La Biología Molecular Laboratorio Ambiental ( EMSL , pronunciado em-zul) es un Departamento de Energía, Oficina de Ciencia instalación en Pacific Northwest National Laboratory en Richland, Washington , Estados Unidos.
Establecido | 1 de octubre de 1997 |
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Campo de investigación | Ciencias biológicas, ambientales y computacionales |
Director | Douglas Mans |
Personal | 150 |
Usuarios | 500 anualmente |
Patentes | 100 más |
Instrumentos | 150 más |
Tamaño | 234,000 pies cuadrados |
Publicaciones | 400 por año |
Habla a | Laboratorio Nacional del Noroeste del Pacífico Richland, Washington , EE. UU. |
Localización | 46 ° 20′55 ″ N 119 ° 16′42 ″ O / 46,34861 ° N 119,27833 ° WCoordenadas : 46 ° 20′55 ″ N 119 ° 16′42 ″ O / 46,34861 ° N 119,27833 ° W |
Sitio web | www |
Investigar
Los científicos y colaboradores de EMSL realizan investigaciones fundamentales que se enfocan en los principios biológicos, biogeoquímicos y físicos para predecir los procesos que ocurren en las escalas más pequeñas controladas por genómica y molecular a los cambios ambientales del sistema terrestre en las escalas más grandes.
El Área de Ciencias de Biología Funcional y de Sistemas se enfoca en comprender las enzimas y las vías bioquímicas que conectan las estructuras y funciones de las proteínas con las respuestas fenotípicas y las interacciones dentro de las células, entre las células de las comunidades y entre las superficies de las membranas celulares y su entorno para microbios y plantas.
El Área de Ciencias de Transformaciones e Interacciones Ambientales se centra en la comprensión mecanicista y predictiva de los procesos ambientales (fisicoquímicos, hidrológicos, biogeoquímicos), microbianos, vegetales y ecológicos en los ecosistemas superficiales y subterráneos, la atmósfera y sus interfaces.
El Área de Ciencias de la Computación, Análisis y Modelado se enfoca en el uso de datos experimentales de última generación para desarrollar una comprensión predictiva de los sistemas biológicos y ambientales a través de análisis de datos avanzados, visualización y modelado y simulación computacional.
EMSL utiliza plataformas de investigación integradas para descubrir información crítica para comprender y predecir las funciones moleculares de los procesos biológicos y de los ecosistemas.
Transformaciones biogeoquímicas investiga cómo las interacciones moleculares en las interfaces tierra, agua y aire de la Tierra transforman y transportan nutrientes y contaminantes dentro del medio ambiente.
Biomolecular Pathways investiga la traducción de información genómica en relaciones funcionales entre biomoléculas dentro de las células en respuesta a cambios en su entorno interno o externo.
Cell Signaling and Communications revela interacciones dinámicas y tráfico de señales moleculares dentro y entre células, poblaciones y comunidades para comprender las complejas interrelaciones entre organismos en respuesta a su entorno.
Ecosystem Interfaces investiga la composición química y el fenómeno de transporte que resulta en flujos e intercambios de sustancias químicas y nutrientes en la interfaz entre los dominios de los ecosistemas.
El fenotipado de plantas y ecosistemas investiga las interacciones entre los genes y el medio ambiente a nivel molecular para comprender, predecir y controlar las características de las plantas y los ecosistemas a escala de sistemas.
La biología estructural obtiene información estructural, bioquímica y dinámica sobre proteínas, complejos de proteínas y otras biomoléculas en resoluciones espaciales y temporales a nanoescala para comprender la función.
El modelado de sistemas y las ciencias de datos promueven la predicción y el control de sistemas biológicos y ambientales mediante el desarrollo de enfoques para el análisis de datos avanzados, la integración de datos, el modelado de múltiples escalas y la simulación de procesos a través de escalas.
Operaciones
EMSL es una instalación de investigación de usuarios mediante la cual científicos de todo el mundo pueden presentar propuestas de proyectos para acceder a los expertos y equipos del laboratorio sin costo alguno. Las propuestas se seleccionan a través de un proceso competitivo de revisión por pares para garantizar que el proyecto tenga un impacto científico y sea relevante para la misión de la Oficina de Investigación Biológica y Ambiental del DOE.
Los científicos cuyas propuestas son aceptadas se denominan usuarios de EMSL. Los proyectos típicos de investigación de usuarios pueden durar desde algunos meses hasta algunos años. Los usuarios de EMSL no tienen que permanecer en el lugar durante la duración de su proyecto y pueden visitar el laboratorio cuando sea necesario. Gran parte del procesamiento y análisis de muestras se puede manejar de forma remota.
La comunidad de usuarios de EMSL proporciona al equipo de gestión del laboratorio recomendaciones para la dirección científica y operaciones eficientes a través de un comité de representantes electos.
Historia
1986-1997
La idea de que se convertiría en EMSL comenzó en 1985 con un informe de la Academia Nacional de Ciencias titulado Oportunidades en química . [1] El informe identificó desafíos científicos relacionados con la energía y el medio ambiente que requerían una investigación fundamental para lograr una solución.
En respuesta, el entonces director de PNNL, William R. Wiley, y los altos directivos del laboratorio propusieron un centro de ciencia molecular que reuniría a investigadores de las ciencias físicas y de la vida y teóricos con experiencia en computación y modelado de procesos moleculares. Wiley imaginó una instalación con instrumentación avanzada para el estudio de la química a nivel molecular de manera integrada y colaborativa.
Battelle Memorial Institute, con sede en Ohio, que opera PNNL para el DOE, aprobó $ 8.5 millones en fondos durante cuatro años para construir la instalación; desarrollar programas de investigación; y obtener el equipo, las instalaciones, los científicos y el personal de apoyo.
La construcción comenzó en julio de 1994 y se completó en agosto de 1997. EMSL abrió el 1 de octubre de 1997 [2] para su pleno funcionamiento.
1997-2001
Durante sus primeros cinco años, los líderes de EMSL desarrollaron capacidades, reclutaron liderazgo científico y atrajeron usuarios. Luego, los líderes ampliaron el enfoque científico para incluir la biología, en particular el estudio de microbios naturales para la limpieza ambiental, la energía alternativa y la reducción de dióxido de carbono en la atmósfera.
El programa de primeros usuarios de EMSL se centró en estudios de un solo investigador que atravesó áreas científicas y alcanzó rápidamente a más de 1.000 usuarios por año, en representación de todos los estados y varios países extranjeros.
2001-2009
Durante este período, EMSL se centró en dos Grandes Desafíos: una cuestión de biogeoquímica sobre la interacción fundamental entre microbios y minerales, y un estudio que aborda la estructura y función de las proteínas en la membrana celular. Trabajar en estos desafíos generó nuevas oportunidades para la comunidad científica, con campañas de investigación diseñadas para enfocar a los equipos en un solo desafío.
En enero de 2007, EMSL celebró su primera expansión permanente: un piso elevado de casi 4.000 pies cuadrados dentro de su centro de operaciones informáticas de alto rendimiento para una supercomputadora de 11,8 teraflop llamada Chinook, que entonces era el quinto sistema más rápido del mundo. [3] En abril de 2008, EMSL dedicó un nuevo módulo de oficina al distinguido usuario J. Mike White que alberga a casi 100 empleados y usuarios de PNNL. [4] A principios de 2012, EMSL abrió su Quiet Wing que alberga un conjunto de instrumentos de escaneo y microscopía de alta resolución ultrasensibles. [5]
2009 al presente
En octubre de 2010, el principal paquete de software de química computacional de EMSL, NWChem, [6] pasó a ser de código abierto, lo que permitió a los científicos informáticos de todo el mundo contribuir a su desarrollo futuro y ponerlo a disposición de más investigadores y estudiantes. [7] El código ha sido citado más de 3760 veces desde 2010, según una búsqueda de Web of Science en marzo de 2020.
En junio de 2013, EMSL retiró la supercomputadora Chinook [8] y dio la bienvenida a Cascade, un sistema de 3,4 petaflops. [9]
EMSL celebró su vigésimo aniversario en agosto de 2017, [10] mostrando el software de química computacional NWChem y los avances en la ciencia del subsuelo y la producción fundamental de biocombustibles. Los líderes científicos participaron en el evento, incluidos los científicos reconocidos internacionalmente Thom Dunning, Steve Colson y Jean Futrell.
Hoy, EMSL centra su investigación científica en Biología Funcional y de Sistemas, Transformaciones e Interacciones Ambientales, Computación, Análisis y Modelado junto con usuarios de diversas comunidades científicas. Esta ciencia está impulsando el desarrollo tecnológico y las capacidades computacionales.
Directores de EMSL
- Thom Dunning: actividades de construcción dirigidas, 1994–1997
- Teresa Fryberger - directora interina, 1997–1998
- Jean Futrell - 1999-2002
- JW Rogers, Jr. - 2002–2004
- Allison A. Campbell - provisional 2004-2005, 2005-2015
- Harvey Bolton - interino 2015–2016, interino 2017–2019
- Liyuan Liang - 2016–2017
- Douglas Mans - 2019-presente
Notas al pie
- ^ Consejo Nacional de Investigación. 1985. Oportunidades en química. Washington, DC: The National Academies Press. DOI: 10.17226 / 606
- ^ Abriendo puertas a la colaboración . Consultado el 17 de abril de 2020.
- ^ [2009. Superordenador Chinook de EMSL por HP encargado para investigación. Agosto de 2009. https://www.pnnl.gov/science/highlights/highlight.asp?id=659 . Consultado el 16 de abril de 2020]
- ^ Ala EMSL dedicada a la memoria del director fundador de la CII. Consultado el 15 de abril de 2020.
- ^ EurekAlert. 2015. El trato silencioso: ala silenciosa de EMSL. Consultado el 17 de abril de 2020.
- ^ NWChem https://nwchemgit.github.io/
- ^ PNNL. 2010. Open for Business: NWChem se convierte en código abierto. 29 de septiembre de 2010; consultado el 17 de abril de 2020
- ^ PNNL. 2009. Supercomputador Chinook de EMSL por HP encargado para investigación. Agosto de 2009. Consultado el 16 de abril de 2020.
- ^ PNNL. 2013. Nueva supercomputadora llegará a EMSL este verano, suministrada por Atipa Technologies. 24 de julio de 2013. Consultado el 16 de abril de 2020.
- ^ Rickey, T. 2017. EMSL celebra 20 años de logros científicos. Consultado el 17 de abril de 2020.