La Tierra es un ecosistema complejo y nuestro lugar en él depende de muchos factores diferentes.Desde la salud del suelo hasta la calidad del aire y el comportamiento de las plantas y los microorganismos, comprender nuestro mundo natural y sus demás habitantes es fundamental para nuestra propia supervivencia.A medida que el clima continúa cambiando, el estudio del medio ambiente y sus diversas formas de vida será cada vez más importante.
En octubre de 2023, Advanced Photon Source (APS), una instalación de usuario dentro de la Oficina de Ciencias del Laboratorio Nacional Argonne del Departamento de Energía de EE. UU. (DOE), lanzará oficialmente un nuevo programa para ampliar las capacidades de análisis e investigación biológica y ambiental en el los laboratorios más importantes del mundo.Campo de rayos X.Una empresa llamada eBERlight recibió recientemente la aprobación del programa de Investigación Biológica y Ambiental (BER) del Departamento de Energía de EE. UU.El objetivo es conectar a los investigadores que realizan experimentos en la misión BER con los recursos científicos de rayos X líderes en el mundo de APS.Al ampliar el acceso a las diversas capacidades de APS, los pensadores de eBERlight esperan descubrir nuevos métodos científicos y atraer nuevos equipos interdisciplinarios de investigadores para explorar nuevas perspectivas sobre el mundo en el que vivimos.
"Esta es una oportunidad para crear algo nuevo que no ha existido antes en APS", dijo la cristalóloga de proteínas del Laboratorio Nacional Argonne Caroline Michalska, quien dirige el trabajo en eBERlight. â�<“我们正在扩大准入范围，以适应更多的生物和环境研究，并且由于该计划是如此新，因此将使" â�<“我们正在扩大准入范围，以适应更多的生物和环境研究，并且由于该计划是如此新，因”"Estamos ampliando el acceso para permitir más investigaciones biológicas y ambientales y, como el programa es tan nuevo, los científicos que utilizarán las instalaciones nos están ayudando a desarrollarlo".
Desde su fundación en la década de 1990, APS ha sido líder en el campo de la “cristalografía macromolecular” en la investigación biológica.Los científicos están utilizando esta tecnología para aprender más sobre enfermedades infecciosas y virus y sentar las bases para vacunas y tratamientos.APS ahora pretende extender su éxito a otras áreas de las ciencias de la vida y el medio ambiente.
Un problema con esta expansión es que muchos científicos biológicos y ambientales desconocen las capacidades de la APS para ayudarlos a avanzar en su investigación y no están familiarizados con el proceso de producción de rayos X brillantes de un objeto.Asimismo, muchos científicos no saben cuál de las muchas estaciones experimentales de APS, llamadas líneas de luz, es la mejor opción para sus experimentos, ya que cada estación está optimizada para una ciencia y tecnología específica.
Michalska dijo que aquí es donde entra en juego eBERlight.Lo describió como un ecosistema virtual diseñado para conectar a los científicos con las tecnologías adecuadas en el camino correcto de APS.Los investigadores presentarán propuestas al personal de eBERlight, quienes ayudarán a alinear el diseño experimental con el canal correcto para realizar el estudio propuesto.Dijo que la diversidad de capacidades de APS significaba que eBERlight podría tener un impacto en múltiples áreas de la biología y las ciencias ambientales.
"Estamos analizando qué están estudiando los investigadores del BER y cómo podemos complementar esa investigación", dijo. â�<“其中一些研究人员从未使用过APS 等同步加速器。 â�<“其中一些研究人员从未使用过APS 等同步加速器。“Algunos de estos investigadores nunca han utilizado un sincrotrón como el APS.Aprenden qué herramientas están disponibles y qué preguntas científicas se pueden abordar en APS que no se pueden abordar en ningún otro lugar."
“Esta es una oportunidad para construir algo nuevo que no ha existido antes en APS.Estamos ampliando el alcance de la investigación biológica y ambiental y, como se trata de una investigación nueva, los científicos que utilizarán las instalaciones nos están ayudando a desarrollar el proyecto.— Caroline Michalska, Laboratorio Nacional Argonne
En cuanto a la ciencia específica que promoverá eBERlight, Michalska dijo que incluirá todo, desde la investigación del suelo hasta el cultivo de plantas, la formación de nubes y los biocombustibles.Stefan Vogt, subdirector de la División de Ciencias de Rayos X de la APS, añadió el ciclo del agua a la lista y señaló que esta información es fundamental para comprender mejor las condiciones climáticas cambiantes.
"Estamos estudiando cuestiones relacionadas con la ciencia del clima y debemos seguir estudiándolas", afirmó Vogt. â�<“我们需要了解如何应对气候变化对环境的深远影响。” â�<“我们需要了解如何应对气候变化对环境的深远影响。”"Necesitamos entender cómo combatir las profundas consecuencias ecológicas del cambio climático".
Si bien eBERlight se lanzó oficialmente en octubre, APS permanecerá en una pausa de un año como parte de una actualización integral de las instalaciones.Durante este tiempo, el equipo trabajará para investigar y desarrollar un sistema de muestreo biológico y ambiental, desarrollar bases de datos y realizar actividades de divulgación para el programa.
Cuando APS vuelva a estar en línea en 2024, sus capacidades se ampliarán significativamente.El equipo de eBERlight celebrará acuerdos a largo plazo con 13 canales APS que representan una amplia gama de tecnologías.Los científicos que trabajan a través de eBERlight también tendrán acceso a los recursos de Argonne, como Argonne Computing Facility, donde se encuentran las supercomputadoras de la Oficina de Ciencias y las supercomputadoras de laboratorio del DOE, y el Centro de Caracterización Avanzada de Proteínas, donde las proteínas se cristalizan y preparan para análisis.
A medida que el programa evolucione, aprovechará las conexiones con otras instalaciones de usuarios de la Oficina de Ciencias del DOE, como el Laboratorio de Ciencias Moleculares Ambientales del Laboratorio Nacional del Noroeste del Pacífico y el Instituto Conjunto del Genoma del Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley.
"Se necesita una aldea para criar a un niño, pero se necesita una aldea aún más grande para resolver un problema científico", afirmó el físico de Argonne Zou Finfrock, miembro del equipo de eBERlight. â�<“我喜欢eBERlight 的多面性，因为它致力于建立一个综合平台，促进跨生物、地球和环境系统的科学探索。 â�<“我喜欢eBERlight 的多面性，因为它致力于建立一个综合平台，促进跨生物、地球和环境系统的科学探索。“Me encanta la naturaleza multifacética de eBERlight, ya que se esfuerza por crear una plataforma integrada que avance la investigación científica sobre sistemas biológicos, terrestres y ecológicos.Suena simple, pero la escala y el impacto potencial son enormes."
La idea de eBERlight lleva años gestándose, según Ken Kemner, físico senior y líder de grupo en el Laboratorio Nacional Argonne.Kemner trabajó en APS durante los 27 años del laboratorio, gran parte de los cuales pasó conectando a los investigadores ambientales con los recursos de la institución.Ahora eBERlight continuará este trabajo a mayor escala, afirmó.Espera ver qué nuevos avances se lograrán a través de la investigación sobre los gases de efecto invernadero, los ecosistemas de humedales y las interacciones de las plantas y los microorganismos con el suelo y los sedimentos.
La clave del éxito de eBERlight, según Kemner, es la formación de científicos sincrotrones, así como de científicos biológicos y medioambientales.
"Hay que capacitar a los radiólogos para que comprendan mejor los problemas de las ciencias ambientales y adapten la tecnología para resolver mejor los problemas de la investigación ambiental", dijo. â�<“您还必须教育环境科学家了解光源设施对于解决这些问题有多么出色. â�<“您还必须教育环境科学家了解光源设施对于解决这些问题有多么出色.“También es necesario educar a los científicos ambientales sobre cuán buenas son las fuentes de luz para resolver estos problemas.Esto se hace para reducir las barreras para atraerlos."
Laurent Chapon, subdirector del Laboratorio de Ciencias de Fotones y director de APS, dijo que el nuevo plan significa democratizar el acceso a APS y sus capacidades.
“Este plan envía un mensaje importante de que APS es un recurso crítico para la nación, capaz de desarrollar programas que ayuden a resolver problemas apremiantes, en este caso ambientales y biológicos”, dijo Chapón. â�<“eBERlight将为寻求解决具有现实世界影响的自然科学的科学家提供端到端解决方案。” â�<“eBERlight将为寻求解决具有现实世界影响的自然科学的科学家提供端到端解决方案。”"eBERlight proporcionará una solución integral para los científicos que buscan resolver problemas de relevancia práctica en las ciencias biológicas".
"Espero que, sin importar los grandes desafíos que enfrenten los científicos, APS pueda ayudarlos", dijo. â�<“这些挑战影响着我们每个人。” â�<“这些挑战影响着我们每个人。”"Estos problemas nos afectan a todos".
Argonne Leadership Computing Facility proporciona a la comunidad científica y de ingeniería capacidades de supercomputación para avanzar en el descubrimiento y la comprensión fundamentales en una amplia gama de disciplinas.Con el respaldo del programa de Investigación en Computación Científica Avanzada (ASCR) del Departamento de Energía de EE. UU. (DOE), ALCF es uno de los dos principales centros de computación del DOE dedicados a la ciencia abierta.
La Fuente Avanzada de Fotones (APS) de la Oficina de Ciencias del Departamento de Energía de EE. UU. en el Laboratorio Nacional Argonne es una de las fuentes de rayos X más productivas del mundo.APS proporciona rayos X de alto brillo a un grupo diverso de investigadores en ciencia de materiales, química, física de la materia condensada, ciencias biológicas y ambientales e investigación aplicada.Estos rayos X son ideales para estudiar materiales y estructuras biológicas;distribución de elementos;estados químicos, magnéticos y electrónicos;así como una gama de sistemas de ingeniería de importancia tecnológica, desde baterías hasta boquillas de inyección, que son fundamentales para el desarrollo económico, tecnológico y económico de nuestra nación.y La base del bienestar material.Cada año, más de 5000 investigadores utilizan APS para producir más de 2000 publicaciones, detallando descubrimientos importantes y resolviendo estructuras de proteínas biológicas más importantes que cualquier otro usuario de instalaciones de investigación de rayos X.Las tecnologías innovadoras de los científicos e ingenieros de APS son la base del desarrollo de aceleradores y fuentes de luz.Estos incluyen dispositivos de entrada que producen los rayos X extremadamente brillantes que aprecian los investigadores, lentes que enfocan los rayos X hasta unos pocos nanómetros, instrumentos que maximizan la interacción de los rayos X con la muestra bajo estudio y dispositivos que recolectan y ensamblan X. -software de rayos.Gestiona grandes volúmenes de datos de estudios de APS.
Esta investigación utilizó recursos de Advanced Photon Source, una instalación para usuarios de la Oficina de Ciencias del DOE administrada por el Laboratorio Nacional Argonne de la Oficina de Ciencias del DOE bajo el contrato número DE-AC02-06CH11357.
El Laboratorio Nacional Argonne está comprometido a resolver problemas urgentes de ciencia y tecnología a nivel nacional.El Laboratorio Nacional Argonne, el primer laboratorio nacional de los Estados Unidos, lleva a cabo investigaciones científicas básicas y aplicadas de vanguardia en prácticamente todas las disciplinas científicas.Los investigadores del Laboratorio Nacional Argonne trabajan en estrecha colaboración con investigadores de cientos de empresas, universidades y agencias federales, estatales y municipales para ayudarlos a resolver problemas específicos, promover el liderazgo científico de EE. UU. y construir un futuro mejor para la nación.Argonne tiene empleados de más de 60 nacionalidades y está administrada por Argonne LLC en Chicago, parte de la Oficina de Ciencias del Departamento de Energía de EE. UU.
La Oficina de Ciencias del Departamento de Energía de EE. UU. es el mayor financiador de investigaciones en ciencias físicas en los Estados Unidos y está trabajando para abordar algunos de los desafíos más apremiantes de nuestro tiempo.Para obtener más información, visite https://energygy.gov/science.
Hora de publicación: 06-nov-2023