Abschrift
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| Hallo zusammen, mein Name ist Anderson Mayfield und ich bin Assistenzwissenschaftler am Cooperative Institute Marine and Atmospheric Studies der University of Miami. |
| Ich arbeite tatsächlich gegenüber dem Meereslabor der Universität von Miami, dem Atlantic Oceanographic and Meteorological Laboratory der NOAA, als Teil ihres Korallenprogramms. |
| Heute werde ich mit Ihnen über einige der Forschungsarbeiten sprechen, an denen ich fast während meiner gesamten Karriere gearbeitet habe und die versucht haben, Werkzeuge zur Vorhersage des Schicksals von Riffkorallen zu entwickeln. |
| Das ist 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 noch nicht gehört haben oder selbst wenn Sie es gehört haben |
| Sie erinnern sich vielleicht nicht an alles, es ist völlig in Ordnung. Ich werde Ihnen geben, dass ich die Bühne für die Forschung bereiten werde, die ich mache. |
| Sprechen Sie über einige Probleme mit Korallenriffen und geben Sie einen kleinen Rückblick darauf, wo ich letztes Jahr war. |
| Wirklich aufregend, nicht wahrscheinlich zwei Monate nach dem letztjährigen Discovery Summit-Vortrag gelang mir eine Art großer Durchbruch in meiner Vorhersagemodellierung für Korallen |
| Fortschritt, und das lag größtenteils an einigen der neuen Funktionen und JMP Pro, also werde ich heute diese Art von druckfrischen Daten teilen. |
| Und das bringt uns zu dieser Idee: Können wir das Schicksal einzelner Korallenkolonien vorhersagen? |
| Das Schicksal eines Korallenriffs, also der gesamten Korallensammlung, vorherzusagen, ist eigentlich einfacher, weil 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 photosynthetisieren wie eine Pflanze und sie verlagern sich |
| die Energie, die sie an ihren Korallenwirt produzieren. Das Problem ist, wenn das Wasser zu heiß wird, beeinträchtigt dies ihre Fähigkeit, richtig Photosynthese zu betreiben. |
| Korallen verdauen sie entweder oder stoßen sie aus, das Endergebnis ist, dass die gleichen 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 bleichresistent sind, während andere bleichanfällig sind. |
| Was mich also meine ganze Karriere lang interessiert hat, ist, was diese Widerstandsfähigkeit antreibt, und können wir das tatsächlich vorhersagen? |
| Also vergleiche ich das mit einer Art Korallenversicherungsmathematiker. Können Sie mir eine Biopsie Ihrer Lieblingskoralle schicken und ich kann ein paar Analysen machen und sagen, hey, |
| Wissen Sie, diese Koralle hat noch sechs Monate zu leben, dieser wird Jahrzehnte lang gut gehen, das ist es, was ich versucht habe. |
| Denn die Art und Weise, wie wir die Korallengesundheit derzeit bewerten, ist rückwirkend. Wir gehen da raus und machen unsere Umfragen und wir quantifizieren im Grunde die Menge toter Korallen. |
| Dies sind also wichtige Daten, die gesammelt werden müssen, aber Sie haben diesen Korallen mit dieser Art von Ansatz keinen Gefallen getan. Das wäre analog |
| zu einem Arzt, der seinem Patienten sagte, der gerade einen Herzinfarkt hatte, hey, du hattest wirklich hohen Blutdruck, du weißt, dass der Patient das gerne gewusst hätte |
| Wochen, Monate, Jahre vorher, also hätten sie etwas Proaktives tun können – Medizin, Änderung des Lebensstils, Ernährung und Bewegung. So |
| Sie wissen, dass ich denke, dass es inakzeptabel ist, die Gesundheit von Menschen auf diese rückwirkende Weise zu beurteilen, also warum können wir diese Art von proaktiverem Ansatz nicht auch für Korallen haben? |
| Es gibt also Vorhersagewerkzeuge da draußen, und einige von ihnen wurden tatsächlich von NOAA entwickelt, tatsächlich wurden die meisten von ihnen von NOAA, meinem Arbeitgeber, entwickelt, die versuchen, etwas 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, sich auf die Temperatur als Prädiktor zu konzentrieren. |
| Das ist also ein Bericht der Vereinten Nationen, der dieses Jahr herauskam, aber viele der Autoren arbeiten bei der NOAA. Das sieht man sich an |
| das Jahr des Beginns dessen, was sie jährliche schwere Bleiche nennen. Dies ist also das Jahr, in dem die Bleiche jeden einzelnen Sommer beginnt. So |
| Korallen können sich von der Bleiche erholen, sie können neue Symbionten bekommen, sie können essen, |
| Sie können den Sturm bis zu einem gewissen Grad überstehen, aber wenn die Bleiche jedes Jahr beginnt, verlieren sie die Fähigkeit |
| zu erholen, deshalb ist das jährliche strenge Bleichjahr sozusagen das, was ich am Punkt ohne Wiederkehr anrufe. Das ist also ziemlich düster, weil Sie sehen können |
| Einige dieser Jahre in Rot, 2015, 2020, sind offensichtlich bereits vergangen, und dies ist ein Blick auf eine Karte von Südflorida, also befinden sich hier unsere Außenstellen. |
| Aber wir wissen, dass dies nicht wirklich 100% wahr ist. Ja, es gibt Riffe innerhalb dieser Pixel, die bereits jedes Jahr bleichen, aber es gibt viele andere, die dies nicht tun. |
| Eines meiner Ziele ist es also, die räumliche und zeitliche Auflösung dieser temperaturzentrischen Modelle zu verbessern, weil diese temperaturzentrischen Modelle |
| bedenke nicht, was da ist, sie überlegen nicht einmal, ob es dort überhaupt Korallen gibt oder nicht. Es geht nur um Temperaturmuster. |
| Sie berücksichtigen also nicht, ob es dort widerstandsfähige Arten gibt oder nicht, ob es widerstandsfähige Genotypen gibt, aber dann müssen wir rausgehen, sie sind ehrlich gesagt überhaupt nicht auf der Wahrheit gegründet. |
| Wir müssen da rausgehen und unsere ökologischen Untersuchungen durchführen, wir schauen uns den Korallenreichtum an, |
| Biomasse, Biodiversität, welche Arten von Korallenfeinden es da draußen gibt, bestimmte Arten von Makroalgen und Korallenavoren, aber selbst das ist meiner Meinung nach nicht genug, denn so ein Riff kann man haben |
| ist absolut mit Korallen ausgelegt, wie diese, die Sie hier in diesem Bild sehen. |
| Ein Ökologe könnte sogar sagen: „Hey, das sieht wirklich gesund aus, es gibt viele Korallen, das Wasser sieht ziemlich klar aus, es gibt nicht viele Algen, selbst für das geschulte Auge weißt du das |
| Ich 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 unkrautartig sind, sind sie diejenigen, die nicht viel Energie behalten |
| in den Tanks, wenn das Meerwasser steigt, daher diese inhärente Trennung zwischen Korallenreichtum und Gesundheit. |
| Aber wenn man darüber nachdenkt, ist das nicht so überraschend. Wir handhaben die menschliche Gesundheit nicht auf diese Weise. Ich gehe nicht durch die Innenstadt von Miami, wo ich wohne, und sage: „Hey, dieses Viertel hat eine Million Menschen. |
| Es ist zweimal gesünder als dieses Viertel hier drüben mit einer halben Million Menschen, ich meine, es könnte für einen Ökonomen gesünder sein. |
| Schaut man sich aber tatsächlich den Gesundheitszustand der Bewohner an, besteht möglicherweise kein Zusammenhang. Man könnte sagen, hey, diese größere Stadt hat |
| Sie kennen eine bessere Gesundheitsversorgung als eine kleine Stadt. In bestimmten Situationen kann es also einen Zusammenhang zwischen der Bevölkerungsdichte geben |
| und die menschliche Gesundheit, aber es gibt genauso viele Orte, an denen das nicht der Fall ist, wissen Sie. |
| In Gebieten mit höherer Bevölkerungsdichte gibt es zum Beispiel tendenziell mehr Kriminalität, daher ist es für mich verblüffend, dass wir das immer noch so handhaben |
| oder versuchen, Vermutungen über die Gesundheit von Meeresorganismen anzustellen, indem man einfach zählt, was da draußen ist. Ich finde |
| Du weißt, dass du das mit Menschen nicht machen würdest, und ich denke, wir können es besser machen. |
| Was ich wirklich tun möchte, ist nicht nur auf die Temperatur zu schauen. Die Temperatur wird entscheidend sein, um Hilfe zu verstehen, aber nicht isoliert. |
| Ebenso werden ökologische Faktoren, die Fülle von Organismen und die Biodiversität ebenfalls kritisch bewertet. Es wird Ihnen nichts über Beharrlichkeit und Langlebigkeit an und für sich erzählen. |
| Ich möchte diese Dinge einbeziehen, aber auch die physiologische und tatsächliche Gesundheit von Organismen in diesen Ökosystemen berücksichtigen |
| das ist ein sehr komplexes, verschlungenes Modell und ich habe noch nicht herausgefunden, wie es präsentiert wird oder wie es funktionieren wird |
| gerade im Moment, aber ich habe einige Ideen. Heute möchte ich mich wirklich auf das konzentrieren, was ich hier eingekreist habe, also einfach versuchen, die physiologischen Daten zu verwenden, um ein Vorhersagemodell zu erstellen, das vorhersagen kann, ob eine Koralle dem Bleichen widerstehen oder anfällig sein wird. |
| Und für diese Art von prädiktiven Analysen tendiere ich zur Molekularbiologie, weil man subzelluläre Verhaltensänderungen sehen sollte |
| die eine Art abweichende Physiologie widerspiegeln, bevor Sie mit bloßem Auge etwas nicht bemerken. Also zurück zu diesem Herzinfarkt |
| Analog werden Sie hohe Cholesterinwerte oder Bluthochdruck in einzelnen Wochen, Monaten, vielleicht sogar Jahren dokumentieren, bevor sie wahrscheinlich auftreten |
| Herzstillstand, und deshalb wird Blut abgenommen, wenn Sie zum Arzt gehen. 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 den Löffel abgeben wirst, aber diese sind es |
| Biomarker und Analyten, die eine hohe Vorhersagekraft in Bezug auf Ihren zukünftigen Gesundheitsprospekt haben. So |
| Cholesterin ist kein besonders guter Biomarker für Korallen, aber andere Dinge können es sein, und deshalb 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 es sein könnten |
| einen Stress- oder Resilienzzustand widerspiegeln. Ich habe eigentlich in der Welt der Genexpression angefangen, also den Boten-RNAs. |
| Aber vor kurzem bin ich irgendwie auf die Proteomik-Forschung 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 gesundheitsdiagnostische Biomarker sein, aber sie werden für den Mechanismus nicht allzu nützlich sein. Als Physiologe möchte ich haben |
| meinen Kuchen und esse ihn auch, also 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 Art von Fragen, die durch das, was wir Proteomik nennen, beantwortet werden können, d. h. die Zusammenstellung aller Proteine in einer Probe. |
| Sie erhalten also die mechanistischen Daten, aber Sie können diese Proteine auch als gesundheitsinformative Biomarker dienen lassen, also ist dies eine Art meiner Folie, auf der ich versuche, 20 Jahre Forschung auf einer einzigen Folie zusammenzufassen, nur um alle auf den neuesten Stand zu bringen. |
| Bestimmung der optimalen Suite von Analyten. Also habe ich nur über die Proteine gesprochen. Denke ich, dass Proteine das A und O sind und es nie besser sein wird, sie in einer Koralle zu messen? |
| Und deshalb habe ich hier den Haken gesetzt - 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, also musste ich für all diese Dinge, die ich messen wollte, Jahre damit verbringen, die Methodik selbst zu entwickeln. Molecular Benchwork, insbesondere. |
| Sie möchten jede Art von Analyt 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. Das liegt daran, dass Korallen photosynthetische Dinoflagellaten in ihren Zellen haben |
| Sie zeigen enorme Schwankungen in der Physiologie über den Licht-Dunkel-Zyklus, über den Gezeitenzyklus, über die Jahreszeiten hinweg, das ist eine Art nicht sexy, aber irgendwie notwendiges Übel |
| Projekte, die Sie durchführen müssen, um letztendlich zur Modellierung der Korallengesundheit zu gelangen. Sobald Sie verstehen, wie die Korallen in ihrem täglichen Leben leben, dann tun Sie es |
| Diese Umweltbelastungsstudien, bei denen Sie Korallen Stressoren aussetzen |
| oder oder im Labor oder Sie betrachten Stressorregime über Umweltgradienten hinweg im Feld. |
| Und das ist eigentlich das, was das Korallenfeld als Ganzes am besten gemacht hat. 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 feststecken und wo Sie im Moment keine Arbeit sehen, ist diese Idee, auf die ich gekommen bin, Korallengesundheitsdaten zu verwenden, um tatsächlich Vorhersagemodelle für die Anfälligkeit für Korallenstress zu erstellen, also versuche ich, Fortschritte zu erzielen in. |
| Und ich denke, das liegt daran, dass die meisten Physiologen und Molekularbiologen viel besser mit der Art der beschreibenden Seite der Dinge vertraut sind, was im Organismus passiert, wenn er stirbt. |
| Das soll diese Art von Forschung nicht schmälern, es ist so ziemlich das, was meine Karriere bis heute ausgemacht hat. |
| Es ist einfacher, diese Art von Papieren zu veröffentlichen. Halten Sie die Temperatur des Korallenrifftanks hoch und schauen Sie sich die Proteinwerte an. Ich habe 10 Artikel darüber veröffentlicht, und Sie müssen diese Art von Arbeit tun, um dorthin zu gelangen |
| dieser vorausschauende Ansatz. Also, aber ich möchte, davon abgesehen, ich möchte diese Veränderung für mich persönlich machen, anstatt so zu sein |
| Bestatter, der effektiv Todesanzeigen für Korallen schreibt, was diese Papiere im Wesentlichen sind, sie generieren nützliche Daten, aber sie tun den Korallen nichts Gutes. |
| Und wir nehmen die Daten, die wir von diesen inhärent beschreibenden Projekten erhalten haben, und verwenden sie in einer prädiktiven Kapazität, versuchen es herauszufinden |
| welche Korallen die Gewinner des Klimawandels sein werden und welche die Verlierer sein werden. Also von einem Bestattungsunternehmer zu diesem, Sie kennen den Tierarzt oder den Versicherungsmathematiker, den ich zuvor erwähnt habe. |
| Und ich will euch nicht den Eindruck erwecken, ihr wisst schon, ich bin so toll |
| Modellbauer. Das ist etwas, das ich mir wirklich nur selbst beigebracht und im Handumdrehen aufgegriffen habe, aber ich schreibe einen Großteil des Erfolgs diesem und diesem nahtlosen Übergang von eher beschreibendem zu vorhersagendem Zeug zu |
| Dies wird von JMP vorangetrieben, weil es mir zum Beispiel durch meine Vertrautheit mit der Fit Model-Plattform wirklich leichter gemacht wurde |
| Um diese Beschreibung sozusagen auf Vorhersagen umzustellen, was ich in meiner gesamten Karriere bis vor etwa ein oder zwei Jahren getan hätte, ist das Beispiel auf der linken Seite. |
| Sehen Sie, diese Korallenproteine in der Y-Box. Dies sind die esoterischen Zugangsnummern, auf die Sie nicht achten müssen, was sie bedeuten, sie wissen nur, dass sie Proteine sind. |
| Konstruieren Sie Modelleffekte, die die Dinge zeigen, die mich interessieren würden, Temperatur, Genotyp der Koralle, wann sie beprobt wurden, Dinge dieser Art, und Sie können eine schöne Arbeit veröffentlichen |
| Betrachten Sie diese Art von Datensätzen. Was ich jetzt tue, ist, dass ich das im Grunde auf den Kopf stelle, indem ich all diese Proteine nehme und sie nach unten in das Konstruktmodell verschiebe |
| Box, neben den experimentellen und/oder Umweltdaten, aber was wird im y stehen |
| 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 ausbleichen wird. |
| Ich denke also, dass JMP wirklich maßgeblich dazu beigetragen hat, diesen Übergang von rein beschreibenden Dingen zu einer Art „voraussagender Biologie“ zu schaffen. |
| Daher möchte ich die Beschreibungen ein wenig rekapitulieren 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 – es ist einer der |
| eine der widerstandsfähigeren Korallen in den Florida Keys, so dass die Auswirkungen des Klimawandels so schlimm sind, dass Sie wissen, dass wir nicht den Luxus haben, unbedingt mit allen Korallen zu arbeiten, also müssen Sie im Grunde mit denen arbeiten, die bereits von Natur aus ein wenig sind bisschen stärker. |
| Also nahmen wir Korallen aus verschiedenen Riffen, setzten sie unterschiedlichen Temperaturen und unterschiedlichen Zeiten aus und untersuchten ihre Proteinkonzentrationen, weil wir eine Art Vorstellung davon haben müssen, was Biomarker sein könnten, wir könnten beim Modellbau nützlich sein. |
| Wie beeinflusst die Temperatur das Proteom dieser Koralle, alle möglichen beschreibenden Dinge, die Sie vielleicht mögen |
| ansprechen möchte, also ist dies dem, was ich zuvor gezeigt hätte, sehr ähnlich. Das ist meine Modellbox, ich mache viele univariate Sachen, bei denen ich versuche herauszufinden, was Proteine sind |
| am stärksten beeinflusst von der Temperatur, von der Riffstelle und solchen Dingen. Ich mache viel multivariate Arbeit - Hauptkomponentenanalyse, mehrdimensionale Skalierung. |
| Suchen Sie nach Beziehungen zwischen Proben, betrachten Sie multivariate Behandlungseffekte und wir werden uns gleich einige davon hier ansehen. Also, was ich letztes Jahr gezeigt und seitdem dieses Papier veröffentlicht habe, ähm, das ist ein mehrdimensionales Skalierungsdiagramm, das 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 zu sehr in den Details. Und ich entschuldige mich, wenn Sie farbenblind sind. |
| Aber das Grün, das sind die unteren drei Proben rechts, das sind Kontrollkorallen, also haben sie die Kontrolltemperatur. Die drei ganz oben sind |
| bei 32 Grad, was für die meisten Korallen so ziemlich ein Todesurteil ist. Und Sie können sehen, dass nach mehreren Wochen der Exposition ihre Proteome, also ihre Proteinprofile, beginnen, stabiler zu werden, und das ist wichtig. |
| Sie müssen wissen, dass es Auswirkungen der Temperatur auf das Proteom gibt, bevor Sie irgendeine Art von Vorhersagemodell erstellen. |
| Bei diesen Daten handelte es sich um Anwesenheits- und Abwesenheitsdaten. Also, ob ein Protein da war oder nicht, und es waren etwa 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 Anwesenheits-Abwesenheit zu messen, nahm ich eine Teilmenge von 86. |
| Aber die Daten sind jetzt vollständig quantitativ. Ich habe dich also fast verzehnfacht |
| weniger Proteine, aber es gibt viel mehr Auflösung in Bezug auf die Konzentration, also enthält der Datensatz, mit dem ich jetzt herumspielen werde, nur 86 Proteine. So |
| Dies ist eine typische Verteilung dessen, wie diese Proteine aussehen. Sie sind nie normal verteilt, sie sind immer verzerrt. Dies schränkt mich in Bezug auf die Verwendung ausschließlich parametrischer Ansätze ein, aber das ist kein Problem |
| mit JMP. |
| Gehen wir also zu einer JMP-Tabelle über. |
| Das ist also das erste, das ich Ihnen zeigen möchte. Sie haben im Grunde die beiden Merkmale dieses Tisches, auf die Sie sich wirklich konzentrieren sollten |
| seine weite Natur. Proteomik ist also teuer. $200 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 sinnvolle multivariate Analyse durchführen kann. Ein cleverer Ansatz, den ich als Vorschlag von JMP-Entwicklern erhalten habe, besteht darin, meine traditionelle multidimensionale Skalierung durchzuführen. Hier sind also meine 86 Proteine, die sich dann transformieren. Ich stelle sie hier auf. |
| Und ich weiß, weil ich das schon einmal gemacht habe, dass vier Dimensionen mir eine ziemlich gute Lösung bieten werden. |
| Hier ist also das mehrdimensionale 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 herabblicken, ich sehe, okay, es wird ein bisschen hoch, normalerweise mag ich es, unter Punkt eins zu sein. |
| Ich könnte den Stress noch verringern, indem ich die Anzahl der Dimensionen erhöhe, aber ich denke, vier Dimensionen werden in Ordnung sein, also werde ich es tun |
| Ich werde diese Koordinaten tatsächlich speichern. Ich könnte die Ähnlichkeitsmatrix auch speichern, weil ich wirklich mehr an der Ähnlichkeit zwischen diesen Proben interessiert bin, also werde ich diese nehmen |
| und sie werden jetzt mein (???), also habe ich jetzt eine Situation, in der ich weniger y als Stichproben habe, sodass ich eine traditionelle multivariate ANOVA durchführen kann. |
| Und mein Modelleffekt, ich möchte dies erledigt haben. KHK-Labor, was bedeutet das? Das ist die Korallengesundheitsbezeichnung, also ob die Koralle widerstandsfähig oder gestresst war oder nicht. |
| Also hoppla. |
| Das hier ist also BLR, das heißt ausbleichbeständig, ich werde diesen Begriff während des gesamten Vortrags verwenden. BLS, anfällig für Bleichen, und hier wird ein Diagramm dieser vier Dimensionen für diese beiden Gruppierungen von Proben betrachtet, also werde ich eine multivariate ANOVA durchführen. |
| Und ich sehe einen marginalen Effekt 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 |
| Mit einem Umweltdatensatz wie diesem würde ich gerne in einer Publikation darüber berichten. Eine andere Sache, die Sie wahrscheinlich besser machen können, ist, dieselben vier Koordinaten zu nehmen |
| Die MANOVA wird mit kleinen Datensätzen schwierig, einem kleinen breiten Datensatz wie diesem, bei dem Sie eine Reihe verschiedener Umgebungsparameter haben, 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 tatsächlich 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 ein bisschen anderes eingefügt haben, aber das ist in Ordnung, 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 können hier sehen, ich habe drei ausgewählt. |
| Wirklich, alles, was ich Ihnen zeigen möchte, ist Folgendes: Es sieht sehr chaotisch und chaotisch aus, aber dies ist als Korrelationsladediagramm bekannt, und ich denke, dies ist wirklich ein unbesungenes, zu wenig genutztes Tool im gesamten JMP Pro-Paket. |
| Nur weil Sie von dieser Zahl profitieren können, also zeigt dies, wo meine Proben im Verhältnis zueinander ausfallen, dann kann ich meine Umweltfaktoren, Genotyp, Standorttemperaturzeit aufschichten. |
| In diesem Fall verwende ich die Koordinaten, sodass die y-Werte schwieriger zu interpretieren sind, aber ich hätte dies auch mit den Rohdaten tun können, und dann könnten Sie sich wirklich überlegen, wie |
| Ihre Analyten, Ihre Umgebungsvariablen und Ihre Proben sind alle Arten von Maschen, und ich denke, dies ist ein wirklich leistungsfähiges Erkundungswerkzeug, das einigen von Ihnen da draußen vielleicht weniger vertraut ist. |
| Das ist also eines meiner bevorzugten multivariaten Beschreibungswerkzeuge, 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 finden kann, gehen Sie da draußen auf dem Riff. |
| Ich kann sie zu verschiedenen Jahreszeiten probieren. Ich entnehme winzig kleine Biopsien, also wird es ihre Gesundheit nicht in großem Ausmaß stören. |
| Also habe ich diese Korallenproben durch Raum und Zeit und ich weiß, wann sie bleichen, |
| wo sie bleichen, welche gebleicht wurden und welche nicht. Jetzt kann ich also durch das Archiv in der Zeit zurückgehen und mir Korallen ansehen |
| die noch nicht gebleicht sind und versuchen zu sehen, ob ich Vorhersagen darüber machen kann, welche es getan haben und welche nicht. |
| Um Ihnen also nur ein bisschen mehr Informationen über die Standorte zu geben, die sie hier unten in den oberen Florida Keys haben, 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 Küstenriffe in der Regel viel robuster sind. Sie sehen 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 Gradienten der Widerstandsfähigkeit. |
| Dies wird für den Modellbau wichtig sein. Sie möchten Ihre Modelle nicht ausschließlich mit starken oder ausschließlich schwachen Korallen bauen oder testen, Sie möchten eine Mischung aus beidem haben. |
| Dies ist nur ein kurzer Graph Builder-Plot, den ich zusammengestellt habe, und hier geht es um Farbwerte, also möchten Sie eine Fünf sein. Fünf bedeutet im Grunde, dass Sie vollkommen gesund sind. |
| Null bedeutet, dass Sie völlig weiß sind und im Begriff sind zu sterben. In Wirklichkeit wird es zwischen drei und vier ziemlich stressig. So können Sie hier im August sehen |
| Dies ist mitten in einem Ausbleichereignis, wir haben an diesen vier Standorten einige hübsche Marktausbleichungen, selbst die widerstandsfähigeren Küstenstandorte waren in gewissem Maße ausgebleicht. |
| 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, das wird durch eine Krankheit verursacht. |
| Das kommt also zurück zu meiner Art von meiner Jargon-Korallengesundheitsbezeichnung, die ich zuvor erwähnt habe. |
| Das ist im Grunde, weißt du, ich möchte das letztendlich haben oder vielleicht eine kontinuierliche Variable sein, vielleicht eine Eins bis Zehn. |
| Aber im Moment versuchen wir, eine von im Wesentlichen drei Kategorien vorherzusagen. Sie sind entweder Bleaching-resistent oder -resistent, Sie sind anfällig für Bleaching oder Sie sind intermediär. Die Bleichbeständigkeit wird also diese grüne Linie oben sein, Ihr Farbwert ändert sich nicht wirklich |
| im Verlauf des Bleaching-Ereignisses. Dies ist ein weiteres Graph Builder-Diagramm, also wird die Temperatur in der unteren Hälfte betrachtet. |
| Eine Zwischenkoralle wird also ein bisschen bleichen, aber dann erholt sie sich. |
| Der Bleichanfällige wird entweder deutlich bleichen und sich erholen oder in einigen Fällen möglicherweise nicht alles erholen. Das sind also im Wesentlichen die drei Phänotypen, die die Ys und mein Modell sein werden. |
| Und das ist durch das Design kompliziert, keine Sorge, das zeigt im Grunde die verschiedenen Möglichkeiten, wie Sie letztendlich den Modellbauprozess durchlaufen können. Also links |
| Sie sehen, welche Daten Sie zum Trainieren und Validieren des Modells verwenden werden. |
| Das Modell selbst, was Sie verwenden werden, um das Modell zu testen, und dann, was Sie letztendlich vorherzusagen versuchen. Wenn Sie also nur Laborkorallendaten verwenden |
| um ein Vorhersagemodell zu erstellen, in dem Sie es mit mehr Daten aus der Laborwelt testen, |
| Das wird Ihnen die Möglichkeit geben, die Gesundheit der Korallen im Labor vorherzusagen, aber das ist nicht wirklich das, wonach wir suchen. Ich meine, das ist für die Veröffentlichung in Ordnung, aber wir wollen es wissen, wir wollen in der Lage sein, vorherzusagen, was auf dem Gebiet vor sich geht. |
| Aber dann stößt man auf diese Frage, wie, wie ich über die Verwendung von Labordaten denke, um ein Vorhersagemodell zu erstellen |
| Das ist der Versuch, vorherzusagen, was im Feld vor sich geht, Sie wissen, dass es immer ein heikles Thema sein wird, diese Labordaten zu verwenden, um weniger Vorhersagen darüber zu treffen |
| eingeschränktes Feld beteiligt. Aber wir werden es trotzdem versuchen. Auch hier wird diese Gesundheitsbezeichnung der Kolonie als y verwendet. |
| Die Prädiktoren werden, wie ich bereits erwähnt habe, letztendlich mehr als nur die Proteine einschließen, aber der Einfachheit halber werden wir die Proteine heute verwenden. Und das ist |
| Mit JMP Pro 16.1 habe ich das XG-Boost-Add-In, das mir wirklich gefällt und das ich wirklich empfehlen kann. Dies ist eher eine Notiz für mich selbst, aber ich möchte eine wichtige Sache erwähnen, und es kommt dazu |
| Ein großer Nachteil der Proteomik ist, dass sie ihrer Natur nach stochastisch ist. Denken Sie also daran, dass ich 86 Proteine in meinen Laborproben sequenziert habe. Das sind also diejenigen, die ich verwenden möchte, und mein Vorhersagemodell. |
| Als ich da rausging und Proteome und meine Feldproben maß, bekam ich nicht diese 86 Proteine, sondern einen komplett anderen Satz von Proteinen. |
| Also musste ich los und versuchen herauszufinden, welche Proteine im Wesentlichen tatsächlich gefunden wurden und all meine Proben, also hat sich das dramatisch reduziert. |
| Die Anzahl der Proteine, die ich verwenden konnte, ging von 86 auf 31 bis hinunter zu fünf Proteinen, und das machte mir Sorgen, weil ich mir wirklich nicht sicher war, ob fünf Proteine ausreichen würden, um mir irgendeine Art von Vorhersagekraft zu geben, aber lassen Sie uns sehen. |
| Dieser Datensatz ist also hier |
| Im Grunde genommen habe ich eine Teilmenge von 31 Proteinen genommen, die in all meinen Feldproben gefunden wurden, aber was ich heute tun möchte, ist, dass ich mich wirklich nur auf die Proteine aus 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 etwas in diesen Korallen 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 Modell-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 hinstellen. |
| Ich werde all diesen verschiedenen Optionen eine Chance geben, wissen Sie, ich habe den XG-Boost eigentlich nicht auf diesem Computer installiert, aber das ist in Ordnung, ich denke, wir können, |
| wird immer noch in der Lage sein, ein anständiges Modell zu finden. Ich werde eine Kfold-Kreuzvalidierung von fünf verwenden. Ich möchte einige dieser Optionen hier. |
| Und mal sehen, was wir bekommen. |
| Dies wird einen Moment dauern, da es 20 verschiedene Modelle parallel überprüfen wird, wobei all diese verschiedenen Faktorkombinationen verwendet werden, und wir hier einige Diagnosedaten haben, aber ich möchte gleich zu den Validierungssätzen kommen. |
| Sie sind also im Wesentlichen hier eingeordnet, also haben wir ein neuronal verstärktes Modell, das gut zu funktionieren scheint. Da mir Genauigkeit wichtig ist, tendiere ich eher zur Fehlklassifikationsrate. |
| Wir haben ein verallgemeinertes Regressionsmodell, schauen wir uns das an, also wähle ich es aus. Es sieht ziemlich gut aus. |
| Ich werde es laufen lassen. |
| Sie sehen hier alle Diagnosen, ich möchte mir etwas Zeit nehmen |
| den Profiler anzuschauen |
| denn das wird es mir sagen |
| welche Proteine am meisten beitragen. |
| Also, was ich zuvor gesagt hatte, ich entschuldige mich, ich muss es jetzt zurücksetzen. |
| Ich habe normalerweise den Wunsch, wo eine meiner Behandlungen maximiert wird, sei es die Bleaching-anfällige oder die Bleaching-Resistenz. Was ich dann tun kann, ist, ich kann sagen: Hey, zeigt mir, was es braucht, um eine bleichbeständige Koralle zu sein, also werde ich tatsächlich die Bleichempfindlichkeit minimieren |
| und |
| Nun, was es mir nur zeigt, zeigt mir eine Option. Ich denke, weißt du was, es wurde bereits darauf eingestellt, also ist das in Ordnung |
| So |
| es zeigt mir in diesem Fall |
| wie der Anteil der Proben in Bezug auf die Bleichanfälligkeit ausfällt, wenn ich die Gehalte dieser Proteine verändere, und dies könnte für die Dinge nützlich sein |
| wie Gentechnik, wenn Sie versuchen wollen, die Proteine zu finden, die es sein werden |
| am meisten an der Widerstandsfähigkeit von Korallen beteiligt. Sie werden sicher mit dem Profiler herumspielen wollen, aber ich interessiere mich heute mehr für die Vorhersagen selbst, also werde ich die Vorhersageformel hier veröffentlichen. |
| Sie werden es merken |
| Eines der Proteine fiel ab, sodass eines davon für den eigentlichen Modellbau als nicht nützlich erachtet wurde. |
| Und das ist etwas, was ich immer erst in den letzten zwei oder drei Tagen getan habe, ob Sie es glauben oder nicht. Ich habe also meine Juli-Korallen in dieser Datentabelle und möchte sie vergleichen. |
| Ich möchte die Vorhersagen sehen, die es aus dieser Datentabelle macht, also schauen wir uns an, was es basierend auf diesem verallgemeinerten Regressionsmodell erraten hat. Und ich werde hier schnell durchgehen und Ihnen sagen, weil es nur 12 Proben sind, ob die Vermutung richtig oder falsch war, also das ist es |
| Rechts. Tut mir leid, dass das r auf diesem Computer nicht funktioniert, ob Sie es glauben oder nicht, das ist richtig. |
| Recht. |
| Recht. |
| Ja, es gibt definitiv einen einfacheren Weg, dies zu tun, aber weil das falsch ist. |
| Richtig, also jetzt funktioniert es wieder richtig. |
| Recht. |
| Richtig und richtig. |
| Also in dieser Teilmenge von 12 Proben, die dieses für Protein verallgemeinerte Regressionsmodell verwenden. |
| Es hat die Bleichwahrscheinlichkeit in 11 von 12 Samples genau getroffen, was eigentlich wirklich cool ist, ich meine, ich habe die Simulation immer und immer wieder auf verschiedene Arten ausgeführt, das ist eigentlich so |
| besser als das, was ich normalerweise geschlagen habe, also das ist was auch immer 92 93%, also ist das wirklich aufregend, besonders weil das nur für Proteine ist. So |
| lass uns darüber schon gesprochen haben, also ja, mein Durchschnitt bei dieser Art von Simulation liegt bei etwa 80 bis 90 % Genauigkeit. |
| Was für mich unglaublich spannend ist. Für einen Arzt wäre das eigentlich schrecklich. Wenn du nur recht hast |
| Sie wissen, im Hinblick 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 Neues ist, bin ich mit einer Genauigkeit von 80 bis 90% in Ordnung. Und das habe ich nicht erwähnt |
| Diese Teilmenge 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 steigen wird, und erinnere mich auch daran. |
| Ich habe Labordaten verwendet, um Vorhersagen über das Verhalten von Feldkorallen zu treffen. Man würde 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 Vortrags, |
| Ich habe alle Felddaten. Ich habe alle Labordaten. Ich kann fortfahren und diese beiden Datensätze im Training und in der 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 steigen wird. Sie könnten argumentieren, |
| Warum sollten Sie überhaupt die Laborkorallendaten verwenden, wenn Sie diesen Felddatensatz haben? Und wissen Sie, ich denke, das könnte ein sehr gültiger Punkt sein. |
| Aus biologischer Sicht ist die tatsächliche Natur dieser Proteine für mich unglaublich interessant, und ich habe erst letzte Nacht herausgefunden, was sie waren. |
| Die Zeit läuft ab, also werde ich nicht darauf eingehen, aber es genügt zu sagen, dass es auch unglaublich interessant sein wird, dass wir in der Lage sind, es herauszuarbeiten. Einer von ihnen ist entwickelt und Beutefang, was meiner Meinung nach super cool sein kann |
| versuchen, einen Mechanismus zu entwickeln. |
| Das sind wirklich kleine Datensätze, das sind Dutzende von Proben. Also glaube ich, ich habe den weltbesten Korallen-Stresstest gemacht? |
| Nein, das ist noch viel Arbeit und es gibt noch andere methodische Probleme, die ausgearbeitet werden müssen, aber was ich letztendlich wirklich tun möchte, ist, diese Art von Stress zu entwickeln |
| testen, damit wir rausgehen und das tun 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, hey, dieses Riff hier drüben scheint in wirklich guter Verfassung zu sein, und lass es erstmal sein, weißt du, behalte es im Auge. |
| Diese hier drüben wurden alle Korallen von meinem Modell als ausbleichanfällig eingestuft. Wenn Sie irgendetwas tun können, um diese Korallen zu mildern oder ihnen eine Chance zu geben, reinigen Sie die Wasserqualität, dämmen Sie sie ein |
| Überfischung - das sind diejenigen, bei denen Sie meiner Meinung nach Ihre Bemühungen triagieren sollten. Das ist es also wirklich, was ich mit dieser Art von Datensätzen tun möchte. Die Datensätze müssen also natürlich wachsen. |
| Ich möchte sie mit diesen temperaturbasierten Modellen vergleichen, die es da draußen 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, wo ich nur sage, dass Sie wissen, hier sind die schlechten Stellen, hier die guten Stellen. |
| 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, sobald die Probleme gelöst sind und wir ein bisschen mehr wissen Datensätze, |
| mehr Korallenarten integrieren, die geografische Reichweite erweitern, wir könnten wirklich loslegen und diesen Ansatz zur Vorhersagemodellierung der Korallengesundheit verwenden |
| Sie wissen schon, als Entscheidungshilfe. Also nicht nur zur Überwachung, sondern auch zur Suche nach widerstandsfähigen Genotypen, die für die Korallenzucht zur Wiederherstellung nützlich sein könnten. |
| Sie können diesen Ansatz auch verwenden, um den Erfolg von Minderungsprojekten und ähnlichen Dingen zu verfolgen, daher denke ich, dass für diese Art von Maßnahmen viel Potenzial besteht |
| Vorhersagemodellierungsansatz für die Korallengesundheit für eine Art proaktiveres Meeresmanagement, und ich hoffe |
| Dies ist etwas, das wir an der NOAA, University of Miami in den kommenden Jahren weiter ausbauen können, zumal diese Ökosysteme immer gefährdeter werden. |
| Daher stehe ich gerne für Rückfragen zur Verfügung. Ich möchte noch einmal darauf hinweisen, dass ich kein ausgebildeter Modellbauer bin, also begrüße ich es auf jeden Fall |
| irgendwelche Vorschläge. Nehmen Sie das alles nicht als Dogma, wissen Sie, wenn es eine ungeheuerliche Fehlinterpretation von Daten oder ähnliches gibt, werden Sie 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. |
