Van Tekening Tot Morfologie: Sandy Kawano

{h1}

Een kinderliefde om te tekenen leidt sandy kawano tot een tak van de biologie die studeert in lichaamsvormen van dieren

Dit WordsSideKick.com-artikel is in samenwerking met de National Science Foundation verstrekt aan WordsSideKick.com.

De jeugdliefde voor tekenen en een aangeboren nieuwsgierigheid bracht Sandy Kawano op het gebied van de integrerende morfologie, een tak van de biologie die zich bezighoudt met de studie van de vorm en structuur van organismen en hun specifieke kenmerken. Ze bestudeert diversiteit in lichaamsvormen van dieren. Als postdoc bij het Nationaal Instituut voor Wiskundige en Biologische Synthese (NIMBioS), onderzoekt Kawano de verschillende methoden die worden gebruikt om te analyseren hoe natuurlijke selectie de morfologie beïnvloedt. Bij NIMBioS wil ze een open-source, gebruikersvriendelijk computerprogramma ontwikkelen dat een systematische benadering biedt om te meten hoe selectie op morfologie kan bijdragen aan de evolutie en biodiversiteit kan genereren.

Naam: Sandy Kawano
Leeftijd: 29
Instelling: Nationaal Instituut voor Wiskundige en Biologische Synthese
Woonplaats: San Jose, Californië
Studierichting: Integratieve morfologie

National Science Foundation: Wat is jouw vakgebied en waarom inspireert het jou?

Sany Kawano: Ik ben een integratieve morfoloog, dus ik gebruik verschillende technieken om te begrijpen hoe en waarom zoveel verschillende lichaamsvormen in de loop van de tijd bij dieren zijn ontstaan. Kunst speelde een belangrijke rol in mijn liefde voor morfologie. Toen ik jong was, zou ik vrij regelmatig tekenen en was geïntrigeerd door hoe divers dieren waren. Terwijl ik mijn huisdiervisjes tekende, vroeg ik me af waarom ik mijn goudvis moest tekenen met een kort lijf en een waaiervormige staart, maar mijn algenzuigvis was lang en slank. Waarom zouden ze er zo anders uitzien als ze allebei in het water leven? Waarom houden organismen zich niet aan één lichaamsvorm?

Ik besloot echter niet morfologie te studeren totdat ik als student in het laboratorium van professor Peter Wainwright aan de Universiteit van Californië, Davis, werkte. Hij en zijn lab leerden me over het gebied van de functionele morfologie, die precies antwoordde op de soorten vragen die me mijn hele leven lang hebben geteisterd. Integratieve morfologie inspireert mij omdat het een veelomvattende benadering biedt om te antwoorden waarom de wereld zo divers is, wat deze diversiteit creëert en hoe de inspiratie die we van de natuur ontvangen, kan worden toegepast om onze eigen levens ten goede te komen.

NSF: Beschrijf alstublieft uw huidige onderzoek.

S.K.: Voor mijn postdoctoraal onderzoek bij NIMBioS, evalueer ik de analyses die worden gebruikt om te kwantificeren hoe natuurlijke selectie werkt om de morfologie van organismen te vormen. Russell Lande en Stevan Arnold hebben in 1983 een baanbrekend document geschreven dat een kwantitatieve methode opleverde om te schatten hoe sterk selectie werkte om een ​​morfologische eigenschap te veranderen en op welke manier, wat een belangrijke rol heeft gespeeld in het begrijpen hoe natuurlijke selectie kan bijdragen aan de evolutie en de generatie van biodiversiteit. Het werk van Lande en Arnold in dit gebied heeft duizenden studies geïnspireerd, waaronder nieuwe benaderingen voor het kwantificeren van selectie, maar we staan ​​nog steeds voor tal van uitdagingen om te begrijpen hoe selectie werkt, vooral op grotere datasets. Een aantal van deze uitdagingen is te wijten aan analytische beperkingen of onenigheid over hoe deze uitdagingen het best kunnen worden aangepakt. Voor mijn huidige werk ontwikkel ik een synthese van de huidige status van het schatten van selectie op morfologie, met de nadruk op de sterke en zwakke punten van de verschillende methoden die worden gebruikt om selectie te kwantificeren. Uiteindelijk is mijn plan om een ​​open-source, gebruikersvriendelijk computerprogramma te ontwikkelen dat een meer systematische aanpak zou bieden om te meten hoe selectie op morfologie kan dienen als een belangrijke motor van evolutie.

NSF: Wat vind je het leukst aan je werk?

S.K.: Hoe dynamisch mijn baan is! Wanneer mensen horen dat ik een morfoloog ben, denken ze vaak: "Dus je werkt aan botten en dode dingen?" Hoewel een groot deel van mijn werk betrekking heeft op het uitvoeren van directe metingen van anatomische structuren (zoals botten, spieren), zijn die gegevens slechts één stuk voor het oplossen van de puzzel. Ik implementeer ook statistieken, wiskundige modellering, high-speed videografie, computerprogrammering, engineering en ben recent begonnen met het ontwikkelen van 3D-modellen van fossiele botten. Mijn onderzoek heeft me naar British Columbia, het eiland Hawai'i, Spanje, Uruguay en de rest van de Verenigde Staten gebracht. Een dag in mijn leven bestond uit snorkelen om vis te vangen, het besturen van boten om vis te vangen op eilanden in de buurt van de kust, natuurhistorische musea bezoeken in de Verenigde Staten, 3D-modellen van fossielen maken met een laserscanner en ze vervolgens repliceren met een 3- D-printer, die computercode genereert met duizenden lijnen, de vruchten van mijn wetenschappelijke werk met anderen deelt door colleges in de klas en presentaties van conferenties, en zelfs als wetenschappelijk adviseur voor de entertainmentindustrie. Ik ontmoette ook professor Neil Shubin, die het boek schreef Je innerlijke vis, wat mijn promotie-werk inspireerde. Ik leef mijn stoutste dromen met mijn carrière.

NSF: Wat zou jouw Tweet zeggen over je werk? Wat zou je liftspeech zeggen?

S.K.: Morfologie is leuk (ctioneel)! Dat staat eigenlijk al op mijn Twitter-profiel. Morfologie is functioneel omdat het niet alleen ons kan vertellen over wat een structuur kan en kan worden toegepast om verschillende aspecten van ons leven ten goede te komen, maar het kan ook een leuke carrière zijn!

Morfologie is geen "dood" onderwerp, zoals velen onterecht veronderstellen. Het is net zo levendig en divers als de ontzagwekkende wezens wiens "mooie vormen" onze nieuwsgierigheid hebben getrokken, ons leven hebben geïnspireerd en ons buiten adem hebben gelaten, zo lang als we ons kunnen herinneren.Morfologie kan als een verklarend hulpmiddel dienen en ons helpen de biologie af te leiden van uitgestorven dieren waarvan de aanwijzingen verborgen liggen in hun fossielen. Toch heeft het ook veel andere belangrijke toepassingen. Het verband tussen morfologie en functie is zo wijd verspreid in de natuur en van invloed geweest in ons leven dat het heeft geleid tot bio-geïnspireerde uitvindingen, zoals injectienaalden die lijken op de onopvallende voedingssonde van de mug, de op Mercedes-Benz boxfish geïnspireerde auto die een ruim en toch gestroomlijnd voertuig, en vliegtuigvleugels die veel van hun energiebesparende ontwerp halen uit aerodynamische vleugels. Mijn onderzoek richt zich op ontrafelen hoe verschillende morfologieën ontstaan ​​en waarom, om de factoren te begrijpen die de diversiteit aan levende wezens drijven, zowel levend als uitgestorven. Ik heb bestudeerd hoe de morfologische transformaties van vinvissen naar ledematen met tetrapoden (vierpotige dieren) de evolutionaire invasie van land in gewervelde dieren beïnvloedden, hoe vissen verschillende lichaamsplannen gebruiken om watervallen te beklimmen, en ik probeer nu de techniek te verbeteren die wordt gebruikt om meten hoe morfologische diversiteit wordt gegenereerd.

NSF: Aan welke professionele prestatie ben je het meest trots op? / Wat valt op als uw topprestatie?

S.K.: Ik ben dankbaar dat ik er meer dan één heb! Ten eerste, toen een van de studenten in mijn laboratorium voor gewervelde biologie zich aanmeldde om een ​​jaar na mijn labo een niet-gegradueerde onderwijsassistent te worden, zei ze dat de reden dat ze daar was, was omdat ik haar inspireerde om onderzoek te doen en anderen te leren waarom we zou van de biologie van vertebraten houden. Of ze het wist of niet, dat was mijn meest trotse moment als instructeur. Ja, het ontvangen van prijzen, het publiceren van papers, het leveren van presentaties, enz., Zijn allemaal lonende ervaringen, maar het motiveren van de volgende generatie wetenschappers is een heel nieuw niveau van tevredenheid. In de tweede plaats is deelname aan het geweldige team van NIMBioS, als postdoctoraal onderzoekspartner, een grote triomf geweest in mijn carrière. Ik voel me vereerd om te mogen werken bij enkele van de meest buitengewone wiskundigen en wetenschappers, en heb een belangrijke mijlpaal bereikt in het verwerven van de wiskundige en computationele vaardigheden om mijn loopbaan te helpen starten en mijn onderzoeksprogramma vorm te geven.

NSF: Aan de andere kant, wat was je meest ontmoedigende professionele moment en hoe ben je hersteld? Wat heb je geleerd?

S.K.: Mijn meest ontmoedigende professionele moment vond plaats toen ik afstudeerde op de middelbare school. Ik had mijn hart erop gericht een B.S. in evolutie, ecologie en biodiversiteit (EEB) aan de Universiteit van Californië, Davis (UCD), omdat het een van de beste EEB-programma's in de natie heeft. Ik had echter niet de beste cijfers of sollicitatie en daarom werd ik afgewezen. Ik was kapot. In plaats van dit als een mislukking te beschouwen, nam ik dit als een wake-up call om mijn zwakheden onder ogen te zien en te bewijzen dat ik als bioloog kon slagen. Ik schreef me in aan een community college om mijn algemene opleiding af te ronden, efficiënter te studeren, actief deel te nemen aan studiegroepen en spreekuren, mijn uren bij mijn parttime baan verlaagd, mezelf ondergedompeld in literatuur en deelgenomen aan een eregemeenschap. Na twee jaar ben ik uiteindelijk overgestapt naar UCD. We hebben allemaal te maken met ontmoedigende momenten in ons leven, maar wat ons definieert, is niet wat voor uitdagingen we hebben, maar hoe we ze overwinnen. Ik heb geleerd dat zelfs een groot "falen" een triomf kan worden met voldoende toewijding en doorzettingsvermogen, dus elke afwijzing is een kans om een ​​betere en sterkere wetenschapper te worden.

NSF: Wat is het beste professionele advies dat u ooit hebt gekregen?

S.K.: Dr. Roi Holzman, die postdoctoraal onderzoeker was in het laboratorium van professor Wainwright terwijl ik een student was, bood me parels van wijsheid en schonk mij het beste advies dat ik tot nu toe heb gekregen: "Denk groot". Hij drong er bij mij op aan om te focussen op welke grote wetenschappelijke vraag die ik zou beantwoorden met mijn experimenten, hoe mijn resultaten zouden bijdragen aan de vooruitgang van de wetenschap en welke brede implicaties dit zou hebben voor de samenleving. Zijn advies helpt me om het grote plaatje in gedachten te houden en bereidt me voor op wanneer ik met anderen praat over waarom mijn onderzoek belangrijk is. Het is vanwege Roi dat ik mijn fascinatie voor amfibische vissen veranderde in het bestuderen van hoe de evolutie van vissen naar vierpotige gewervelde dieren onze verre voorouders toestond om naar het land te gaan. "Groot denken" moedigt me ook aan om constant naar manieren te zoeken om een ​​onderzoeksproject naar nieuwe hoogten te brengen, zoals door nieuwe technieken toe te passen, een oude vraag vanuit een nieuw perspectief te benaderen, meerdere disciplines te integreren voor een uitgebreidere analyse en door het evalueren van paradigma's in de wetenschap. Roi's advies motiveert me om dieper te graven, hoger te richten en verder te gaan met elke professionele onderneming.

NSF: Wat is het meest verrassende aspect van je werk?

S.K.: Veel mensen zijn gealarmeerd over hoe computationeel en wiskundig morfologisch onderzoek kan zijn. Hoewel ik een groot deel van mijn werk in het veld heb besteed of rechtstreeks contact heb met dieren of botten, wordt het grootste deel van mijn werk op computers uitgevoerd. Ik bezit meer computers en harde schijven dan portemonnees. Geen grapje. Wiskunde is de kern en de ziel van de morfologie. Wat hebben een nautilusschelp, zonnebloemen en DNA gemeen? Hun morfologie kan worden verklaard door wiskunde, met name de Fibonacci-reeks. Wanneer u de lengte van een bot meet, is dat een Euclidische afstand. Wil je weten hoe snel dat bot beweegt terwijl het dier loopt? Calculus is jouw antwoord! Sommige van mijn vrienden zijn geschokt als ze zien dat mijn analyses scripts zijn met duizenden regels computercode, of dat ik zelden eenvoudige statistische benaderingen gebruik, omdat ik verschillende aspecten van de gegevens probeer te verantwoorden om een ​​meer uitgebreide analyse te krijgen over de patronen die opkomen. Dit zijn allemaal goede aspecten, en coderen is eigenlijk heel leuk!

NSF: Welke spannende ontwikkelingen liggen er in de toekomst voor uw vakgebied?

S.K.: Waarschijnlijk een van de meest opwindende ontwikkelingen op het gebied van morfologie (en anatomie) is de explosie van verbeterde computationele mogelijkheden, waardoor we de relatie tussen morfologie en functie op nieuwe niveaus kunnen onderzoeken.Met biomedische apparatuur, zoals krachtige röntgeapparaten, kunnen we de fossiele botten bestuderen van dieren die nog steeds zijn ingebed in gesteente of het ingewikkelde netwerk van zachte weefsels rond een bot, bijvoorbeeld. Animators en biomechanici gebruiken 3D-modellen van fossiele botten en passen vervolgens details toe over de morfologie van levende dieren om fossielen, zoals dinosaurussen, tot leven te brengen. De toepassing van steeds geavanceerdere technologie met meer kennis over anatomie en morfologie zal onze modellen van hoe verschillende delen van een dier bijdragen tot zijn algehele biologie verder verbeteren en waarom die morfologische kenmerken in de loop van de tijd zijn blijven bestaan ​​of gediversifieerd.

NSF: Wie is je # 1-held en waarom?

S.K.: Hoewel ik helden heb voor verschillende aspecten van mijn leven, is een van mijn grootste helden mijn niet-gegradueerde adviseur, professor Peter Wainwright. Peter stelde me voor aan de functionele morfologie en voedende biomechanica van vissen, en sindsdien ben ik verslaafd. Naast het feit dat we veel belangrijke bijdragen leveren aan ons begrip van de relatie tussen morfologie en functie, zoals veel-op-één-kaarten, en de speerpunt zijn van biomechanica voor vissen, ken ik niemand anders die bereid is om zo ver te gaan verder dan de plicht om studenten te helpen bij het bereiken van hun carrièredoelen. Hij stak zijn hand uit naar mij terwijl ik een student was en nam me onder zijn hoede zodat ik mijn eerste onafhankelijke onderzoeksproject kon leiden. Ik zal hem altijd dankbaar zijn dat hij me een kans geeft op onderzoek en me helpt mijn potentieel waar te maken. In de loop der jaren heeft hij mij waardevolle woorden van advies en vriendelijke aanmoedigingswoorden gegeven, aangetoond hoe ik gemeenschap in het laboratorium kon bevorderen en mijn professionele ontwikkeling actief heeft ondersteund. Zijn immense enthousiasme, toewijding en waardering voor wetenschap en onderwijs zijn inspirerend en hebben mij aangemoedigd om een ​​carrière als integratieve morfoloog na te streven.

NSF: Wat doe je als je niet in het laboratorium bent of in het veld bent?

S.K.: Als ik de vrije kans krijg, ben ik dol op buiten zijn en vooral genieten van vissen, wandelen en trailrunning. Ik heb onlangs ook fotografie en duiken gevolgd. De natuur is een constante bron van inspiratie voor mij, en ik gebruik de patronen die ik in de natuur zie om mijn nieuwsgierigheid te voeden om te begrijpen waarom er zoveel verschillende organismen zijn, waarom ze leven waar ze doen, waarom ze bewegen en eten zoals ze dat doen. Zelfs nadat ik de hele dag wetenschappelijke artikelen gelezen heb, geniet ik nog steeds van lezen buiten het werk. Ik ben een grote fan van boeken van biomechanicus Steve Vogel en geniet ook van het lezen over conservatiebiologie en de wetenschapsfilosofie. Een van mijn favoriete boeken is Een Sand County Almanak door Aldo Leopold; Ik hou van zijn vermogen om te schrijven met een dergelijke welsprekendheid en overtuiging over het behoud van de biodiversiteit door het bevorderen van wetenschappelijke ethiek, en ik verwijs terug naar zijn boek wanneer ik een opkikker nodig heb. Ik hou ook van het kijken naar slechte monsterfilms, vooral als het "mecha", "super", "mega" of "versus" in de titel heeft. Wat kan ik zeggen, ik ben blij dat ik een nerd ben!

Opmerking van de uitgever: De onderzoekers afgebeeld in WordsSideKick.com-artikelen zijn ondersteund door de National Science Foundation, het federale agentschap belast met de financiering van fundamenteel onderzoek en onderwijs op alle gebieden van wetenschap en techniek. Alle meningen, bevindingen en conclusies of aanbevelingen in dit materiaal zijn die van de auteur en komen niet noodzakelijk overeen met de opvattingen van de National Science Foundation. Zie de WordsSideKick.com-archief.


Video Supplement: .




WordsSideKick.com
Alle Rechten Voorbehouden!
Reproductie Van Materialen Toegestaan Alleen Prostanovkoy Actieve Link Naar De Site WordsSideKick.com

© 2005–2019 WordsSideKick.com