Molecular Biological Technologies for Ocean Sensing

توسعه حسگرهای اقیانوسی از نقطه نظر علم، سیاست و مهندسی سیستم، حوزه ای آماده برای تحقیقات آینده است. واضح است که گزینه های زیادی برای تحقق سیستم های سنجش تحلیلی یکپارچه مولکولی وجود دارد. تعریف مولکول‌های هدف کلیدی، روش‌های تشخیص و مدل‌های انتقال سیگنال تا حد زیادی باید تعیین شود. علاوه بر این، چالش بزرگی برای ادغام این کلاس جدید از ابزار با پلت‌فرم‌های استقرار مختلف، و تامین نیروی لازم و زیرساخت تله‌متری داده برای عملکرد آنها وجود دارد. فن‌آوری‌های بیولوژیکی مولکولی برای سنجش اقیانوس، مقالات روش‌هایی را در مورد کاربرد حسگرهای اکوژنومیک در سکوهای خودمختار در اقیانوس ارائه می‌کند. موضوعات شامل استفاده از حسگرهای اکوژنومیک به عنوان ابزاری در تشخیص و نظارت بر مجموعه ای از پاتوژن ها و بیوتوکسین ها بر اساس سلول کامل و بدون سلول است که مورد توجه سلامت عمومی هستند. ثبت تنوع گونه ها، تکامل و عملکرد متابولیک؛ شناسایی و تعیین کمیت موجودات آبزی؛ و استنباط پتانسیل متابولیک و فعالیت های میکروارگانیسم ها در اقیانوس. هر مشارکت بر روی (1) الزامات عملکردی برای شناسایی میکروارگانیسم‌های خاص و ژن‌هایی که آنها را در خود نگه می‌دارند و بیان می‌کنند، (2) نمونه‌هایی از فعالیت‌های تحقیقاتی که از فناوری‌های تشخیص مولکولی بهره می‌برند، (3) برخی از چالش‌های پیش‌رو در هنگام پیش‌بینی توسعه و استفاده از ابزارهای جدید که از تکنیک‌های مولکولی روی پلتفرم‌های خودمختار استفاده می‌کنند و جهت‌های آینده. آوردن این پیشرفت‌ها در پلت‌فرم‌های مستقل، نظارت بر طرح‌های جمع‌آوری و پردازش نمونه مورد نیاز با مواردی که در حال حاضر استفاده می‌شود (یعنی تشخیص‌های زیست پزشکی) متفاوت خواهد بود. این کتاب اولین کتاب در نوع خود است که فناوری های فعلی را برای مطالعه موجودات در محل گردآوری می کند. این به انتقال فناوری به اقیانوس شناسان، بوم شناسان، میکروبیولوژیست ها و دانشمندان محیط زیست کمک می کند که به قابلیت سنجش از راه دور، در آب و برای ادغام با عملیات رصدخانه در مقیاس بزرگتر نیاز دارند. با وجود این شبکه، این امکان وجود دارد که شکاف بین سازمان‌های نظارتی و دانشگاهیان در مورد نحوه استفاده از این نوع فناوری برای اهداف تحقیق و نظارت پر شود.

The development of ocean sensors remains a ripe area for future investigation from science, policy and systemsengineering standpoints. Clearly, there are many options forrealizing integrated molecular analytical sensing systems. The definition of key target molecules, detection methodsand signal transduction models largely remain to be determined.Moreover, there remains ahuge challenge of merging this new class of instrument with different deployment platforms, and supplying necessarypower and data telemetry infrastructure for their operation. Molecular Biological Technologies for Ocean Sensing features methods papers on the application of ecogenomic sensors on autonomous platforms in the ocean. Topics include the use of ecogenomic sensors as a tool in whole-cell and cell-free based detection and monitoring a suite of pathogens and biotoxins that are of public health concern; documenting species diversity, evolution and metabolic function; identification and quantification of aquatic organisms; and inferring metabolic potential and activities of microorganisms in the ocean. Each contribution focuses on the (1) functional requirements for detecting specific microorganisms and the genes that they harbor and express;(2) examples of research activities that take advantage of molecular detection technologies;(3) some of the challenges faced when projecting development and use of novel instruments that will utilize molecular techniques onboard autonomous platforms;and future directions. Bringing these advancements on autonomous platforms, monitoring required sample collection and processing schemes will differ from those currently used (i.e. biomedical diagnostics). This book is the first of its kind to compile current technologies for studying organisms in situ. It will aid in transfer technology to oceanographers, ecologists, microbiologists, and environmental scientists with needs for a remote, in-water sensing capability and for integration with larger scale observatory operations. With this network in place, there is a potential to bridge the gap among regulatory agencies and academics about how this kind of technology can be used for research and monitoring purposes.