A Terra é un ecosistema complexo e o noso lugar nela depende de moitos factores diferentes. Desde a saúde do solo ata a calidade do aire e o comportamento das plantas e os microorganismos, comprender o noso mundo natural e os seus outros habitantes é fundamental para a nosa propia supervivencia. A medida que o clima continúa a cambiar, o estudo do medio ambiente e as súas diversas formas de vida só se fará máis importante.
En outubro de 2023, a Advanced Photon Source (APS), unha instalación de usuarios dentro da Oficina de Ciencia do Laboratorio Nacional Argonne do Departamento de Enerxía dos Estados Unidos (DOE), lanzará oficialmente un novo programa para ampliar as capacidades de investigación e análise biolóxica e ambiental nos laboratorios líderes mundiais no campo dos raios X. Unha empresa chamada eBERlight recibiu recentemente a aprobación do programa de Investigación Biolóxica e Ambiental (BER) do Departamento de Enerxía dos Estados Unidos. O obxectivo é conectar os investigadores que realizan experimentos na misión BER cos recursos científicos de raios X líderes mundiais da APS. Ao ampliar o acceso ás diversas capacidades da APS, os pensadores de eBERlight esperan descubrir novos métodos científicos e atraer novos equipos interdisciplinares de investigadores para explorar novas perspectivas sobre o mundo no que vivimos.
«Esta é unha oportunidade para crear algo novo que non existía antes en APS», dixo Caroline Michalska, cristalóloga de proteínas do Laboratorio Nacional de Argonne, que dirixe o traballo 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，因此将使用该设施的科学家正在帮助我们开发它。” 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 a ampliar o acceso para facilitar máis investigación biolóxica e ambiental e, como o programa é tan novo, os científicos que usarán as instalacións están a axudarnos a desenvolvelo".
Desde a súa fundación na década de 1990, APS foi líder no campo da "cristalografía macromolecular" na investigación biolóxica. Os científicos están a usar esta tecnoloxía para aprender máis sobre enfermidades infecciosas e virus para sentar as bases para vacinas e tratamentos. APS agora ten como obxectivo estender o seu éxito a outras áreas das ciencias da vida e ambientais.
Un problema con esta expansión é que moitos científicos biolóxicos e ambientais descoñecen as capacidades do APS para axudalos a avanzar na súa investigación e non están familiarizados co proceso de produción de raios X brillantes dun obxecto. Do mesmo xeito, moitos científicos non saben cal das moitas estacións experimentais do APS, chamadas liñas de luz, é a mellor opción para os seus experimentos, xa que cada estación está optimizada para unha ciencia e tecnoloxía específicas.
Michalska dixo que aquí é onde entra en xogo eBERlight. Describiuno como un ecosistema virtual deseñado para conectar os científicos coas tecnoloxías axeitadas no camiño correcto de APS. Os investigadores presentarán propostas ao persoal de eBERlight, que axudará a aliñar o deseño experimental coa canle correcta para levar a cabo o estudo proposto. Dixo que a diversidade das capacidades de APS significaba que eBERlight podería ter un impacto en múltiples áreas da bioloxía e a ciencia ambiental.
«Estamos a analizar o que estudan os investigadores da BER e como podemos complementar esa investigación», dixo ela. 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。"Algúns destes investigadores nunca empregaron un sincrotrón como o APS."Aprenden que ferramentas están dispoñibles e que cuestións científicas poden abordarse na APS que non se poden facer noutro lugar.
«Esta é unha oportunidade para construír algo novo que non existía antes en APS. Estamos a ampliar o alcance da investigación biolóxica e ambiental e, como se trata dunha investigación nova, os científicos que usarán as instalacións están a axudarnos a desenvolver o proxecto.» — Caroline Michalska, Laboratorio Nacional de Argonne
En canto á ciencia específica que promoverá eBERlight, Michalska dixo que incluirá todo, dende a investigación do solo ata o cultivo de plantas, a formación de nubes e os biocombustibles. Stefan Vogt, subdirector da División de Ciencia de Raios X da APS, engadiu o ciclo da auga á lista, sinalando que esta información é fundamental para comprender mellor as condicións climáticas cambiantes.
«Estamos a estudar cuestións relacionadas coa ciencia do clima e temos que seguir estudándoas», dixo 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 como combater as profundas consecuencias ecolóxicas do cambio climático."
Aínda que eBERlight se lanzou oficialmente en outubro, APS permanecerá nun parón dun ano como parte dunha ampla mellora das instalacións. Durante este tempo, o equipo traballará na investigación e desenvolvemento dun sistema de mostraxe biolóxica e ambiental, no desenvolvemento de bases de datos e na divulgación do programa.
Cando APS volva estar en funcionamento en 2024, as súas capacidades ampliaranse significativamente. O equipo de eBERlight asinará acordos a longo prazo con 13 canles de APS que representan unha ampla gama de tecnoloxías. Os científicos que traballan a través de eBERlight tamén terán acceso aos recursos de Argonne, como as instalacións de computación de Argonne, onde se atopan os supercomputadores da Oficina de Ciencias do DOE e os supercomputadores de laboratorio, e o Centro para a Caracterización Avanzada de Proteínas, onde as proteínas se cristalizan e se preparan para a súa análise.
A medida que o programa evolucione, aproveitará as conexións con outras instalacións de usuarios da Oficina de Ciencias do DOE, como o Laboratorio de Ciencias Moleculares Ambientais do Laboratorio Nacional do Noroeste do Pacífico e o Instituto Conxunto do Xenoma do Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley.
«Fai falla unha aldea para criar un neno, pero fai falla unha aldea aínda máis grande para resolver un problema científico», dixo o físico de Argonne Zou Finfrock, membro do 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、地球和环地球和环建立一个综合平台，促进跨生物, 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、地球和环地球和环建立一个综合平台，促进跨生物,"Encántame a natureza polifacética de eBERlight, xa que se esforza por crear unha plataforma integrada que avance na investigación científica dos sistemas biolóxicos, terrestres e ecolóxicos."Parece sinxelo, pero a escala e o impacto potencial son enormes.
A idea de eBERlight leva anos xestándose, segundo Ken Kemner, físico sénior e xefe de grupo no Laboratorio Nacional Argonne. Kemner traballou na APS durante os 27 anos do laboratorio, gran parte dos cales pasou conectando investigadores ambientais cos recursos da institución. Agora eBERlight continuará este traballo a maior escala, dixo. Agarda con impaciencia ver que novos avances se producirán a través da investigación sobre os gases de efecto invernadoiro, os ecosistemas de humidais e as interaccións das plantas e os microorganismos co solo e os sedimentos.
A clave do éxito de eBERlight, segundo Kemner, é a formación de científicos de sincrotrón, así como de científicos biolóxicos e ambientais.
«Hai que formar radiólogos para que comprendan mellor os problemas da ciencia ambiental e adapten a tecnoloxía para resolver mellor os problemas de investigación ambiental», dixo. 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。"Tamén cómpre educar os científicos ambientais sobre o boas que son as fontes de luz para resolver estes problemas."Isto faise para reducir as barreiras para atraelos."
Laurent Chapon, subdirector do Laboratorio de Ciencias Fotónicas e director da APS, dixo que o novo plan significa democratizar o acceso á APS e ás súas capacidades.
«Este plan envía unha mensaxe importante de que o APS é un recurso fundamental para a nación, capaz de desenvolver programas que axuden a resolver problemas urxentes, neste caso problemas ambientais e biolóxicos», dixo Chapon. 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斂棆到端觹” 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斂棆到端觹”«eBERlight proporcionará unha solución integral para os científicos que buscan resolver problemas das ciencias da vida con relevancia práctica.»
«Espero que, independentemente dos grandes desafíos aos que se enfronten os científicos, a APS poida axudalos», dixo. 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。”"Estes problemas aféctannos a todos."
O Centro de Computación de Liderado de Argonne proporciona á comunidade científica e de enxeñaría capacidades de supercomputación para avanzar no descubrimento e a comprensión fundamentais nunha ampla gama de disciplinas. Apoiado polo programa de Investigación de Computación Científica Avanzada (ASCR) do Departamento de Enerxía dos Estados Unidos (DOE), o ALCF é un dos dous centros de computación líderes do DOE dedicados á ciencia aberta.
A Fonte de Fotóns Avanzada (APS) da Oficina de Ciencias do Departamento de Enerxía dos Estados Unidos no Laboratorio Nacional Argonne é unha das fontes de raios X máis produtivas do mundo. A APS proporciona raios X de alto brillo a un grupo diverso de investigadores en ciencia de materiais, química, física da materia condensada, ciencias da vida e ambientais e investigación aplicada. Estes raios X son ideais para estudar materiais e estruturas biolóxicas; distribución de elementos; estados químicos, magnéticos e electrónicos; así como unha gama de sistemas de enxeñaría tecnoloxicamente importantes, desde baterías ata boquillas de inxección, que son fundamentais para o desenvolvemento económico, tecnolóxico e económico da nosa nación. e a base do benestar material. Cada ano, máis de 5.000 investigadores usan APS para producir máis de 2.000 publicacións, detallando descubrimentos importantes e resolvendo estruturas de proteínas biolóxicas máis importantes que calquera outro usuario de instalacións de investigación de raios X. As tecnoloxías innovadoras dos científicos e enxeñeiros da APS subxacen ao desenvolvemento de aceleradores e fontes de luz. Estes inclúen dispositivos de entrada que producen os raios X extremadamente brillantes que tanto aprecian os investigadores, lentes que enfocan os raios X ata uns poucos nanómetros, instrumentos que maximizan a interacción dos raios X coa mostra en estudo e dispositivos que recollen e ensamblan software de raios X. Xestionar grandes volumes de datos de estudos de APS.
Esta investigación empregou recursos de Advanced Photon Source, unha instalación de usuarios da Oficina de Ciencias do DOE xestionada polo Laboratorio Nacional Argonne da Oficina de Ciencias do DOE baixo o contrato núm. DE-AC02-06CH11357.
O Laboratorio Nacional Argonne está comprometido coa resolución de problemas científicos e tecnolóxicos nacionais urxentes. O Laboratorio Nacional Argonne, o primeiro laboratorio nacional dos Estados Unidos, leva a cabo investigacións científicas básicas e aplicadas de vangarda en practicamente todas as disciplinas científicas. Os investigadores do Laboratorio Nacional Argonne traballan en estreita colaboración con investigadores de centos de empresas, universidades e axencias federais, estatais e municipais para axudalos a resolver problemas específicos, promover o liderado científico dos Estados Unidos e construír un futuro mellor para a nación. Argonne ten empregados de máis de 60 nacionalidades e está xestionado por Argonne LLC en Chicago, que forma parte da Oficina de Ciencia do Departamento de Enerxía dos Estados Unidos.
A Oficina de Ciencia do Departamento de Enerxía dos Estados Unidos é a maior entidade financiadora da investigación en ciencias físicas dos Estados Unidos e está a traballar para abordar algúns dos desafíos máis urxentes do noso tempo. Para obter máis información, visite https://energygy.gov/science.
Data de publicación: 06-11-2023