Морская биологическая лаборатория ( MBL ) — международный центр исследований и образования в области биологических наук и наук об окружающей среде. [1] MBL, основанный в 1888 году в Вудс-Хоул, штат Массачусетс , является частной некоммерческой организацией, которая была независимой на протяжении большей части своей истории, но официально стала филиалом Чикагского университета 1 июля 2013 года. [1] [2] ] Он также сотрудничает со многими другими учреждениями.
По состоянию на 2023 год 60 лауреатов Нобелевской премии были связаны с MBL в качестве студентов, преподавателей или исследователей. [1] [3] Кроме того, с 1960 года в Медицинском институте Говарда Хьюза работали 137 исследователей, молодых ученых, международных исследователей и профессоров; 306 членов Национальной академии наук ; и 236 членов Американской академии искусств и наук, связанных с лабораторией. [1]
Морская биологическая лаборатория выросла из идеи нескольких бостонцев и Спенсера Фуллертона Бэйрда , первого комиссара по рыболовству в США (правительственного чиновника, занимающегося вопросами использования рыболовства ). Бэрд основал в Вудс-Хоуле исследовательскую станцию Комиссии по рыболовству США в 1882 году и намеревался превратить ее в крупную лабораторию. Он предложил Алфеусу Хаятту перенести свою лабораторию и школу морской биологии, которые он основал в доме Норвуд-Хайатт в Аннискваме, штат Массачусетс , в Вудс-Хоул. Вдохновленный недолговечной экспериментальной летней школой гарвардского биолога Луи Агассиса , Школой естественной истории Андерсона на острове Пеникесе , недалеко от побережья Вудс-Хоул, Хаятт принял предложение. На 10 000 долларов, собранных Бостонской ассоциацией женского образования и Бостонским обществом естественной истории , была куплена земля, построено здание, и MBL был зарегистрирован вместе с Хаяттом в качестве первого президента попечительского совета. Комиссия по рыболовству оказала решающую поддержку, включая морские организмы и проточную морскую воду.
Профессор Чикагского университета Чарльз Отис Уитмен , эмбриолог, также был назначен первым директором MBL. [4] Уитмен считал, что «при прочих равных условиях исследователь всегда является лучшим инструктором», и подчеркивал необходимость совмещения исследований и обучения в новой лаборатории. Первый летний курс MBL представлял собой шестинедельное введение в зоологию беспозвоночных; также были предложены условия для посещения летних следователей.
Библиотека MBL была основана в 1889 году, библиотекарем работала ученая и будущий попечитель MBL Корнелия Клэпп . В 1899 году MBL начал издавать «Биологический бюллетень» , научный журнал, который до сих пор издается в MBL.
Гертруда Стайн , позже известная как писательница и коллекционер произведений искусства, летом 1897 года приняла участие в курсе эмбриологии MBL, а ее брат Лео принял участие в курсе беспозвоночных. [5] [6] [7]
В своей статье 1972 года Льюис Томас объяснил и похвалил природу MBL как научного учреждения. Он писал об этом в своей постоянной колонке в Медицинском журнале Новой Англии под названием «Заметки биолога» в выпуске под названием «MBL»; [8] Позднее это эссе вошло в сборник под названием « Жизнь клетки: заметки наблюдателя за биологией» . [9] : 66–74 Он сказал о MBL того дня: «Сегодня это уникальный национальный центр биологии в этой стране; это Национальная биологическая лаборатория, которая официально не обозначена (или пока не финансируется) как таковая. Его влияние на рост и развитие биологической науки было эквивалентно влиянию многих университетов страны вместе взятых, поскольку каждое лето он отбирал научных талантов со всего мира для исследований и преподавания […] Кто-то насчитал тридцать Нобелевских лауреатов. которые работали в МБЛ в то или иное время. Удивительно, что такое учреждение, оказывающее такое большое влияние на академическую науку, могло оставаться столь абсолютно автономным. Оно, конечно, имеет разного рода связи, механизмы. сотрудничает с внешними университетами для некоторых программ последипломного образования и деликатно, несколько двусмысленно, придерживается Океанографического института Вудс-Хоул, расположенного неподалеку. делать какой-либо внешней группой. […] Невозможно предсказать, каким будет будущее такого учреждения, как MBL. Так или иначе, оно будет развиваться. Вскоре он может перейти в новую фазу с круглогодичной программой обучения и исследований и круглогодичным персоналом, но ему придется добиться этого, не ставя под угрозу огромную силу своих летних программ, иначе весь институциональный ад разразится. . Ей придется найти новые пути взаимодействия с университетами, если ее программы последипломного образования хотят расширяться должным образом. Ему придется развивать новые симбиотические отношения с Океанографическим институтом, поскольку на кону обоих мест очень многое поставлено на карту. И ему придется найти больше денег, гораздо больше — таких денег, которыми обладают только федеральные правительства, — не теряя при этом никакой собственной инициативы. В ближайшие годы за этим местом будет интересно наблюдать». [9] : 66–74.
MBL официально стал филиалом Чикагского университета 1 июля 2013 года. [2] В целях дальнейшего научного исследования и образования это членство основывается на исторических связях с университетом, поскольку MBL возглавляли преподаватели Чикагского университета. первые четыре десятилетия. Президент университета возглавляет попечительский совет MBL и по его совету назначает его членов. [10] Лаборатория является некоммерческой корпорацией штата Массачусетс, единственным членом которой является университет. [11]
В сентябре 2018 года Нипам Патель стал директором Морской биологической лаборатории, [12] сменив Хантингтона Ф. Уилларда . [13]
В MBL работает около 250 сотрудников, работающих круглый год, около половины из которых являются учеными и научным сотрудником. [14] Ежегодно к ним присоединяются более 500 приглашенных ученых, летних сотрудников и научных сотрудников из сотен учреждений по всему миру, а также большое количество преподавателей и студентов, участвующих в курсах MBL (в 2016 году 550 студентов из 333 учреждения и 58 стран). [15]
По состоянию на 2022 год 60 лауреатов Нобелевской премии были связаны с MBL в качестве студентов, преподавателей или исследователей. [1] [3] Кроме того, с 1960 года было 137 исследователей Медицинского института Говарда Хьюза , молодых ученых, международных исследователей и профессоров; 306 членов Национальной академии наук ; и 236 членов Американской академии искусств и наук, связанных с лабораторией. [1]
Постоянными исследовательскими центрами MBL являются Центр регенеративной биологии и тканевой инженерии Юджина Белла, Центр экосистем и Центр сравнительной молекулярной биологии и эволюции Жозефины Бэй Пол. Приглашенные ученые связаны с Центром Уитмена MBL. В состав ученых Центра Уитмена входят более 100 ведущих исследователей из академических учреждений по всему миру. Другие ресурсы включают Центр морских ресурсов, современное учреждение для поддержания, культивирования и предоставления водных и морских организмов, необходимых для биологических, биомедицинских и экологических исследований; и Национальный ресурс Xenopus, который занимается разведением и сохранением генетических запасов Xenopus (лягушек); и проводит обучение в области разведения Xenopus, клеточной биологии, визуализации, генетики, трансгенеза и геномики.
MBL разделяет библиотеку MBLWHOI с Океанографическим институтом Вудс-Хоул . Библиотека MBLWHOI содержит печатные и электронные коллекции по биологическим, биомедицинским, экологическим и океанографическим наукам, а также содержит растущую архивную коллекцию, включая фотографии и видео из истории MBL. Библиотека также реализует проекты в области оцифровки и информатики.
Исследования в MBL сосредоточены на четырех темах:
Клеточная биология, биология развития и репродуктивная биология были центральной частью программ MBL с 1890-х годов. Важные открытия в этих областях в MBL были сделаны в 1899 году, когда Жак Леб продемонстрировал искусственный партеногенез в яйцах морских ежей; до 1905 года, когда Эдвин Грант Конклин впервые определил цитоплазматические области яйцеклетки, которые запрограммированы на формирование определенных тканей или органов; до 1916 года, когда Фрэнк Рэттрей Лилли определил циркулирующие гормоны, влияющие на половую дифференциацию (Lillie, 1944). В первые два десятилетия существования MBL цитологи Эдмунд Бичер Уилсон , Нетти Стивенс и другие установили связь между хромосомами и менделевской наследственностью, в то время как коллега Уилсона как из MBL, так и из Колумбийского университета, Томас Хант Морган , положил начало области экспериментальной генетики (Pauly, 2000). :158). Кейт Р. Портер , которого многие считают основателем современной клеточной биологии благодаря его новаторским работам по тонкой структуре клеток, включая открытие микротрубочек , проводил исследования в MBL, начиная с 1937 года, и руководил лабораторией с 1975-1975 гг. 77 (Барлоу и др., 1993: 95-115).
MBL также является испытательным полигоном для новых технологий в области микроскопии и визуализации. Наличие передовых инструментов визуализации на курсах перспективных исследований MBL ставит преподавателей и студентов в авангарде экспериментов. Выдающийся ученый MBL Осаму Симомура , присоединившийся к MBL в 1983 году, был удостоен Нобелевской премии по химии 2008 года за открытие зеленого флуоресцентного белка (GFP) в начале 1960-х годов, которое привело к разработке революционных методов визуализации живых клеток и их компоненты. Инновации заслуженного учёного-резидента Шиньи Иноуэ в области микроскопии поляризованного света и видеоизображения, начиная с 1950-х годов, сыграли важную роль в выяснении клеточных процессов митоза , включая его открытие веретенообразных волокон .
MBL уже давно является центром мировых экспертов в области деления клеток. В начале 1980-х годов Тим Хант , Джоан Рудерман и другие сотрудники MBL идентифицировали первый из класса белков, регулирующих цикл клеточного деления ( циклин ). За эту работу Хант был удостоен Нобелевской премии в 2001 году (Hunt, 2004). В 1984 году Рон Вейл , Майкл Шитц , Джо ДеДжоргис и другие во время летних исследований MBL открыли кинезин , моторный белок, участвующий в митозе и других клеточных процессах. Вейл, Шитц и Джеймс Спудич получили в 2012 году премию Ласкера за фундаментальные медицинские исследования за открытия, связанные с молекулярными моторами. В 1991 году израильский ученый Аврам Гершко начал приезжать в MBL, чтобы изучить роль белка убиквитина в делении клеток. В 2004 году Гершко получил Нобелевскую премию за работу по установлению основного механизма убиквитин-опосредованной деградации белков.
Большая часть ведущих биологов развития в Соединенных Штатах, как исторически, так и сегодня, участвовали в курсе эмбриологии MBL в качестве директоров, преподавателей или студентов. Одним из преимуществ является расположение Вудс-Хоул и наличие морских организмов, особенно морских ежей , которые идеально подходят для эмбриологического анализа, поскольку они откладывают почти прозрачные яйца, которые оплодотворяются и развиваются снаружи. В первые десятилетия после основания курса в 1893 году его преподаватели стали пионерами направлений исследований, которые остаются центральными и сегодня, включая изучение цитоплазматической локализации яиц; линия эмбриональных клеток (важная в современных исследованиях стволовых клеток ); и эволюционная биология развития (сегодня называемая «эво дево»). Некоторые выдающиеся эмбриологи, руководившие или соруководившие курс:
В 2010 году MBL основал Центр регенеративной биологии и тканевой инженерии Юджина Белла, где исследователи изучают способность морских и других животных спонтанно регенерировать поврежденные или стареющие части тела. Понимание регенерации тканей и органов у низших животных открывает перспективы для применения в лечении заболеваний человека, включая травмы спинного мозга, диабет, органную недостаточность и дегенеративные нервные заболевания, такие как болезнь Альцгеймера. Краеугольным камнем Центра Белла является национальный ресурс по исследованию лягушки Xenopus, которая является основной моделью животного, используемой в биомедицинских исследованиях в США. Национальный ресурс Xenopus в MBL финансируется Национальными институтами здравоохранения (MBL Facts).
Вклад MBL в нейробиологию и сенсорную физиологию значителен, чему сегодня способствуют более 65 приглашенных исследователей и постоянных исследователей в этих областях, а также пять курсов повышения квалификации для выпускников и аспирантов. MBL стал магнитом для этой дисциплины с тех пор, как Л. Вильямс в 1910 году открыл, а Джон Захари Янг в 1936 году заново открыл гигантский аксон кальмара - нервное волокно, диаметр которого в 20 раз больше, чем самый большой аксон человека. Янг представил эту локально распространенную идеальную экспериментальную систему вниманию своего коллеги по MBL К.С. Коула , который в 1938 году использовал ее для регистрации изменений сопротивления, лежащих в основе потенциала действия, что предоставило доказательства того, что ионы, текущие через аксональную мембрану, генерируют этот электрический импульс. В 1938 году Алан Ллойд Ходжкин приехал в MBL, чтобы узнать от Коула о гигантском аксоне кальмара. После Второй мировой войны Ходжкин и Эндрю Хаксли , работавшие в Плимуте, Англия, и используя технику фиксации напряжения , разработанную Коулом, заложили основу для современного понимания электрической активности в нервной системе путем количественного измерения потока ионов через аксональную мембрану. . Ходжкин и Хаксли получили Нобелевскую премию в 1963 году за описание ионной основы нервной проводимости (Barlow et al., 1993: 151-172). Следуя за работой Ходжкина и Хаксли, в 1960-х и 1970-х годах Клэй Армстронг и другие исследователи MBL описали ряд свойств ионных каналов , которые позволяют ионам натрия и калия переносить электрический ток через клеточную мембрану, а Родольфо Ллинас описал свойства передачи гигантский синапс кальмара (Llinas 1999). «Научная карьера» «кальмара Вудс-Хоул», Doryteuthis (ранее Loligo) pealeii , продолжается и сегодня исследованиями аксонального транспорта , гигантского синапса кальмара , геномики кальмаров и молекулярных механизмов болезни Альцгеймера.
Другие морские организмы каждое лето привлекают нейробиологов и нейробиологов в MBL, где заложена история исследований сенсорной физиологии и поведения. Халдан Кеффер Хартлайн , летний исследователь MBL в 1920-х и начале 1930-х годов, открыл несколько основных механизмов функционирования фоторецепторов в ходе своих исследований на мечехвостах. Хартлайн разделил Нобелевскую премию 1967 года с летним коллегой по MBL Джорджем Уолдом , который описал молекулярную основу фоторецепции , показав, что светочувствительный родопсин состоит из ретиналя , слегка модифицированной формы витамина А , соединенного с белком фоторецептора . Еще одному многолетнему исследователю, Стивену В. Каффлеру , приписывают «основание» науки нейробиологии в середине 1960-х годов в Гарвардской медицинской школе, а также он инициировал преподавание нейробиологии в MBL (Barlow et al., 1993:175). -234; 203-234). Альберт Сент-Дьёрдьи (лауреат Нобелевской премии 1937 года) проводил исследования в MBL с 1947 по 1986 год, в первую очередь посвященные биохимической природе мышечных сокращений. В 1950-х и 1960-х годах Фредерик Банг и Джек Левин из MBL обнаружили, что кровь мечехвоста свертывается при воздействии бактериальных эндотоксинов даже в исчезающе малых количествах. В результате этого фундаментального исследования был разработан реагент, лизат амебоцитов Limulus (LAL), который может обнаруживать минимальные количества бактериальных токсинов. LAL -тест позволил резко улучшить качество лекарственных средств и биологических препаратов для внутривенного введения.
Исследования экосистем стали круглогодичным занятием MBL в 1962 году с основанием программы «Систематика-Экология» под руководством Мельбурна Р. Каррикера. В 1975 году был основан Экосистемный центр MBL, директором которого стал Джордж Вудвелл. Первоначальное внимание исследований было сосредоточено на глобальном углеродном цикле , и этот акцент сохраняется и сегодня. В Экосистемном центре круглый год работают более 40 ученых, которые изучают различные экосистемы и их реакцию на деятельность человека и изменения окружающей среды. Центр расположен в Вудс-Хоул, но имеет глобальный охват: активные исследовательские площадки расположены в арктической тундре; в лесах, прибрежных и морских районах Новой Англии, Швеции и Бразилии. Экосистемный центр является домом для двух из 26 объектов долгосрочных экологических исследований США (LTER): озеро Тулик , Аляска; и Плам-Айленд, Массачусетс. Ученые Экосистемного центра изучают влияние вырубки лесов и изменений в землепользовании на химию атмосферы, процессы водораздела и прибрежную экологию, глобальное антропогенное обогащение азотного цикла и реакцию экосистем на глобальное потепление . Временным директором Экосистемного центра является Энн Гиблин . Бывшими директорами Центра, которые до сих пор входят в научный состав, являются Джерри Мелилло , изучающий биогеохимию наземных экосистем, и Джон Хобби, микробный эколог. Экосистемный центр основан на концепции совместной междисциплинарной науки; общие лабораторные помещения и приборы; и долгосрочный, крупномасштабный, общесистемный взгляд на экосистемные процессы.
Центр сравнительной молекулярной биологии и эволюции Жозефины Бэй Пол был основан в MBL в 1997 году, и в настоящее время им руководит Дэвид Марк Уэлч. Сравнивая разнообразные геномы , ученые центра выясняют эволюционные взаимоотношения биологических систем и описывают гены и геномы, имеющие биомедицинское и экологическое значение. Изучены микроорганизмы , встречающиеся в широком спектре экосистем, включая микробиом человека. Митчелл Согин , основатель Центра Бэй Пола, также основал два курса в MBL: семинар по молекулярной эволюции; а также стратегии и методы анализа структур микробных популяций. В 2003–2004 годах Согин запустил Международную перепись морских микробов — глобальную попытку описать биоразнообразие морских микроорганизмов. Первые результаты этой переписи 2006 года выявили в 10–100 раз больше типов морских микробов, чем ожидалось, и подавляющее большинство из них — ранее неизвестные малочисленные микроорганизмы, которые теперь называются «редкой биосферой». Другие проекты Центра Бэй Пола сосредоточены на микробах, живущих в экстремальных условиях, от гидротермальных источников до сильнокислых экосистем, что может привести к лучшему пониманию жизни, которая могла бы существовать на других планетах. Деятельность Центра Бэй Пола поддерживается передовым оборудованием для секвенирования ДНК и другим геномным оборудованием в Центре экологической и эволюционной генетики Кека.
MBL предлагает ряд курсов, семинаров, конференций и стажировок в течение года. [1] [16] Центральное место в его программах занимают более 20 курсов повышения квалификации, курсы для аспирантов по различным темам: от физиологии, эмбриологии, нейробиологии и микробиологии до визуализации и вычислений, интегрированных с биологическими исследованиями. [1] [16]
Кроме того, MBL проводит курсы для студентов и аспирантов Чикагского университета и других колледжей и университетов, а также семинары и конференции, в которых в 2016 году приняли участие более 2600 человек. [1] [16] [17]
1897 г. Класс эмбриологии, шесть женщин сидят в первом ряду, за ними стоят два ряда мужчин, многие в шляпах, большинство смотрят в камеру. Гертруда Стайн сидит слева от зрителей.
Вечеринка на лодке «Бдительный» в доке в Фалмуте, штат Массачусетс. Гертруда Стайн — крайняя справа сзади.
