Transkript
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| Hallo zusammen, mein Name ist Anderson Mayfield und ich bin wissenschaftlicher Mitarbeiter am Cooperative Institute Marine and Atmospheric Studies der University of Miami. |
| Ich arbeite im Rahmen ihres Korallenprogramms gegenüber dem Atlantischen Ozeanographischen und Meteorologischen Labor der University of Miami gegenüber dem Atlantischen Ozeanographischen und Meteorologischen Labor. |
| Heute werde ich mit Ihnen über einige der Forschungen sprechen, an denen ich während meiner fast gesamten Karriere gearbeitet habe und die versucht hat, Werkzeuge zur Vorhersage des Schicksals von Riffkorallen zu entwickeln. |
| Dies ist also eigentlich ein Update oder eine Fortsetzung von dem, was ich letztes Jahr besprochen habe, meinem Discovery Summit-Vortrag, aber ich weiß, dass viele von Ihnen das vielleicht nicht gehört haben oder selbst wenn Sie es getan haben |
| Sie erinnern sich vielleicht nicht an alles, es ist völlig in Ordnung. |
| Wenn wir über einige Probleme mit Korallenriffen sprechen, geben Sie einen kleinen Rückblick darauf, wo ich letztes Jahr war. |
| Wirklich aufregend, nicht wahrscheinlich zwei Monate nach dem letztjährigen Discovery Summit-Talk, habe ich einen großen Durchbruch in meiner Korallenvorhersagemodellierung geschafft |
| Fortschritte, und dies war größtenteils auf einige der neuen Funktionen und JMP Pro zurückzuführen, daher werde ich heute diese druckfrischen Daten veröffentlichen. |
| Und das kommt zu dieser Idee, können wir das Schicksal einzelner Korallenkolonien vorhersagen? |
| Das Schicksal eines Korallenriffs vorherzusagen, also die gesamte Ansammlung von Korallen, ist tatsächlich einfacher, da Korallenriffe auf der ganzen Welt im Grunde in einem schlechten Zustand sind |
| aufgrund steigender Meerwassertemperaturen. Korallen haben also Dinoflagellaten-Algen, die in ihren Zellen leben, sie Photosynthese wie eine Pflanze und sie verlagern sich |
| die Energie, die sie an ihren Korallenwirt abgeben. Das Problem ist, wenn das Wasser zu heiß wird, beeinträchtigt dies ihre Fähigkeit, richtig Photosynthese zu betreiben. |
| Korallen verdauen sie entweder oder werfen sie aus, das Endergebnis ist, dass dieselben Korallen effektiv verhungern. |
| Und dies ist ein Problem auf der ganzen Welt. Wenn wir also das Schicksal eines Korallenriffs vorhersagen, wissen wir ziemlich genau, dass dies Ökosysteme im Niedergang sind. |
| Aber auf individueller Ebene sieht man Heterogenität, es gibt Korallenarten, die besser abschneiden als andere, es gibt Genotypen innerhalb von Arten, die besser abschneiden als andere – die widerstandsfähig gegen Bleichen sind, während andere anfällig für Bleichen sind. |
| Was mich also meine ganze Karriere lang interessiert hat, ist, was diese Widerstandsfähigkeit antreibt und ist es etwas, das wir tatsächlich vorhersagen können? |
| Ich vergleiche das also mit einer Art Korallenaktuar. Kannst du mir eine Biopsie von deiner Lieblingskoralle schicken und ich kann ein paar Analysen machen und hey sagen, |
| Sie wissen, dass diese Koralle sechs Monate zu leben hat, diese wird für Jahrzehnte in Ordnung sein, das ist das, was ich versucht habe. |
| Denn die Art und Weise, wie wir die Gesundheit von Korallen derzeit beurteilen, ist rückwirkend. Wir gehen raus und machen unsere Umfragen und wir quantifizieren im Grunde die Menge an toten Korallen. |
| Dies sind also wichtige Daten, die gesammelt werden müssen, aber Sie haben diesen Korallen mit dieser Art von Ansatz nicht wirklich einen Gefallen getan. Das wäre analog |
| zu einem Arzt, der seinem Patienten erzählt, der gerade einen Herzinfarkt hatte, hey, du hast wirklich hohen Blutdruck, du weißt, dass der Patient das gerne gewusst hätte |
| Wochen, Monate Jahre vorher, also hätten sie etwas Proaktives tun können - Medizin, Lebensstiländerung, du weißt besser, Ernährung und Bewegung. So |
| Weißt du, ich denke, es ist inakzeptabel, die Gesundheit von Menschen rückwirkend zu beurteilen, warum können wir also nicht auch für Korallen einen proaktiveren Ansatz verfolgen? |
| Es gibt also prädiktive Tools, und einige von ihnen werden tatsächlich von NOAA entwickelt, tatsächlich werden die meisten von ihnen von NOAA, meinem Arbeitgeber, entwickelt, die versuchen zu machen |
| Projektionen oder Vorhersagen über die Gesundheit von Korallen. |
| Sie verwenden ausschließlich die Temperatur, weil es genau diesen wohlbekannten, gut untersuchten Zusammenhang zwischen hohen Temperaturen und Korallenbleiche gibt, sodass es sinnvoll ist, die Temperatur als Prädiktor zu schärfen. |
| Dies ist also ein Bericht der Vereinten Nationen, der dieses Jahr veröffentlicht wurde, aber viele der Autoren arbeiten bei NOAA. Das sieht man an |
| das Jahr des Einsetzens dessen, was sie als jährliches schweres Bleichen bezeichnen. Dies ist also das Jahr, in dem jeden einzelnen Sommer das Bleichen beginnt. So |
| Korallen können sich vom Bleichen erholen, sie können neue Symbionten erwerben, sie können fressen, |
| Sie können den Sturm bis zu einem gewissen Grad überstehen, aber wenn das Bleichen jedes Jahr beginnt, verlieren sie die Fähigkeit |
| zu erholen, deshalb ist das jährliche schwere Bleichjahr sozusagen das, was ich an dem Punkt anrufe, an dem es kein Zurück mehr gibt. Das ist also ziemlich düster, weil man sehen kann |
| einige dieser Jahre in Rot, 2015, 2020, es ist offensichtlich schon vorbei, und dies ist ein Blick auf eine Karte von Südflorida, also sind hier unsere Feldstandorte. |
| Aber wir wissen, dass dies nicht zu 100% stimmt. Ja, es gibt Riffe innerhalb dieser Pixel, die bereits jedes Jahr ausbleichen, aber es gibt viele andere, die es nicht sind. |
| Eines meiner Ziele ist es daher, die räumliche und zeitliche Auflösung dieser temperaturzentrierten Modelle zu verbessern, denn diese temperaturzentrierten Modelle |
| denken Sie nicht daran, was da ist, sie denken nicht einmal daran, ob es überhaupt Korallen gibt oder nicht. Es geht nur um Temperaturmuster. |
| Sie berücksichtigen also nicht, ob es widerstandsfähige Arten gibt oder nicht, ob es widerstandsfähige Genotypen gibt, aber dann müssen wir rausgehen, sie basieren ehrlich gesagt überhaupt nicht auf der Wahrheit. |
| Wir müssen rausgehen und unsere ökologischen Untersuchungen durchführen, wir schauen uns den Korallenreichtum an, |
| Biomasse, Biodiversität, welche Arten von Korallenfeinden es gibt, bestimmte Arten von Makroalgen und Korallenfressern, aber selbst das reicht meiner Meinung nach nicht aus, denn man kann ein Riff haben, das |
| ist absolut mit Korallen wie dieser bedeckt, die Sie hier in diesem Bild sehen. |
| Ein Ökologe könnte sogar sagen, hey, das sieht wirklich gesund aus, es ist ein hoher Korallenbestand, das Wasser sieht ziemlich klar aus, es gibt nicht viele Algen, du weißt sogar für das geübte Auge, du könntest |
| vermute, dass dies ein gesundes Riff ist, aber wenn ich persönlich als Korallenphysiologe weiß, dass dies ein Korallenriff mit geringer Widerstandsfähigkeit ist, weil diese Arten unkrautig sind, sind sie diejenigen, die nicht viel Energie speichern |
| in den Tanks, wenn das Meerwasser ansteigt, also diese inhärente Trennung zwischen Korallenreichtum und Gesundheit. |
| Aber wenn man darüber nachdenkt, ist das nicht so überraschend. Wir verwalten die menschliche Gesundheit nicht auf diese Weise. Ich gehe nicht durch die Innenstadt von Miami, wo ich wohne, und sage, hey, diese Gegend hat eine Million Menschen. |
| Es ist zweimal gesünder als dieses Viertel hier mit einer halben Million Menschen, ich meine, es könnte für einen Ökonomen gesünder sein. |
| Aber wenn man sich die Gesundheit der Bewohner tatsächlich anschaut, kann es sein, dass es keinen Zusammenhang gibt. Man könnte sagen, hey, diese größere Stadt hat |
| Sie kennen eine bessere Gesundheitsversorgung als eine Kleinstadt. In bestimmten Situationen kann es also einen Zusammenhang zwischen der Bevölkerungsdichte geben |
| und die menschliche Gesundheit, aber Sie können genauso viele Orte finden, an denen dies nicht der Fall ist. |
| Gebiete mit höherer Bevölkerungsdichte haben zum Beispiel tendenziell mehr Kriminalität, daher überrascht es mich irgendwie, dass wir das immer noch so handhaben |
| oder Vermutungen über die Gesundheit von Meeresorganismen anzustellen, besteht einfach darin, zu zählen, was da draußen ist. Ich denke |
| Sie wissen, dass Sie das mit Menschen nicht machen würden, und ich denke, wir können es besser machen. |
| Also, was ich wirklich tun möchte, ist nicht nur auf die Temperatur zu achten. Die Temperatur wird entscheidend für das Verständnis für Hilfe sein, aber nicht isoliert. |
| Ebenso werden ökologische Faktoren, die Fülle der Organismen und die Biodiversität kritisch bewertet. Es wird Ihnen nichts über Beharrlichkeit und Langlebigkeit an und für sich sagen. |
| Was ich tun möchte, ist, diese Dinge einzubeziehen, aber auch die physiologische und die tatsächliche Gesundheit der Organismen in diesen Ökosystemen zu berücksichtigen |
| das ist ein sehr komplexes, verworrenes modell und ich habe nicht wirklich herausgefunden, wie es präsentiert wird oder wie es funktionieren wird |
| im Moment, aber ich habe ein paar Ideen. Heute möchte ich mich wirklich darauf konzentrieren, was ich hier eingekreist habe, also einfach zu versuchen, die physiologischen Daten zu verwenden, um ein Vorhersagemodell zu erstellen, das vorhersagen kann, ob eine Koralle dem Bleichen widerstehen wird oder anfällig ist. |
| Und für diese Art von Vorhersageanalysen tendiere ich zur Molekularbiologie, weil Sie subzelluläre Verhaltensänderungen sehen sollten |
| die eine abnorme Physiologie widerspiegeln, bevor Sie mit bloßem Auge etwas nicht bemerken. Also zurück zu diesem Herzinfarkt |
| Analogie werden Sie einen hohen Cholesterinspiegel oder Bluthochdruck in einzelnen Wochen, Monaten, vielleicht sogar Jahren dokumentieren, bevor sie wahrscheinlich auftreten |
| Herzstillstand und deshalb wird beim Arztbesuch Blut abgenommen. Da haben wir diese gut entwickelten Biomarker wie Blutzucker und Cholesterin |
| für Vermutungen über Ihre zukünftige Gesundheit. Sie werden es dir nicht sagen können, du kennst den Tag, an dem du in den Eimer treten wirst, aber diese sind |
| Biomarker und Analyten mit hoher Vorhersagekraft in Bezug auf Ihren zukünftigen Gesundheitsprospekt. So |
| Cholesterin ist kein besonders guter Biomarker für Korallen, aber andere Dinge können es sein, und so nehmen wir bei NOAA diesen Multi- |
| Wir nennen es Multi-Omics-Ansatz, bei dem wir uns all die verschiedenen Moleküle ansehen, die von unseren interessierenden Organismen, in meinem Fall Korallen, synthetisiert werden, um herauszufinden, welche davon in Frage kommen |
| einen Zustand von Stress oder Belastbarkeit widerspiegeln. Ich habe eigentlich in der Welt der Genexpression angefangen, also der Messenger-RNAs. |
| Aber vor kurzem bin ich irgendwie in die Proteomforschung umgestiegen, nur weil Proteine eigentlich die Arbeit in den Zellen verrichten. So |
| oft sieht man keine starke Korrelation zwischen der mRNA-Expression und den Proteinspiegeln. |
| mRNAs könnten immer noch wirklich gute Gesundheitsdiagnostik-Biomarker sein, aber sie werden für den Mechanismus nicht allzu nützlich sein. Als Physiologe möchte ich haben |
| meinen Kuchen und esse ihn auch, deshalb möchte ich wissen, was in meinen Korallenzellen passiert, wie die Korallenzellen auf hohe Temperaturen reagieren, welche Proteine an der Thermoakklimatisierung beteiligt sind. |
| Dies sind die Fragen, die mit der sogenannten Proteomik beantwortet werden können, der Zusammenstellung aller Proteine in einer Probe. |
| Sie erhalten also die mechanistischen Daten, aber Sie können diese Proteine auch als gesundheitsinformative Biomarker verwenden. Dies ist also eine Art meiner Folie, auf der ich versuche, 20 Jahre Forschung auf einer einzigen Folie zu verdichten, nur um alle auf den neuesten Stand zu bringen. |
| Bestimmung der optimalen Suite von Analyten. Also habe ich gerade über die Proteine gesprochen. Denke ich, dass Proteine das Ende aller sind und es nie besser sein wird, sie in einer Koralle zu messen? |
| Und deshalb habe ich den Scheck hier platziert - absolut nicht. Und Sie werden später im Vortrag sehen, dass es tatsächlich Probleme mit der Verwendung von Proteinen gibt, um gesundheitliche Schlussfolgerungen zu ziehen. Es gibt wahrscheinlich etwas Besseres da draußen, also ist dies noch in Arbeit. |
| Leider sind Korallen keine Modellorganismen, daher wollte ich für all diese Dinge messen, musste ich jahrelang die Methodik selbst entwickeln. Molekulare Benchwork, insbesondere. |
| Sie möchten jede Art von Analyten verwenden, sei es ein Gen, ein Protein oder ein Lipid, als Biomarker müssen Sie die natürlichen Variationsquellen berücksichtigen. |
| Und das sind Dinge wie der Lichtzyklus. Da Korallen also photosynthetische Dinoflagellaten in ihren Zellen haben |
| Sie zeigen große physiologische Schwankungen über den Hell-Dunkel-Zyklus, über den Gezeitenzyklus, über die Jahreszeiten hinweg, das sind irgendwie nicht sexy, aber irgendwie notwendige Übel |
| Projekte, die Sie durchführen müssen, um letztendlich zur Modellierung der Korallengesundheit zu gelangen. Wenn Sie erst einmal verstehen, wie die Korallen ihren Alltag gestalten, dann tun Sie es |
| diese Umweltherausforderungsstudien, in denen Sie Korallen Stressoren aussetzen |
| oder oder im Labor oder Sie betrachten Stressorregime über Umweltgradienten im Feld. |
| Und genau das hat das Korallenfeld als Ganzes am besten gemacht. Es gibt Tausende von Artikeln über die Umweltphysiologie von Korallen und ich werde später in diesem Vortrag ein wenig über ein solches Beispiel sprechen. |
| Aber wo wir stecken geblieben sind und Sie gerade keine Arbeit sehen, ist diese Idee, die ich auf die Idee gebracht habe, Korallengesundheitsdaten zu verwenden, um tatsächlich prädiktive Modelle der Stressanfälligkeit von Korallen zu generieren in. |
| Und ich denke, das liegt daran, dass die meisten Physiologen und Molekularbiologen viel besser mit der beschreibenden Seite der Dinge vertraut sind, also mit dem, was im sterbenden Organismus passiert. |
| Dies soll diese Art von Forschung nicht herabsetzen, es ist so ziemlich das, was meine bisherige Karriere ausmachte. |
| Es ist einfacher, diese Art von Papieren zu veröffentlichen. Halten Sie die Tanktemperatur des Korallenriffs hoch und sehen Sie sich den Proteingehalt an. Ich habe 10 Artikel dazu veröffentlicht, und Sie müssen diese Art von Arbeit machen, um das zu erreichen |
| dieser prädiktive Ansatz. Aber ich tue es, abgesehen davon, dass ich diese Veränderung für mich persönlich vornehmen möchte, von so etwas zu sein |
| Bestatter, der effektiv Nachrufe über Korallen schreibt, im Wesentlichen, was diese Papiere sind, sie generieren nützliche Daten, aber sie tun den Korallen nichts Gutes. |
| Und wir nehmen die Daten, die wir aus diesen von Natur aus beschreibenden Projekten erhalten haben, und verwenden sie in einer vorausschauenden Kapazität, versuchen es herauszufinden |
| welche Korallen die Gewinner und welche die Verlierer des Klimawandels sein werden. Wenn Sie also vom Bestatter sind, kennen Sie den Tierarzt oder den Versicherungsmathematiker, den ich zuvor erwähnt habe. |
| Und ich möchte euch nicht den Eindruck erwecken, dass ich das bin, ihr wisst das erstaunlich |
| Modellbauer. Das ist etwas, was ich mir wirklich selbst beigebracht und spontan aufgegriffen habe, aber ich schreibe einen Großteil des Erfolgs darin zu und mache diesen nahtlosen Übergang von eher beschreibenden zu vorhersagenden Dingen |
| dies wird von JMP vorangetrieben, weil es mir zum Beispiel durch meine Vertrautheit mit der Fit Model-Plattform wirklich leichter gemacht hat |
| Um diese Beschreibung zum Vorhersageübergang zu machen, so wäre zum Beispiel das Beispiel auf der linken Seite, was ich in meiner gesamten Karriere bis vor etwa einem oder zwei Jahren getan hätte. |
| Sie sehen, diese Korallenproteine in der y-Box. Dies sind die esoterischen Zugangsnummern, bei denen Sie nicht darauf achten müssen, was sie bedeuten, sie wissen nur, dass es sich um Proteine handelt. |
| Konstruieren Sie Modelleffekte, die die Dinge zeigen, die mich interessieren würden, Temperatur, Genotyp der Korallen, wann sie beprobt wurden, Dinge dieser Art, und Sie können ein schönes Papier veröffentlichen |
| wenn man sich solche Datensätze anschaut. Was ich jetzt mache, ist, dass ich im Grunde auf den Kopf drehe, dass ich all diese Proteine nehme und sie in das Konstruktmodell verschiebe |
| Box, neben den experimentellen und/oder Umweltdaten, aber was wird in der y |
| wird das sein, was ich hier die Anfälligkeit für Korallenbleiche nenne. Ich gebe ihm später einen anderen Namen, aber die Idee ist dieselbe. Es ist die Wahrscheinlichkeit, dass eine Koralle bleichen wird. |
| Ich denke, JMP hat mir wirklich geholfen, diesen Übergang von rein beschreibenden Dingen zu einer Art nasser und prädiktiver Biologie zu schaffen. |
| Daher möchte ich ein wenig der Beschreibungen zusammenfassen und einige meiner Tools in JMP Pro vorstellen |
| Paket, von dem ich ein großer Fan bin. Also werde ich mit einem kleinen Datensatz herumspielen, den wir von dieser Koralle hier haben - Orbicella faveolata - sie ist eine der |
| eine der widerstandsfähigeren Korallen in den Florida Keys, daher sind die Auswirkungen des Klimawandels so schlimm, dass wir nicht den Luxus haben, unbedingt mit allen Korallen zu arbeiten, also müssen Sie im Grunde mit denen arbeiten, die von Natur aus schon ein wenig sind bisschen stärker. |
| Also nahmen wir Korallen von verschiedenen Riffen, setzten sie unterschiedlichen Temperaturen und unterschiedlichen Zeiten aus und schauten uns ihre Proteinkonzentrationen an, weil wir eine Vorstellung davon haben müssen, was Biomarker sein könnten, die uns beim Modellbau nützlich sein könnten. |
| Wie wirkt sich die Temperatur auf das Proteom dieser Koralle aus? |
| ansprechen möchte, daher ist dies sehr ähnlich dem, was ich zuvor gezeigt hätte. Dies ist meine Modellbox, ich mache viele univariate Dinge, bei denen ich versuche herauszufinden, welche Proteine sind |
| am stärksten von der Temperatur beeinflusst, von der Riffseite, von Dingen dieser Art. Ich mache viel multivariate Arbeit - Hauptkomponentenanalyse, mehrdimensionale Skalierung. |
| Suchen Sie nach Beziehungen zwischen Stichproben, untersuchen Sie multivariate Behandlungseffekte und wir werden uns hier in einer Sekunde einiges davon ansehen. Also, was ich letztes Jahr gezeigt und seitdem veröffentlicht habe, ist ein multidimensionaler Skalierungsplot, der erstellt wurde |
| in der multivariaten Plattform JMP Pro 16 - eigentlich wäre das 15 gewesen, aber alles, was ich Ihnen hier zeigen möchte, verzetteln Sie sich nicht in den Details. Und ich entschuldige mich, wenn Sie farbenblind sind. |
| Aber das Grün, die unteren drei Proben auf der rechten Seite, sind Kontrollkorallen, also haben sie die Kontrolltemperatur. Die drei ganz oben sind |
| bei 32 Grad, was für die meisten Korallen ein Todesurteil ist. Und Sie können sehen, dass ihre Proteome, also ihre Proteinprofile, nach mehreren Wochen der Exposition stabiler werden, und das ist wichtig. |
| Sie müssen wissen, dass es Auswirkungen der Temperatur auf das Proteom gibt, bevor Sie irgendein Vorhersagemodell erstellen. |
| Diese Daten bezogen sich auf Anwesenheitsabwesenheitsdaten. Ob also ein Protein da war oder nicht und es waren ungefähr sieben oder 800 Proteine. |
| Seitdem hat sich die Methodik verbessert, das ist also eine gute Sache an der Arbeit in der Molekularbiologie, die Methoden werden immer besser. |
| Also nahm ich die gleichen Proben, aber anstatt sieben oder 800 Proteine als Anwesenheitsabwesenheit zu messen, nahm ich eine Untergruppe von 86. |
| Aber die Daten sind jetzt vollständig quantitativ. Also ich habe dich fast zehnfach kennengelernt |
| weniger Proteine, aber es gibt eine viel höhere Auflösung in Bezug auf die Konzentration, so dass der Datensatz, mit dem ich jetzt herumspiele, nur 86 Proteine enthält. So |
| Dies ist eine typische Verteilung, wie diese Proteine aussehen. Sie sind nie normalverteilt, sie sind immer verzerrt, daher schränkt mich dies in Bezug auf die Verwendung ausschließlich parametrischer Ansätze ein, aber das ist kein Problem |
| mit JMP. |
| Kommen wir also zu einer JMP-Tabelle. |
| Dies ist also der erste, den ich Ihnen zeigen möchte. Sie haben im Grunde die beiden Funktionen dieser Tabelle, auf die Sie sich wirklich konzentrieren sollten |
| seine weite Natur. Proteomik ist also teuer. 200 Dollar pro Probe, mein Budget ist begrenzt, in diesem speziellen Experiment hatte ich nur 20 Proben. |
| Aber ich habe 86 Proteine. Das bedeutet, dass keine typische multivariate ANOVA durchgeführt werden kann, um nach Behandlungseffekten zu suchen, aber das bedeutet nicht |
| dass ich keine nützliche multivariate Analyse durchführen kann. Ein cleverer Ansatz, den ich von den JMP-Entwicklern bekommen habe, besteht darin, meine traditionelle mehrdimensionale Skalierung durchzuführen. Hier sind also meine 86 Proteine, die dann umgewandelt werden. Ich werde sie hier aufstellen. |
| Und ich weiß, nachdem ich dies zuvor getan habe, dass mir vier Dimensionen eine ziemlich gute Lösung bieten werden. |
| Hier ist also das multidimensionale Skalierungsdiagramm, dies sind die verschiedenen Schicksale meiner Probe, also gesunde Kontrollen, aktives Bleichen, wir werden später mehr darauf eingehen. |
| Aber ich möchte hier auf Stress herabschauen, ich sehe okay, es wird ein bisschen hoch, normalerweise wie unter Punkt eins. |
| Ich könnte den Stress noch verringern, indem ich die Anzahl der Dimensionen erhöhe, aber ich denke, vier Dimensionen werden in Ordnung sein, also was ich tun werde |
| Ich werde diese Koordinaten tatsächlich speichern. Ich könnte die Ähnlichkeitsmatrix auch speichern, weil mich die Ähnlichkeit zwischen diesen Beispielen wirklich mehr interessiert, also werde ich diese nehmen |
| und sie werden jetzt meine (???) sein, also habe ich jetzt eine Situation, in der ich weniger y als Stichproben habe, also kann ich eine traditionelle multivariate ANOVA durchführen. |
| Und mein Modelleffekt, das möchte ich haben. CHD-Labor, was bedeutet das? Das ist die Korallengesundheitsbezeichnung, also ob die Koralle widerstandsfähig oder gestresst war oder nicht. |
| Also hoppla. |
| Das ist also BLR, das bedeutet bleichbeständig, ich werde diesen Begriff während des gesamten Vortrags verwenden. BLS, bleichanfällig, und dies betrachtet ein Diagramm dieser vier Dimensionen für diese beiden Gruppierungen von Proben, daher werde ich eine multivariate ANOVA ausführen. |
| Und ich sehe eine marginale Auswirkung des Gesundheitszustands, und das ist wieder etwas, das Sie wissen möchten. |
| Wenn diese bleichresistenten Korallen ein deutlich anderes Proteom haben als die bleichempfindlichen Korallen. Es ist also nicht stark signifikant, ist irgendwie an der Grenze, aber |
| bei einem solchen umweltdatensatz würde ich das gerne in einer publikation berichten. Eine andere Sache, die Sie wahrscheinlich besser machen können, ist, dieselben vier Koordinaten zu nehmen |
| Die MANOVA wird mit einem kleinen Datensatz, einem kleinen, breiten Datensatz wie diesem, bei dem Sie eine Reihe verschiedener Umgebungsparameter haben, knifflig, also werde ich stattdessen die Partial Least Squares-Plattform verwenden, die ich bin großer Fan von. |
| Und ich werde meine experimentellen Daten nehmen, das sind Dinge wie die Herkunft der Koralle, die Temperatur, der sie ausgesetzt war, der Genotyp und ich werde eine Reaktionsoberfläche erstellen. |
| Und was läuft dann. |
| Ich werde den KFold auf vier reduzieren, nur weil der Datensatz so klein ist. |
| Und das ist nicht genau die Ausgabe, die ich wollte, ich glaube, ich muss etwas anderes eingefügt haben, aber das ist okay, also habe ich das Skript gespeichert, das Sie eigentlich zeigen möchten. |
| Ist hier und wirklich bin ich nicht einmal allzu besorgt über die Anzahl der Faktoren. |
| Sie konnten hier sehen, ich habe drei ausgewählt. |
| Wirklich, ich möchte Ihnen nur Folgendes zeigen: Es sieht sehr chaotisch und unordentlich aus, aber dies ist als Korrelationsladediagramm bekannt, und ich denke, dies ist im gesamten JMP Pro-Paket wirklich ein unbesungenes, nicht ausreichend genutztes Werkzeug. |
| Nur weil Sie von dieser Zahl profitieren können, zeigt dies, wo meine Proben in Bezug aufeinander ausfallen, dann kann ich meine Umweltfaktoren, Genotyp und Temperaturzeit am Standort überlagern. |
| In diesem Fall verwende ich die Koordinaten, damit die y's schwieriger zu interpretieren sind, aber ich hätte dies auch mit den Rohdaten tun können, und dann könntest du wirklich anfangen zu schauen, wie |
| Ihre Analyten, Ihre Umgebungsvariablen und Ihre Proben sind alle Arten von Netzen, und ich denke, dies ist ein wirklich mächtiges Erkundungswerkzeug, das einigen von Ihnen da draußen vielleicht weniger vertraut ist. |
| Das ist also eines meiner bevorzugten multivariaten Beschreibungstools, das ich gerne im JMP Pro-Paket verwende. Das waren also alles experimentelle Daten, also während wir diese Experimente am Laufen hatten |
| Diese Korallen sind meine Patienten. Sie sind sitzend. Ich weiß genau, wo ich sie am Riff finden kann. |
| Ich kann sie zu verschiedenen Jahreszeiten probieren. Ich nehme winzige kleine Biopsien, damit ihre Gesundheit nicht zu sehr beeinträchtigt wird. |
| Also habe ich diese Korallenproben durch Raum und Zeit und ich weiß, wann sie bleichen, |
| wo sie bleichen, welche gebleicht und welche nicht. Jetzt kann ich durch das Archiv in der Zeit zurückgehen und mir Korallen im Hindcast anschauen |
| die noch nicht gebleicht sind, und versuche zu sehen, ob ich Vorhersagen darüber machen kann, welche es taten und welche nicht. |
| Um Ihnen also ein wenig mehr Informationen über die Standorte zu geben, die es hier unten in den oberen Florida Keys gibt, haben wir zwei Küstenstandorte, The Rocks und Cheeca Rocks, zwei Offshore-Standorte Little Conch und Crocker Reef. |
| Und es ist wichtig zu wissen, dass die küstennahen Riffe tendenziell viel robuster sind, man sieht immer noch große gesunde Korallen nicht überall, aber an einigen Stellen. |
| Offshore haben Sie es mit dieser kleinen Presse zu tun, also haben wir vor Ort einen schönen Grad an Widerstandsfähigkeit. |
| Dies wird wichtig für den Modellbau sein, wenn Sie Ihre Modelle nicht nur mit starken oder ausschließlich mit schwachen Korallen bauen oder testen möchten, sondern eine Mischung aus beidem haben möchten. |
| Dies ist nur ein kurzer Graph Builder-Plot, den ich zusammengestellt habe und der sich die Farbwerte ansieht, also möchten Sie eine Fünf sein. Fünf bedeutet im Grunde, dass Sie völlig gesund sind. |
| Null bedeutet, dass du ganz weiß bist und kurz davor bist zu sterben. In Wirklichkeit wird es zwischen drei und vier ziemlich stressig. So seht ihr hier im August |
| Dies ist mitten in einem Bleichereignis, wir haben an diesen vier Standorten einige ziemliche Marktbleichungen, sogar die widerstandsfähigeren Küstenstandorte wurden in gewissem Maße gebleicht. |
| Aber dann haben sie sich im Oktober erholt und im Dezember haben sie sich erholt, aber Sie sehen diese Art von anomalem Verhalten und ich denke, dies wird durch eine Krankheit verursacht. |
| Das ist also eine Art von meinem Jargony-Korallengesundheitsbezeichnung, die ich zuvor erwähnt habe. |
| Das ist im Grunde genommen, Sie wissen, dass ich dies letztendlich haben möchte oder schließlich eine kontinuierliche Variable sein möchte, vielleicht eine Eins bis 10. |
| Aber im Moment versuchen wir, eine von im Wesentlichen drei Kategorien vorherzusagen. Sie sind entweder bleichbelastbar oder resistent, Sie sind bleichanfällig oder Sie befinden sich in der Mittelstufe. Die Bleichbeständigkeit wird also diese grüne Linie oben sein, Ihr Farbwert ändert sich nicht wirklich |
| im Verlauf des Bleichvorgangs. Dies ist ein weiteres Diagramm von Graph Builder, das die Temperatur in der unteren Hälfte betrachtet. |
| Eine Zwischenkoralle wird also ein wenig bleichen, aber dann erholt sie sich. |
| Der für das Bleichen anfällige wird entweder deutlich bleichen und sich erholen oder in einigen Fällen und kann nicht alles erholen. Dies sind also im Wesentlichen die drei Phänotypen, die das Y- und mein-Modell sein werden. |
| Und das ist konstruktionsbedingt verworren, keine Sorge, das zeigt im Grunde die verschiedenen Wege, die Sie letztendlich durch den Modellbauprozess gehen können. Also links |
| Sie sehen, welche Daten Sie zum Trainieren und Validieren des Modells verwenden werden. |
| Das Modell selbst, was werden Sie verwenden, um das Modell zu testen, und dann, was Sie letztendlich vorhersagen möchten. Wenn Sie also nur Laborkorallendaten verwenden |
| um ein Vorhersagemodell zu erstellen, in dem Sie es mit weiteren Labordaten testen, |
| Das gibt Ihnen die Möglichkeit, die Gesundheit von Korallen im Labor vorherzusagen, aber das ist nicht wirklich das, was wir suchen. Ich meine, das ist in Ordnung für die Veröffentlichung, aber wir wollen es wissen, wir wollen vorhersagen können, was auf dem Feld vor sich geht. |
| Aber dann stoßen Sie auf diese Frage, wie, wie finde ich es, Labordaten zu verwenden, um ein Vorhersagemodell zu erstellen? |
| Das ist der Versuch, vorherzusagen, was im Feld vor sich geht. Sie wissen, dass es immer eine heikle Angelegenheit sein wird, diese Labordaten zu verwenden, um Vorhersagen darüber zu treffen |
| eingeschränktes Feld beteiligt. Aber wir werden es trotzdem versuchen. Auch hier wird diese Koloniegesundheitsbezeichnung als y verwendet. |
| Die Prädiktoren werden, wie ich bereits erwähnt habe, letztendlich mehr als nur die Proteine umfassen, aber der Einfachheit halber werden wir heute die Proteine verwenden. Und das ist |
| Mit JMP Pro 16.1 habe ich das XG-Boost-Add-In, das mir sehr gefällt und das ich wirklich empfehlen kann. Dies ist eher eine Anmerkung für mich selbst, aber ich möchte eine wichtige Sache erwähnen, und es wird zu |
| Ein großer Nachteil der Proteomik und sie ist ihrer Natur nach stochastisch. Denken Sie also daran, dass ich in meinen Laborproben 86 Proteine sequenziert habe. Das sind also die, die ich verwenden möchte und mein Vorhersagemodell. |
| Als ich rausging und Proteome und meine Feldproben gemessen habe, bekam ich diese 86 Proteine nicht, sondern einen völlig anderen Satz von Proteinen. |
| Also musste ich versuchen herauszufinden, welche Proteine im Wesentlichen gefunden wurden und alle meine Proben, also hat sich das dramatisch reduziert. |
| Die Anzahl der Proteine, die ich verwenden konnte, ging von 86 auf 31 bis auf fünf Proteine zurück, und das beunruhigte mich, weil ich wirklich nicht sicher war, ob fünf Proteine ausreichen würden, um mir irgendeine Art von Vorhersagekraft zu geben, aber lass uns sehen. |
| Der Datensatz ist hier also |
| Im Grunde genommen habe ich eine Teilmenge von 31 Proteinen genommen, die in allen meinen Feldproben gefunden wurden, aber was ich heute tun möchte, ist, dass ich mich wirklich nur auf die Proteine von den Korallen konzentrieren möchte, die ich im Juli beprobt habe |
| 2019. Ich möchte diese Korallenproben nur wissen, weil dies vor dem Bleichereignis ist. Ich möchte wissen, ob ich in diesen Korallen etwas entdecken kann, bevor sie bleichen? |
| Das hat meine 31 auf fünf gesenkt, also werde ich versuchen, ein Vorhersagemodell mit diesen fünf Proteinen zu erstellen. Und ich werde meine neue Lieblingsfunktion von JMP Pro verwenden, die als Model-Screening bekannt ist, weil ich damit testen kann |
| mehrere verschiedene Modelle parallel. Also werde ich hier meine Korallengesundheitsbezeichnung für das Labor eintragen. Ich werde meine fünf Proteine hier platzieren. |
| Ich werde all diesen verschiedenen Optionen eine Chance geben, wissen Sie, was ich eigentlich nicht auf diesem Computer habe den XG-Boost installiert, aber das ist okay, ich denke, wir können, |
| wird noch ein anständiges Modell finden. Ich werde eine Kfold-Kreuzvalidierung von fünf verwenden. Ich möchte einige dieser Optionen hier. |
| Und mal sehen, was wir bekommen. |
| Es dauert einen Moment, bis dies ausgeführt wird, da 20 verschiedene Modelle parallel überprüft werden, wobei all diese verschiedenen Fakultätskombinationen verwendet werden, und wir haben hier einige Diagnosedaten, aber ich möchte gleich zu den Validierungssätzen kommen. |
| Sie werden hier also im Wesentlichen eingeordnet, sodass wir ein neuronales verstärktes Modell haben, das gut zu funktionieren scheint. Da mir die Genauigkeit am Herzen liegt, tendiere ich dazu, die Fehlklassifizierungsrate anzuziehen. |
| Wir haben ein verallgemeinertes Regressionsmodell, lassen Sie uns das überprüfen, damit ich es auswähle. Es sieht ziemlich gut aus. |
| Ich werde es laufen lassen. |
| Sie sehen hier alle Diagnosen, ich möchte mir ein bisschen Zeit nehmen |
| um sich den Profiler anzusehen |
| denn das wird es mir sagen |
| welche Proteine am meisten beitragen. |
| Also, was ich vorhin gesagt hatte, entschuldige mich, ich muss es jetzt zurücksetzen. |
| Ich habe normalerweise den Wunsch, eine meiner Behandlungen zu maximieren, sei es das Bleichen anfällig oder das Bleichen belastbar. Dann kann ich sagen, hey, zeig mir, was es braucht, um eine bleichbeständige Koralle zu sein, also werde ich die Bleichempfindlichkeit tatsächlich minimieren |
| und |
| Nun, was es mir nur zeigt, zeige mir eine Option. Ich denke, weißt du was, es ist schon so eingestellt, also das ist in Ordnung |
| So |
| es zeigt mir in diesem Fall |
| wie der Anteil der Proben in Bezug auf die Bleichempfindlichkeit ausfällt, wenn ich die Konzentrationen dieser Proteine änderte, und dies könnte für die Dinge nützlich sein |
| wie Gentechnik, wenn Sie versuchen wollen, die Proteine zu finden, die sein werden |
| am meisten an der Widerstandsfähigkeit von Korallen beteiligt. Sie werden mit dem Profiler herumspielen wollen, aber heute interessieren mich eigentlich die Vorhersagen selbst, also werde ich die Vorhersageformel hier veröffentlichen. |
| Du wirst es bemerken |
| eines der Proteine fiel ab, sodass eines davon für den eigentlichen Modellbau nicht geeignet war. |
| Und das habe ich nur in den letzten zwei oder drei Tagen gemacht, ob Sie es glauben oder nicht. Also habe ich meine Juli-Korallen in dieser Datentabelle, und ich möchte vergleichen. |
| Ich möchte die Vorhersagen sehen, die es aus dieser Datentabelle macht. Sehen wir uns also an, was es auf der Grundlage dieses verallgemeinerten Regressionsmodells erraten hat. Und ich werde hier nur schnell durchgehen und Ihnen sagen, weil es nur 12 Samples sind, ob die Vermutung richtig oder falsch war oder nicht, also das ist |
| rechts. Entschuldigung, das r funktioniert auf diesem Computer nicht, ob Sie es glauben oder nicht, das ist richtig. |
| Rechts. |
| Rechts. |
| Ja, es gibt definitiv einen einfacheren Weg, dies zu tun, aber weil das falsch ist. |
| Stimmt, also jetzt funktioniert es wieder richtig. |
| Rechts. |
| Richtig und richtig. |
| Also in dieser Teilmenge von 12 Proben, die dieses für Protein verwenden, generalisiertes Regressionsmodell. |
| Es hat die Bleichwahrscheinlichkeit bei 11 von 12 Proben richtig gemacht, was eigentlich wirklich cool ist, ich meine, ich habe die Simulation immer wieder auf verschiedene Weise ausgeführt, das ist tatsächlich |
| besser als das, was ich normalerweise geschlagen habe, also sind das immer 92 93%, das ist wirklich aufregend, vor allem, weil das nur für Proteine gilt. So |
| Lassen Sie uns bereits darüber gesprochen haben, also ja, mein Durchschnitt bei dieser Art von Simulation liegt bei einer Genauigkeit von 80 bis 90 %. |
| Was für mich unglaublich spannend ist. Für einen Arzt wäre das eigentlich schrecklich. Wenn du nur Recht hast |
| Sie wissen, in Bezug auf die Aussicht auf einen Herzstillstand und 80 % Ihrer Patienten wäre das ein großer Misserfolg, aber ich denke |
| Angesichts der Tatsache, dass dies für Korallen etwas neu ist, bin ich mit einer Genauigkeit von 80 bis 90% in Ordnung. Und das habe ich nicht erwähnt |
| diese Untergruppe von fünf Proteinen, die dann auf vier reduziert wurde, betrachtete nur die Wirtskoralle. Ich habe die Symbiontenproteine entfernt, weil ich diese Daten buchstäblich erst vor ein paar Wochen bekommen habe. |
| Wenn ich diese Symbiontenproteine hinzufüge, denke ich, dass die Genauigkeit nur zunehmen wird, und ich erinnere mich auch daran. |
| Ich habe Labordaten verwendet, um Vorhersagen über das Verhalten von Feldkorallen zu treffen. Sie würden also nicht erwarten, dass es 100% genau ist. Was ich hätte tun sollen und was ich tun werde, wahrscheinlich innerhalb weniger Stunden nach Beendigung dieses Gesprächs, |
| Ich habe alle Felddaten. Ich habe alle Labordaten. Ich kann diese beiden Datensätze für das Training und die Validierung verwenden. |
| Erstellen Sie ein Modell, in dem ich das Verhalten von Feldkorallen vorhersage. Und ich bin zuversichtlich, dass die Genauigkeit mit diesem Ansatz nur zunehmen wird. Sie könnten argumentieren, |
| Warum wollen Sie die Laborkorallendaten überhaupt verwenden, wenn Sie diesen Felddatensatz haben? Und wissen Sie, ich denke, das könnte ein sehr gültiger Punkt sein. |
| Aus biologischer Sicht wissen Sie, dass die tatsächliche Natur dieser Proteine für mich unglaublich interessant ist und ich erst gestern Abend entdeckt habe, was sie waren. |
| Die Zeit wird knapp, also werde ich nicht darauf eingehen, aber es genügt zu sagen, dass das auch unglaublich interessant sein wird, das wir ausschöpfen können. Einer von ihnen ist weiterentwickelt und Beutefang, was meiner Meinung nach super cool sein kann |
| versuchen, einen Mechanismus zu entwickeln. |
| Das heißt, dies sind wirklich kleine Datensätze, das sind Dutzende von Stichproben. Also glaube ich, dass ich den weltbesten Stresstest für Korallen gemacht habe? |
| Nein, dies ist noch in Arbeit und es müssen noch andere methodische Fragen geklärt werden, aber letztendlich möchte ich diese Art von Stress entwickeln |
| testen, damit wir rausgehen und das machen können, was ich Korallenriff-Triage nenne. Ich könnte meine kleinen Proben nehmen |
| meine proteomischen oder anderen molekularen Analysen durchführen, die Daten in JMP eingeben, |
| spuckt diese Resilienz-Vermutungen aus und ich sage dem Manager, dass das Riff hier in wirklich gutem Zustand zu sein scheint, und lass es für den Moment sein, weißt du, behalte es im Auge. |
| Bei diesem hier drüben wurden alle Korallen von meinem Modell als bleichanfällig eingestuft. Wenn Sie etwas tun können, um diese Korallen zu mildern oder ihnen eine Chance zu geben - reinigen Sie die Wasserqualität, bändigen Sie |
| Überfischung - das sind diejenigen, bei denen Sie meiner Meinung nach Ihre Bemühungen abwägen sollten. Das ist es also, was ich mit solchen Datensätzen erreichen möchte. Natürlich müssen die Datensätze wachsen. |
| Ich möchte sie mit diesen temperaturbasierten Modellen vergleichen, die es gibt, obwohl die Skala von Natur aus anders ist. |
| Und ich möchte wirklich nur in der Lage sein, entweder diese Art von Bild oder nur eine Karte zu haben, auf der ich nur sage, dass hier die schlechten Stellen hier die guten Stellen sind. |
| Ich werde die ganze Drecksarbeit machen, ich möchte in der Lage sein, dies zu etwas zu destillieren, das ein Manager oder Laie leicht verdauen kann, und ich denke, wenn die Knicke ausgearbeitet sind und wir ein bisschen mehr haben, weißt du es größer Datensätze, |
| mehr Korallenarten einbeziehen, die geografische Reichweite erweitern, wir könnten wirklich loslegen und diesen Ansatz zur Vorhersage der Korallengesundheit nutzen |
| wissen Sie, als Entscheidungshilfe. Also nicht nur für die Überwachung, sondern auch für die Suche nach widerstandsfähigen Genotypen, die für die Korallenzucht zur Wiederherstellung nützlich sein könnten. |
| Sie könnten diesen Ansatz auch verwenden, um den Erfolg von Minderungsprojekten und ähnlichen Dingen zu verfolgen. Ich denke, es gibt viel Potenzial für diese Art von |
| Voraussagender Modellierungsansatz für die Korallengesundheit für dieses proaktivere Meeresmanagement, und ich hoffe, |
| Dies können wir in den kommenden Jahren an der NOAA, University of Miami, weiter ausbauen, zumal diese Ökosysteme immer gefährdeter werden. |
| Daher stehe ich gerne für Fragen zur Verfügung. Ich bin noch einmal Ich möchte erwähnen, dass ich kein ausgebildeter Modellbauer bin, also auf jeden Fall willkommen |
| irgendwelche Vorschläge. Verstehe das alles nicht als Dogma, du weißt, wenn es eine ungeheuerliche Fehlinterpretation von Daten oder ähnliches gibt, wirst du meine Gefühle nicht verletzen und ich freue mich auf jeden Fall über Fragen oder Feedback. |
| Damit beende ich meinen Vortrag und freue mich, von Ihnen zu hören. Vielen Dank. |
