gren af ​​biologi, der studerer i dyre legemsformer

Denne WordsSideKick.com artikel blev leveret til WordsSideKick.com i samarbejde med National Science Foundation.

En barndomskærlighed til tegning og en medfødt nysgerrighed bragte Sandy Kawano til området for integrativ morfologi, en gren af ​​biologi, der beskæftiger sig med undersøgelsen af ​​organismernes form og struktur og deres specifikke egenskaber. Hun studerer mangfoldighed i dyre kropsformer. Som en postdoktor ved National Institute for Mathematical and Biological Synthesis (NIMBioS) undersøger Kawano de forskellige metoder, der bruges til at analysere, hvordan det naturlige valg påvirker morfologi. På NIMBioS har hun til formål at udvikle et open-source, brugervenligt computerprogram, der ville give en systematisk tilgang til måling af, hvordan valg på morfologi kan bidrage til udvikling og generere biodiversitet.

Navn: Sandy Kawano
Alder: 29
Institution: National Institute for Mathematical and Biological Synthesis
Hjemby: San Jose, Californien
Studieområde: Integrativ morfologi

National Science Foundation: Hvad er dit felt og hvorfor inspirerer det dig?

Sany Kawano: Jeg er en integreret morfolog, så jeg bruger en række teknikker til at forstå, hvordan og hvorfor så mange forskellige kropsformer er opstået hos dyr over tid. Kunst spillede en stor rolle i min kærlighed til morfologi. Da jeg var ung, ville jeg trække ganske regelmæssigt og var fascineret af, hvordan forskellige dyr var. Da jeg ville tegne mine dyrefisk, undrede jeg mig over, hvorfor jeg måtte tegne min guldfisk med en kort krop og fanformet hale, men min alger sucker fisk var lang og slank. Hvorfor skal de se så forskellige ud, når de begge lever i vand? Hvorfor holder organismer ikke sig til en grundlæggende kropsform?

Jeg besluttede dog ikke at studere morfologi, før jeg arbejdede som en bachelor i laboratoriet af professor Peter Wainwright ved University of California, Davis. Han og hans laboratorium lærte mig om feltet funktionel morfologi, som svarede nøjagtigt på de typer spørgsmål, der har plaget mig for hele mit liv. Integrativ morfologi inspirerer mig, fordi den giver en omfattende tilgang til at svare på, hvorfor verden er så forskelligartet, hvad der skaber denne mangfoldighed, og hvordan den inspiration, vi modtager fra naturen, kan anvendes til gavn for vores eget liv.

NSF: Beskriv venligst din nuværende forskning.

S.K.: Til min postdoktorale forskning ved NIMBioS evaluerer jeg de analyser, der bruges til at kvantificere, hvordan det naturlige valg fungerer for at forme organismernes morfologi. Russell Lande og Stevan Arnold skrev et seminalpapir i 1983, der gav en kvantitativ metode til at vurdere, hvor stærkt udvalg der var til at ændre et morfologisk træk og på hvilken måde, hvilket har tjent en vigtig rolle i forståelsen af, hvordan det naturlige valg kan bidrage til udvikling og generation af biodiversitet. Lande og Arnolds arbejde på dette område har inspireret tusindvis af undersøgelser, herunder nye tilgange til kvantificering af udvælgelse, men vi står stadig over for mange udfordringer med at forstå, hvordan udvælgelsen fungerer, især på større datamængder. En række af disse udfordringer skyldes analytiske begrænsninger eller uenighed om, hvordan man bedst håndterer disse udfordringer. For mit nuværende arbejde udvikler jeg en syntese af den nuværende status for estimering af valg på morfologi med vægt på styrker og svagheder ved de forskellige metoder, der anvendes til at kvantificere udvælgelsen. I sidste ende er min plan at udvikle et open-source, brugervenligt computerprogram, der ville give en mere systematisk tilgang til måling af, hvordan valg på morfologi kan tjene som en vigtig drivkraft for evolutionen.

NSF: Hvad kan du bedst om dit arbejde?

S.K.: Hvor dynamisk er mit job! Når folk hører, at jeg er morfolog, tænker de ofte: "Så du arbejder på knogler og døde ting?" Selvom en stor del af mit arbejde har været involveret i direkte målinger af anatomiske strukturer (fx ben, muskler), er disse data kun et stykke for at løse puslespillet. Jeg implementerer også statistik, matematisk modellering, højhastigheds-videografi, computerprogrammering, ingeniørarbejde og for nylig begyndte at udvikle 3-D modeller af fossile knogler. Min forskning har taget mig til British Columbia, øen Hawaii, Spanien, Uruguay og på tværs af det kontinentale USA. En dag i mit liv har medtaget snorkling for at fange fisk, køre både for at fange fisk på nær kysten, besøge naturhistoriske museer i hele USA, producere 3-D modeller af fossiler med en laser scanner og derefter kopiere dem med en 3- D-printer, der genererer computer kode, der kører flere tusinde linjer, deler frugten af ​​mit videnskabelige arbejde med andre gennem klasseværelset foredrag og konference præsentationer og endda tjener som videnskabelig konsulent for underholdningsindustrien. Jeg mødte også professor Neil Shubin, der skrev bogen Din indre fisk, som inspirerede mit doktorale arbejde. Jeg lever mine vildeste drømme med min karriere.

NSF: Hvad vil din Tweet sige om dit arbejde? Hvad ville din elevator tale sige?

S.K.: Morfologi er sjovt (ctional)! Faktisk er det allerede på min Twitter profil. Morfologi er funktionel, fordi den ikke kun kan fortælle os om, hvad en struktur kan og kan anvendes til gavn for forskellige aspekter af vores liv, men det kan også være en sjov karriere!

Morfologi er ikke et "døde" emne, som mange har fejlagtigt formodet. Det er lige så levende og forskelligt som de ærefrygt inspirerende skabninger, hvis "smukke former" har fanget vores nysgerrighed, inspireret vores liv og efterladt os asfalt så langt tilbage som vi kan huske.Morfologi kan tjene som et forklarende redskab og hjælper os med at udlede biologi af uddøde dyr, hvis spor er liggende gemt i deres fossiler. Men det har også mange andre vigtige applikationer. Forbindelsen mellem morfologi og funktion har været så udbredt i naturen og indflydelsesrig i vores liv, at det har ført til bioinspirerede opfindelser, såsom hypodermiske nåle, der ligner myggets uhåndgribelige fodringsrør, Mercedes-Benz boxfish-inspirerede bil, der giver en rummelig, men strømlinet køretøj og flyvinger, der får meget af deres energibesparende design fra aerodynamiske fuglvinger. Min forskning fokuserer på unraveling hvordan forskellige morfologier fremkommer og hvorfor, for at forstå de faktorer, der driver diversiteten af ​​skabninger, både levende og uddøde. Jeg har studeret, hvordan de morfologiske transformationer fra finnede fisk til limede tetrapoder (firebenede dyr) har påvirket den evolutionære invasion af jord i hvirveldyr, hvordan fisk bruger forskellige kropsplaner til at klatre vandfald, og jeg forsøger nu at forbedre den teknik, der bruges til at måle, hvordan morfologisk mangfoldighed genereres.

NSF: Hvilken professionel præstation er du mest stolt af? / Hvad skiller sig ud som din crowning præstation?

S.K.: Jeg er taknemmelig for at have mere end en! Først da en af ​​de bachelorstuderende i mit hvirveldyrbiologielaboratorium blev underskrevet for at blive en undervisningsassistent et år efter at have taget mit laboratorium, sagde hun, at årsagen til, at hun var der, var fordi jeg inspirerede hende til at forfølge forskning og lære andre om hvorfor vi bør elske hvirveldyrbiologi. Uanset om hun vidste det eller ej, det var mit stolte øjeblik som instruktør. Ja, at modtage priser, udgivelse af papirer, levere præsentationer mv., Er alle givende oplevelser, men motivation for den næste generation af forskere er helt nyt niveau af tilfredshed. For det andet har jeg været medlem af det fantastiske team hos NIMBIOS, som postdoktorale forskningsassistent, og har været en stor triumf i min karriere. Jeg er beæret over at arbejde blandt nogle af de mest ekstraordinære matematikere og forskere, og jeg har fået en vigtig milepæl i at erhverve de matematiske og beregningsmæssige færdigheder for at hjælpe med at starte min karriere og skubbe mit forskningsprogram.

NSF: På den anden side, hvad har det været din mest afskrækkende faglige øjeblik, og hvordan har du fået det til at genoprette? Hvad lærte du?

S.K.: Min mest afskrækkende faglige øjeblik fandt sted, da jeg tog eksamen i gymnasiet. Jeg havde mit hjerte indstillet på at få en B.S. i evolution, økologi og biodiversitet (EEB) ved University of California, Davis (UCD), fordi det har et af de bedste EEB-programmer i nationen. Jeg havde dog ikke de bedste karakterer eller ansøgninger, og derfor blev jeg afvist. Jeg blev ødelagt. I stedet for at behandle dette som en fejl, tog jeg det som et vågne op for at imødegå mine svagheder og bevise, at jeg kunne lykkes som biolog. Jeg indskrev mig på et fællesskabskollegium for at fuldføre min generelle uddannelse, studerede mere effektivt, deltog aktivt i studiegrupper og kontortider, faldt mine timer på mit deltidsjob, nedsænket mig selv i litteraturen og deltog i et ære samfund. Efter to år overførte jeg endelig til UCD. Vi står alle over for afslappende øjeblikke i vores liv, men hvad der definerer os, er ikke hvilke udfordringer vi står over for, men hvordan vi overvinder dem. Jeg lærte, at selv en stor "fiasko" kunne blive en triumf med tilstrækkelig omhu og udholdenhed, så enhver afvisning er en mulighed for at blive en bedre og stærkere videnskabsmand.

NSF: Hvad er den bedste professionelle rådgivning, du nogensinde har modtaget?

S.K.: Dr. Roi Holzman, som var en postdoktorforsker i professor Wainwrights laboratorium, mens jeg var en bachelorstuderende, tilbød mig mange visdomsperler og gav mig det bedste råd jeg har modtaget hidtil: "Tænk stort." Han opfordrede mig til at fokusere på hvilket stort videnskabeligt spørgsmål, jeg ville svare med mine eksperimenter, hvordan mine resultater ville bidrage til videnskabens fremskridt og hvilke brede implikationer dette ville få for samfundet. Hans råd hjælper mig med at holde det store billede i tankerne og forberede mig på, når jeg taler med andre om, hvorfor min forskning er vigtig. Det er på grund af Roi, at jeg forvandlede min fascination i amfibiske fisk til at studere, hvordan udviklingen fra fisk til firebenede hvirveldyr gav vores fjerne forfædre til at bevæge sig på land. "Thinking big" opfordrer også mig til konstant at søge måder at tage et forskningsprojekt på nye højder, f.eks. Ved at anvende nye teknikker, nærmer sig et gammelt spørgsmål fra et nyt perspektiv, integrere flere discipliner til en mere omfattende analyse og ved at re- evaluering af paradigmer i videnskaben. Roi's rådgivning motiverer mig til at grave dybere, sigte højere og gå videre med hver professionel indsats.

NSF: Hvad er det mest overraskende aspekt af dit arbejde?

S.K.: Mange mennesker er foruroliget over, hvordan beregningsmæssige og matematiske morfologiske undersøgelser kan være. Selv om jeg har brugt en rimelig andel af mit arbejde ud i marken eller interagerer direkte med dyr eller knogler, udføres det meste af mit arbejde på computere. Jeg ejer flere computere og harddiske end punge. Ingen joke. Matematik er morfologiens hjerte og sjæl. Hvad har en nautilus shell, solsikker og DNA til fælles? Deres morfologi kan forklares af matematik, specielt Fibonacci-sekvensen. Når du måler længden af ​​en knogle, er det en euklidisk afstand. Er du interesseret i at vide, hvor hurtigt denne knogle bevæger sig, mens dyret løber? Calculus er dit svar! Nogle af mine venner er chokerede, når de ser, at mine analyser er scripts med tusindvis af computerkoder, eller at jeg sjældent bruger simple statistiske tilgange, da jeg forsøger at redegøre for forskellige aspekter af dataene for at opnå en mere omfattende analyse om de mønstre der kommer frem. Det er dog alle gode aspekter, og kodning er faktisk meget sjovt!

NSF: Hvilke spændende udviklinger ligger i fremtiden for dit felt?

S.K.: Sandsynligvis er en af ​​de mest spændende fremskridt inden for morfologi (og anatomi) eksplosionen af ​​forbedrede beregningsmuligheder, som giver os mulighed for at udforske forholdet mellem morfologi og funktion på nye niveauer.Biomedicinsk udstyr, såsom højdrevne røntgenmaskiner, tillader os at studere de fossile knogler af dyr, der stadig er indlejret i sten eller det indviklede netværk af blødt væv, der omgiver en knogle, for eksempel. Animatorer og biomekanikere bruger 3-D modeller af fossile knogler og bruger derefter detaljer om morfologien hos levende dyr for at bringe fossiler, såsom dinosaurer, til liv. Anvendelsen af ​​stadig mere sofistikeret teknologi med større viden om anatomi og morfologi vil yderligere forbedre vores modeller for, hvordan forskellige dele af et dyr bidrager til dets overordnede biologi, og hvorfor disse morfologiske træk vedvarende eller diversificerede over tid.

NSF: Hvem er din # 1 helt og hvorfor?

S.K.: Selvom jeg har helte til forskellige aspekter af mit liv, er en af ​​mine største helte min bachelorrådgiver, professor Peter Wainwright. Peter introducerede mig til den funktionelle morfologi og fodring biomekanik af fisk, og jeg har været hooked siden da. Ud over at gøre mange vigtige bidrag til vores forståelse af forholdet mellem morfologi og funktion, såsom mange til en kortlægning og spydende inden for foderbiomekanikken, kender jeg ingen andre, der er villige til at gå så langt ud over kravet om at hjælpe eleverne med at nå deres karrieremål. Han kom ud til mig, mens jeg var en bachelorstuderende og tog mig under hans fløj, så jeg kunne lede mit første uafhængige forskningsprojekt. Jeg vil altid være taknemmelig for ham for at give mig en chance for forskning og hjælpe mig med at leve op til mit potentiale. Gennem årene har han givet mig værdifulde råd og gode ord til opmuntring, demonstreret hvordan man kan fremme samfundet inden for laboratoriet og aktivt bistået min faglige udvikling. Hans enorme entusiasme, hengivenhed og påskønnelse for videnskab og undervisning er inspirerende og er det, der opfordrede mig til at forfølge en karriere som en integreret morfolog.

NSF: Hvad gør du, når du ikke er i laboratoriet eller ude i marken?

S.K.: Når jeg får den ekstra chance, elsker jeg at være udendørs og især nyde fiskeri, vandreture og trail running. Jeg har også for nylig taget op fotografering og dykning. Naturen er en konstant inspirationskilde for mig, og jeg bruger de mønstre, jeg ser i naturen, til at forbrænde min nysgerrighed for at forstå, hvorfor der er så mange forskellige organismer, hvorfor de bor hvor de gør, hvorfor de bevæger sig og spiser dem, sådan de gør. Selv efter at jeg har læst videnskabelige artikler hele dagen, nyder jeg stadig læsning uden for arbejdet. Jeg er en stor fan af bøger af biomekaniker Steve Vogel og nyder også at læse om bevaringsbiologi og videnskabens filosofi. En af mine yndlingsbøger er En Sand County Almanac af Aldo Leopold; Jeg elsker hans evne til at skrive med sådan veltalenhed og overbevisning om at bevare biodiversiteten ved at fremme den videnskabelige etik, og jeg henviser tilbage til sin bog, når jeg har brug for en pick-up. Jeg elsker også at se onde monsterfilm, især hvis det har "mecha", "super", "mega" eller "versus" i titlen. Hvad kan jeg sige, jeg er glad for at være en nørd!

Redaktørens note: Forskerne afbildet i WordsSideKick.com artikler er blevet støttet af National Science Foundation, det føderale agentur belastet med finansiering af grundlæggende forskning og uddannelse på tværs af alle områder inden for videnskab og teknik. Eventuelle udtalelser, konklusioner og konklusioner eller anbefalinger udtrykt i dette materiale er forfatterens og afspejler ikke nødvendigvis Nationale Videnskabsstiftelsens synspunkter. Se WordsSideKick.com arkiv.


Video Supplement: .




DA.WordsSideKick.com
All Rights Reserved!
Reproduktion Af Materialer Tilladt Kun Prostanovkoy Aktivt Link Til Webstedet DA.WordsSideKick.com

© 2005–2019 DA.WordsSideKick.com