Trascrizione
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| Ciao a tutti, mi chiamo Anderson Mayfield e sono un assistente scienziato presso il Cooperative Institute Marine and Atmospheric Studies dell'Università di Miami. |
| In realtà lavoro dall'altra parte della strada rispetto al laboratorio marino dell'Università di Miami, l'Atlantic Oceanographic and Meteorological Laboratory della NOAA, come parte del loro programma sui coralli. |
| Oggi vi parlerò di alcune delle ricerche su cui ho lavorato per quasi tutta la mia carriera, che ha cercato di sviluppare strumenti per prevedere il destino dei coralli di barriera. |
| Quindi questo è in realtà un aggiornamento, o una continuazione, di quello che ho discusso l'anno scorso, il mio discorso al Discovery Summit, ma so che molti di voi forse non l'avranno sentito o anche se l'avessi fatto |
| potresti non ricordare tutto, va tutto bene te lo dico che preparerò il terreno per la ricerca che sto facendo. |
| Parlando di alcuni problemi che affliggono le barriere coralline, facciamo un piccolo riassunto di dove mi trovavo l'anno scorso. |
| In modo davvero eccitante, probabilmente non due mesi dopo il discorso del Discovery Summit dello scorso anno, ho fatto una specie di grande passo avanti nella mia modellazione predittiva dei coralli |
| progressi e questo è stato in gran parte dovuto in parte ad alcune delle nuove funzionalità e JMP Pro, quindi condividerò questo tipo di dati freschi di stampa oggi. |
| E questo arriva a questa idea di possiamo prevedere il destino delle singole colonie di coralli? |
| Quindi prevedere il destino di una barriera corallina, quindi l'intero assemblaggio di coralli, questo è in realtà più facile perché le barriere coralline sono fondamentalmente in cattive condizioni in tutto il mondo |
| a causa dell'innalzamento della temperatura dell'acqua di mare. Quindi i coralli hanno alghe dinoflagellate che vivono all'interno delle loro cellule, fotosintetizzano come una pianta e si traslocano |
| l'energia che producono al loro ospite corallo. Il problema è che quando l'acqua diventa troppo calda questo compromette la loro capacità di fotosintetizzare correttamente. |
| I coralli li digeriscono o li cacciano via, il risultato finale è che gli stessi coralli muoiono di fame. |
| E questo è un problema in tutto il mondo, quindi prevedendo il destino di una barriera corallina, sappiamo già che si tratta di ecosistemi in declino. |
| Ma a livello individuale si vede l'eterogeneità, ci sono specie di corallo che se la cavano meglio di altre, ci sono genotipi all'interno di specie che fanno meglio di altre - che sono resistenti allo sbiancamento quando altri sono suscettibili allo sbiancamento. |
| Quindi qualcosa che mi ha interessato in tutta la mia carriera è ciò che guida questa resilienza ed è qualcosa che possiamo effettivamente prevedere? |
| Quindi lo paragono ad essere una specie di attuario di corallo. Puoi inviarmi una biopsia del tuo corallo preferito e posso fare alcune analisi e dire ehi, |
| sai che questo corallo ha sei mesi di vita, questo andrà bene per decenni, questo è un po' quello che ho cercato di fare. |
| Perché il modo in cui attualmente valutiamo la salute dei coralli è retroattivo. Andiamo là fuori e facciamo i nostri sondaggi e sostanzialmente quantifichiamo la quantità di corallo morto. |
| Quindi questi sono dati importanti che devono essere raccolti, ma in realtà non hai fatto alcun favore a questi coralli con questo tipo di approccio. Questo sarebbe analogo |
| a un medico che dice al suo paziente che ha appena avuto un infarto, ehi avevi la pressione sanguigna molto alta, sai che quel paziente avrebbe voluto sapere che |
| settimane, mesi anni prima, in modo che avrebbero potuto fare qualcosa di proattivo: medicina, cambiamento dello stile di vita, dieta ed esercizio fisico migliori. Così |
| sai, penso che sia inaccettabile valutare la salute degli umani in quel modo retroattivo, quindi perché non possiamo avere questo tipo di approccio più proattivo anche per i coralli? |
| Quindi ci sono strumenti predittivi là fuori, e alcuni di essi sono effettivamente sviluppati da NOAA, in realtà la maggior parte di essi sono sviluppati da NOAA, il mio datore di lavoro, che stanno cercando di rendere |
| proiezioni o previsioni sulla salute dei coralli. |
| Usano esclusivamente la temperatura perché c'è proprio questo ben noto legame ben studiato tra le alte temperature e lo sbiancamento dei coralli, quindi ha senso concentrarsi sulla temperatura come predittore. |
| Quindi questo è, in realtà, un rapporto delle Nazioni Unite uscito quest'anno, ma molti degli autori stanno lavorando al NOAA. Questo sta guardando |
| l'anno di inizio di quello che chiamano sbiancamento grave annuale. Quindi questo è l'anno in cui lo sbiancamento inizia a verificarsi ogni singola estate. Così |
| i coralli possono riprendersi dallo sbiancamento, possono acquisire nuovi simbionti, possono mangiare, |
| possono resistere alla tempesta, in una certa misura, ma quando lo sbiancamento inizia a verificarsi ogni anno, perdono la capacità |
| per riprendersi, ecco perché l'anno di sbiancamento grave annuale è una specie di ciò che sto chiamando al punto di non ritorno. Quindi questo è piuttosto triste perché puoi vedere |
| alcuni di questi anni in rosso, 2015, 2020, è ovviamente già passato, e questo sta guardando una mappa del sud della Florida, quindi è qui che si trovano i nostri siti sul campo. |
| Ma sappiamo che questo non è in realtà vero al 100%. Sì, ci sono barriere coralline all'interno di questi pixel che si stanno già sbiancando ogni anno, ma ce ne sono molte altre che non lo sono. |
| Quindi uno dei miei obiettivi è migliorare la risoluzione spaziale e temporale di questi modelli incentrati sulla temperatura, perché questi modelli incentrati sulla temperatura |
| non considerano quello che c'è, non considerano nemmeno se ci sono o meno dei coralli lì. Sta solo osservando i modelli di temperatura. |
| Quindi non tengono conto del fatto che ci siano o meno specie resilienti, se ci siano genotipi resilienti, ma poi dobbiamo uscire, non sono affatto radicati nella verità, francamente. |
| Dobbiamo andare là fuori e fare le nostre indagini ecologiche, stiamo osservando l'abbondanza di coralli, |
| biomassa, biodiversità, che tipo di nemici dei coralli ci sono là fuori, certi tipi di macroalghe e coralavori, ma anche questo non credo sia abbastanza, perché puoi avere una barriera corallina che |
| è assolutamente tappezzato di coralli come questo, che vedete qui in questa immagine. |
| Un ecologista potrebbe anche dire ehi, sembra davvero salutare, c'è un'alta abbondanza di coralli, l'acqua sembra abbastanza limpida, non ci sono molte alghe, lo sai anche per l'occhio allenato, potresti |
| immagino che questa sia una barriera corallina sana ma se so personalmente come fisiologo del corallo che questa è una barriera corallina a bassa resilienza perché queste specie sono erbacce sono quelle che non mantengono molta energia |
| nelle vasche per quando l'acqua di mare sale, quindi questo intrinseco scollamento tra abbondanza di coralli e salute. |
| Ma se ci pensi, non è così sorprendente. Non gestiamo la salute umana in questo modo. Non vado in giro per il centro di Miami, dove vivo, e dico ehi, questo quartiere ha un milione di persone, |
| è due volte più sano di questo quartiere qui con mezzo milione di persone, voglio dire che potrebbe essere più sano per un economista. |
| Ma se si guarda effettivamente alla salute dei residenti, potrebbe non esserci una correlazione. Potresti dire, ehi, questa città più grande ha |
| conosci un'assistenza sanitaria migliore di una piccola città. Quindi in alcune situazioni potrebbe esserci un legame tra la densità di popolazione |
| e la salute umana, ma puoi trovare altrettanti posti, dove non è così, sai. |
| Le aree ad alta densità di popolazione tendono ad avere più criminalità, ad esempio, quindi mi sbalordisce il fatto che questo sia ancora il modo in cui lo gestiamo |
| o provare a fare congetture sulla salute degli organismi marini è semplicemente contando cosa c'è là fuori. penso |
| sai che non lo faresti con le persone, e penso che possiamo fare di meglio. |
| Quindi quello che voglio veramente fare non è solo guardare la temperatura. La temperatura sarà fondamentale per capire e chiedere aiuto, ma non isolatamente. |
| Allo stesso modo, anche i fattori ecologici, l'abbondanza di organismi, la biodiversità saranno valutati in modo critico. Non ti parlerà della persistenza e della longevità in sé e per sé. |
| Quello che voglio fare è tenere conto di queste cose, ma anche considerare la salute fisiologica e effettiva degli organismi in questi ecosistemi, quindi |
| questo è un modello molto complesso e contorto e in realtà non ho ancora capito come verrà presentato o come funzionerà |
| in questo momento, ma ho alcune idee. Oggi ciò su cui voglio davvero concentrarmi è ciò che ho cerchiato qui, semplicemente cercando di utilizzare i dati fisiologici per creare un modello predittivo con la capacità di prevedere se un corallo resisterà allo sbiancamento o sarà suscettibile. |
| E per questo tipo di analisi predittive gravito verso la biologia molecolare, perché dovresti vedere cambiamenti subcellulari nel comportamento |
| che riflettono una sorta di fisiologia aberrante prima di notare qualcosa che non va ad occhio nudo. Quindi tornando a quell'infarto |
| analogia, documenterai i livelli di colesterolo alto o la pressione alta in singole settimane, mesi, forse anche anni prima che sia probabile che abbiano |
| arresto cardiaco ed è per questo che quando vai dal dottore ti prelevano il sangue. Abbiamo questi biomarcatori ben sviluppati come la glicemia e il colesterolo |
| per fare congetture sulla tua salute futura. Non saranno in grado di dirti, sai il giorno in cui tirerai le cuoia, ma questi sono |
| biomarcatori e analiti che hanno un alto potere predittivo in termini di futuro prospetto sanitario. Così |
| il colesterolo non è un biomarcatore particolarmente buono per il corallo, ma potrebbero esserlo altre cose, e quindi alla NOAA prendiamo questo multi- |
| lo chiamiamo approccio multi-omico, in cui osserviamo tutte le diverse molecole sintetizzate dai nostri organismi di interesse, i coralli nel mio caso, per vedere se riusciamo a capire quali potrebbero |
| riflettere uno stato di stress o uno stato di resilienza. In realtà ho iniziato nel mondo dell'espressione genica, quindi gli RNA messaggeri. |
| Ma recentemente sono passato alla ricerca proteomica solo perché le proteine stanno effettivamente svolgendo il lavoro nelle cellule. Così |
| molte volte non si vede una forte correlazione tra l'espressione dell'mRNA ei livelli di proteine. |
| Gli mRNA potrebbero ancora essere biomarcatori diagnostici per la salute davvero buoni, ma non saranno troppo utili per il meccanismo. Come fisiologo voglio avere |
| la mia torta e mangiarla anche io, quindi voglio essere in grado di sapere cosa sta succedendo nelle mie cellule coralline, come rispondono le cellule coralline alle alte temperature, quali proteine sono coinvolte nella termo-acclimatazione. |
| Questi sono i tipi di domande che possono essere affrontate da ciò che chiamiamo proteomica, che è l'assemblaggio di tutte le proteine in un campione. |
| Quindi ottieni i dati meccanicistici, ma puoi anche fare in modo che queste proteine servano come biomarcatori informativi sulla salute, quindi questa è una specie di mia diapositiva in cui cerco di condensare 20 anni di ricerca in una singola diapositiva solo per mettere tutti al passo. |
| Determinazione della suite ottimale di analiti. Quindi ho appena parlato delle proteine. Penso che le proteine siano la fine di tutto e non saranno mai una cosa migliore da misurare in un corallo? |
| Ed è per questo che ho messo l'assegno qui - assolutamente no. E vedrai più avanti nel discorso che in realtà hanno problemi con l'uso delle proteine per fare inferenze sulla salute. Probabilmente c'è qualcosa di meglio là fuori, quindi questo è ancora un lavoro in corso. |
| Sfortunatamente i coralli sono organismi non modello, quindi per tutte queste cose, volevo misurare ho dovuto passare anni a sviluppare la metodologia da solo. Banco molecolare, in particolare. |
| Vuoi usare qualsiasi tipo di analita, sia esso un gene, una proteina, un lipide, come biomarcatore di cui avrai bisogno per accogliere le fonti naturali di variazione. |
| E queste sono cose come il ciclo della luce. Quindi, perché i coralli hanno dinoflagellati fotosintetici all'interno delle loro cellule |
| mostrano enormi oscillazioni nella fisiologia attraverso il ciclo luce-buio, attraverso il ciclo delle maree, nel corso delle stagioni, queste sono una specie di male non sexy, ma gentile necessario |
| progetti che devi fare per arrivare alla modellazione della salute dei coralli. Una volta che hai capito come stanno andando i coralli nella loro vita quotidiana, allora lo fai |
| questi studi sulla sfida ambientale in cui esponi i coralli a fattori di stress |
| o o in laboratorio o stai osservando i regimi di stress attraverso i gradienti ambientali sul campo. |
| E questo è in realtà ciò che il campo corallino nel suo insieme ha fatto meglio, ci sono migliaia di articoli là fuori sulla fisiologia ambientale dei coralli e parlerò un po' di uno di questi esempi più avanti nel discorso. |
| Ma il punto in cui siamo bloccati e dove non vedi alcun lavoro in questo momento è questa idea che ho avuto di usare i dati sulla salute dei coralli per generare effettivamente modelli predittivi della suscettibilità allo stress dei coralli, quindi è quello che sto cercando di fare breccia in. |
| E penso che questo sia dovuto al fatto che la maggior parte dei fisiologi e dei biologi molecolari ha molta più familiarità con il tipo di lato descrittivo delle cose, ciò che accade nell'organismo mentre sta morendo. |
| Questo non è per sminuire questo tipo di ricerca, è praticamente ciò che ha reso la mia carriera fino ad oggi. |
| È più facile pubblicare questo tipo di documenti. Attacca la temperatura del serbatoio della barriera corallina verso l'alto, guarda i livelli di proteine. Ho pubblicato 10 articoli su questo e devi fare questo tipo di lavoro per arrivare a |
| questo approccio predittivo. Quindi, ma lo faccio, detto questo, voglio fare questo cambiamento per me personalmente dall'essere una specie di questo |
| becchino che sta effettivamente scrivendo necrologi sui coralli, essenzialmente cosa sono questi documenti, stanno generando dati utili ma non stanno facendo bene ai coralli. |
| E prendiamo i dati che abbiamo ottenuto da quei progetti intrinsecamente descrittivi e li usiamo in una capacità predittiva, proviamo a capire |
| quali coralli saranno i vincitori del cambiamento climatico e quali saranno i perdenti. Quindi passando dall'essere un impresario di pompe funebri a questo, conosci il veterinario o l'attuario di cui ho parlato prima. |
| E non voglio darvi l'impressione che io sappiate questo fantastico |
| modellatore. Questo è qualcosa che ho davvero imparato da solo e che ho imparato al volo, ma attribuisco molto del successo a questo e a questo tipo di transizione senza soluzione di continuità dal fare cose più descrittive a cose predittive |
| questo è guidato da JMP perché perché la mia familiarità con la piattaforma Fit Model, ad esempio, mi ha davvero reso più facile |
| per fare una sorta di transizione da descrizione a previsione, quindi, per esempio, quello che avrei fatto in tutta la mia carriera fino a circa un anno o due fa è l'esempio a sinistra. |
| Vedete, queste proteine di corallo nella scatola y. Questi sono i numeri di adesione esoterici a cui non è necessario prestare attenzione a cosa significano, sanno solo che sono proteine. |
| Costruisci effetti modello mostrando le cose che mi interesserebbero in temperatura, genotipo del corallo, quando sono stati campionati, cose di quella natura, e puoi pubblicare un bel documento |
| guardando questo tipo di set di dati. Ora quello che sto facendo è fondamentalmente capovolgerlo, prendere tutte quelle proteine e spostarle nel modello del costrutto |
| box, accanto ai dati sperimentali e/o ambientali, ma cosa ci sarà nel y |
| sarà ciò che chiamo qui la suscettibilità allo sbiancamento dei coralli. Gli do un altro nome più tardi, ma l'idea è la stessa. È la probabilità che un corallo sbianchi. |
| Quindi penso che JMP sia stato davvero determinante nell'aiutarmi a fare questa transizione da cose puramente descrittive a una specie di bagnarmi i piedi e biologia predittiva. |
| Quindi voglio riassumere un po' le cose descrittive e presentare alcuni dei miei strumenti all'interno di JMP Pro |
| pacchetto in particolare di cui sono un grande fan. Quindi giocherò con un piccolo set di dati che abbiamo da questo corallo qui - orbicella faveolata - è uno dei |
| uno dei coralli più resistenti delle Florida Keys, quindi gli effetti del cambiamento climatico sono così negativi dove sai che non abbiamo il lusso di lavorare necessariamente con tutti i coralli, quindi fondamentalmente devi lavorare con quelli che sono già intrinsecamente un po' un po' più forte. |
| Quindi abbiamo preso coralli da diverse barriere coralline, li abbiamo esposti a diverse temperature, diverse quantità di tempo e abbiamo esaminato le loro concentrazioni di proteine, perché abbiamo bisogno di avere un'idea di cosa potrebbero essere i biomarcatori, potremmo essere utili nella costruzione di modelli. |
| In che modo la temperatura influisce sul proteoma di questo corallo, ogni sorta di cose descrittive che potresti? |
| voglio affrontare, quindi questo è molto simile a quello che avrei mostrato prima. Questa è la mia scatola modello, faccio un sacco di cose univariate in cui sto cercando di trovare che tu sappia quali sono le proteine |
| più influenzato dalla temperatura, dal sito della barriera corallina, cose di quella natura. Faccio un sacco di lavoro multivariato - analisi dei componenti principali, ridimensionamento multidimensionale. |
| Cerchiamo relazioni tra campioni, esaminiamo gli effetti del trattamento multivariato e ne esamineremo un po' qui tra un secondo. Quindi l'anno scorso, quello che ho mostrato e ho pubblicato questo articolo da allora, ehm, questo è un grafico in scala multidimensionale fatto |
| nella piattaforma multivariata JMP Pro 16 - in realtà ciò che sarebbe stato 15, ma tutto ciò che voglio mostrarti qui non impantanarti troppo nei dettagli. E mi scuso se sei daltonico. |
| Ma i verdi, che sono i tre campioni in basso a destra, sono coralli di controllo, quindi sono alla temperatura di controllo. I tre in alto, sono |
| a 32 gradi, che è praticamente una condanna a morte per la maggior parte dei coralli. E puoi vedere dopo diverse settimane di esposizione, i loro proteomi, quindi i loro profili proteici, iniziano a diventare più stabili e questo è importante. |
| Devi sapere che ci sono effetti della temperatura sul proteoma prima di fare qualsiasi tipo di modello predittivo. |
| Quei dati stavano esaminando i dati di assenza di presenza. Quindi, indipendentemente dal fatto che ci fosse o meno una proteina, e si trattava di circa sette o 800 proteine. |
| Da allora, la metodologia è migliorata, quindi questa è una buona cosa nel lavorare nella biologia molecolare, i metodi migliorano sempre. |
| Quindi quello che ho fatto ho preso gli stessi campioni, ma invece di misurare sette o 800 proteine come assenza di presenza ho preso un sottoinsieme di 86. |
| Ma i dati sono ora pienamente quantitativi. Quindi ti conosco quasi dieci volte |
| meno proteine, ma c'è molta più risoluzione rispetto alla concentrazione, quindi il set di dati con cui giocherò ora contiene solo 86 proteine. Così |
| questa è una distribuzione tipica di come appaiono queste proteine non sono mai distribuite normalmente sono sempre distorte quindi questo mi limita in termini di utilizzo di approcci esclusivamente parametrici, ma non è un problema |
| con JMP. |
| Quindi passiamo a una tabella JMP. |
| Quindi questo è il primo, te lo voglio mostrare. Fondamentalmente hai le due caratteristiche di questo tavolo su cui voglio davvero che ti concentri sono |
| la sua natura ampia. Quindi la proteomica è costosa. $ 200 a campione, il mio budget è limitato, in questo particolare esperimento avevo solo 20 campioni. |
| Ma ho 86 proteine. Ciò significa che non è possibile eseguire la tipica ANOVA multivariata per cercare gli effetti del trattamento, ma ciò non significa |
| che non posso fare nessun tipo di analisi multivariata utile. Un approccio intelligente che ho ricevuto come suggerimento dagli sviluppatori JMP è quello di eseguire il mio tradizionale ridimensionamento multidimensionale. Quindi ecco le mie 86 proteine che poi vengono trasformate, le metto qui. |
| E so per averlo fatto prima che le quattro dimensioni mi daranno una soluzione abbastanza buona. |
| Quindi ecco la trama del ridimensionamento multidimensionale, questi sono i vari destini del mio campione, quindi controlli sani, sbiancamento attivo, ne parleremo più avanti. |
| Ma voglio fare qui è guardare lo stress, vedo okay sta diventando un po' alto di solito come essere sotto il punto uno. |
| Potrei ridurre ulteriormente lo stress aumentando il numero di dimensioni, ma penso che quattro dimensioni andranno bene, quindi cosa farò |
| è che in realtà salverò queste coordinate. Potrei salvare anche la matrice di somiglianza perché sono davvero più interessato alla somiglianza tra questi campioni, quindi prenderò questi |
| e ora saranno i miei (???), quindi ora ho una situazione in cui ho meno y dei campioni, quindi posso fare un'ANOVA multivariata tradizionale. |
| E il mio effetto modello, voglio farlo fare. Laboratorio CHD, cosa significa? Questa è la designazione della salute del corallo, quindi è se il corallo era resiliente o stressato. |
| Quindi ops. |
| Quindi questo è BLR, che significa resistente allo sbiancamento, userò questo termine durante il discorso. BLS, suscettibile allo sbiancamento, e questo sta esaminando un grafico di queste quattro dimensioni per questi due gruppi di campioni, quindi eseguirò un'ANOVA multivariata. |
| E vedo un effetto marginale dello stato di salute, e anche questo è qualcosa che vorresti sapere. |
| Se questi coralli resistenti allo sbiancamento hanno un proteoma significativamente diverso rispetto ai coralli sensibili allo sbiancamento. Quindi non è molto significativo che sia al confine, ma |
| con un set di dati ambientali come questo, sarei felice di segnalarlo in una pubblicazione. Un'altra cosa che puoi fare è probabilmente l'approccio migliore è prendere quelle stesse quattro coordinate |
| Il MANOVA diventerà complicato con un piccolo set di dati, un piccolo set di dati ampio come questo, in cui hai un sacco di diversi parametri ambientali, quindi invece userò la piattaforma Partial Least Squares che sono un grande fan di. |
| E prenderò i miei dati sperimentali, queste sono cose come la provenienza del corallo, la temperatura a cui è stato esposto, il genotipo e farò una superficie di risposta. |
| E poi cosa sta correndo. |
| In realtà ridurrò il KFold a quattro solo perché il set di dati è così piccolo. |
| E questo non è esattamente l'output che volevo, penso di aver incluso qualcosa di un po' diverso ma va bene così, quindi ho salvato lo script che in realtà voglio mostrarti. |
| È qui e davvero non sono nemmeno troppo preoccupato per il numero di fattori. |
| Puoi vedere qui, ne ho scelti tre. |
| In realtà, tutto ciò che voglio mostrarti è questo, sembra molto caotico e disordinato, ma questo è noto come diagramma di caricamento della correlazione e penso che questo sia davvero uno strumento sottoutilizzato non celebrato nell'intero pacchetto JMP Pro. |
| Solo a causa di quanto puoi guadagnare da questa cifra, quindi questo mostra dove i miei campioni cadono l'uno rispetto all'altro, quindi posso sovrapporre i miei fattori ambientali, genotipo, tempo di temperatura del sito. |
| In questo caso, sto usando le coordinate in modo che le y siano più difficili da interpretare, ma avrei potuto farlo anche con i dati grezzi, e quindi potresti davvero iniziare a guardare come |
| i tuoi analiti, le tue variabili ambientali e i tuoi campioni sono tutti tipi di mesh e penso che questo sia uno strumento esplorativo davvero potente che potrebbe essere meno familiare ad alcuni di voi là fuori. |
| Quindi questo è uno dei miei strumenti descrittivi multivariati preferiti, che mi piace usare nel pacchetto JMP Pro. Quindi intanto erano tutti dati sperimentali, quindi mentre avevamo quegli esperimenti in corso |
| questi coralli sono miei pazienti. Sono sessili. So esattamente dove trovarli, sulla barriera corallina. |
| Posso assaggiarli in diverse stagioni. Sto facendo piccole biopsie, così non danneggeranno la loro salute in grande misura. |
| Quindi ho questi campioni di corallo attraverso lo spazio e il tempo e so quando sbiancano, |
| dove sbiancano, quali sbiancano e quali no. Quindi ora posso tornare indietro nel tempo attraverso l'archivio e guardare i coralli con il hindcast |
| che non si sono ancora sbiancati e sto cercando di vedere se posso fare previsioni su quali lo hanno fatto e quali no. |
| Quindi, solo per darti qualche informazione in più sui siti che si trovano quaggiù nelle alte chiavi della Florida, abbiamo due siti costieri, The Rocks e Cheeca Rocks, due siti offshore Little Conch e Crocker Reef. |
| Ed è importante sapere che le barriere costiere tendono ad essere molto più robuste, si vedono ancora grandi coralli sani non ovunque, ma in alcuni posti. |
| Offshore hai a che fare con questa piccola stampa, quindi abbiamo un bel gradiente di resilienza in situ. |
| Questo sarà importante per la costruzione di modelli che non vorresti costruire o testare i tuoi modelli usando esclusivamente coralli forti o esclusivamente quelli deboli, vorrai avere un mix di entrambi. |
| Questo è solo un grafico veloce di Graph Builder che ho messo insieme, e questo sta guardando i punteggi dei colori, quindi vuoi essere un cinque. Cinque significa sostanzialmente che sei completamente sano. |
| Zero significa che sei completamente bianco e stai per morire. In realtà da tre a quattro sta diventando piuttosto stressante. Quindi puoi vedere qui ad agosto |
| questo è nel bel mezzo di un evento di sbiancamento, abbiamo un bel mercato sbiancante in questi quattro siti, anche i siti costieri più resistenti si stavano sbiancando in una certa misura. |
| Ma poi, a ottobre si sono ripresi e poi a dicembre si sono ripresi, ma vedi questo tipo di comportamento anomalo e penso che questo sia guidato da una malattia. |
| Quindi questo sta tornando al mio gergo della mia designazione per la salute dei coralli che ho menzionato prima, quindi. |
| Questo è fondamentalmente, sai che voglio avere questo alla fine o eventualmente essere forse una variabile continua, forse da uno a 10. |
| Ma in questo momento stiamo cercando di prevedere una delle tre categorie essenzialmente. O sei resiliente o resistente allo sbiancamento, sei suscettibile allo sbiancamento o sei intermedio. Quindi la resistenza allo sbiancamento sarà questa linea verde in alto, il tuo punteggio di colore non cambia davvero |
| nel corso dell'evento di sbiancamento. Questo è un altro grafico di Graph Builder, quindi guarda la temperatura nella metà inferiore. |
| Quindi un corallo intermedio sta per sbiancare un po', ma poi si riprende. |
| Quello suscettibile allo sbiancamento o sbianca notevolmente e si riprenderà o, in alcuni casi, potrebbe non recuperare tutto. Quindi questi sono essenzialmente i tre fenotipi che saranno il mio modello. |
| E questo è complicato dal design, non preoccuparti, questo sta fondamentalmente mostrando i diversi modi, alla fine potresti passare attraverso il processo di costruzione del modello. Quindi a sinistra |
| vedrai quali dati utilizzerai per addestrare e convalidare il modello. |
| Il modello stesso, cosa userai per testare il modello e poi cosa stai cercando di prevedere alla fine. Quindi, se stai solo usando i dati di laboratorio sui coralli |
| per creare un modello predittivo in cui lo stai testando con più dati del mondo di laboratorio, |
| questo ti darà il potere di prevedere la salute dei coralli in laboratorio, ma non è proprio quello che stiamo cercando. Voglio dire, va bene per la pubblicazione, ma vogliamo sapere, vogliamo essere in grado di prevedere cosa sta succedendo sul campo. |
| Ma poi ti imbatti in questo problema di come, come mi sento nell'usare i dati di laboratorio per creare un modello predittivo? |
| che sta tentando di prevedere cosa sta succedendo sul campo, sai che sarà sempre un problema precario usare questi dati di laboratorio per fare previsioni su questo meno |
| campo vincolato coinvolto. Ma ci proveremo lo stesso. Quindi, di nuovo, questo sta usando questa designazione di salute della colonia come y. |
| I predittori, come ho detto prima, alla fine includeranno più delle sole proteine, ma per semplicità oggi useremo le proteine. E questo è |
| utilizzo di JMP Pro 16.1 Ho il componente aggiuntivo XG boost che mi piace molto e che consiglio vivamente. Questa è più una nota per me stesso, ma voglio menzionare una cosa importante, e arriva a |
| un grande svantaggio della proteomica ed è stocastico nella sua natura. Quindi ricorda che ho sequenziato 86 proteine nei miei campioni di laboratorio, quindi quelli sono quelli che vorrei usare e il mio modello predittivo. |
| Quando sono andato là fuori e ho misurato i proteomi e i miei campioni sul campo non ho ottenuto quelle 86 proteine, ho ottenuto un insieme di proteine completamente diverso. |
| Quindi, ho dovuto cercare di capire quali proteine sono state effettivamente trovate e tutti i miei campioni, quindi questo si è drasticamente ridotto. |
| Il numero di proteine che potevo usare, in realtà è passato da 86 a 31 fino a cinque proteine e questo mi preoccupava perché non ero davvero sicuro se cinque proteine sarebbero state sufficienti per darmi un qualche tipo di potere predittivo, ma diciamo vedere. |
| Quindi quel set di dati è qui così |
| fondamentalmente ho preso un sottoinsieme di 31 proteine che sono state trovate in tutti i miei campioni sul campo, ma quello che voglio fare oggi è, voglio davvero concentrarmi solo su quelle proteine dei coralli che ho campionato a luglio |
| 2019. Voglio solo conoscere questi campioni di corallo perché questo è prima dell'evento di sbiancamento. Voglio sapere se c'è qualcosa che posso rilevare in questi coralli prima che sbianchino |
| Quindi, questo ha ridotto i miei 31 a cinque, quindi proverò a creare un modello predittivo con queste cinque proteine. E userò la mia nuova funzionalità preferita di JMP Pro, nota come screening del modello, perché questo mi consentirà di testare |
| più modelli diversi in parallelo. Quindi metterò qui la mia designazione per la salute dei coralli per il laboratorio. Metterò qui le mie cinque proteine. |
| Darò una possibilità a tutte queste diverse opzioni, sai cosa in realtà non ho installato XG boost su questo computer, ma va bene, penso che possiamo, |
| sarà ancora in grado di trovare un modello decente. Userò una convalida incrociata Kfold di cinque. Voglio alcune di queste opzioni qui. |
| E vediamo cosa otteniamo. |
| Ci vorrà un po' di tempo per funzionare perché controllerà 20 modelli diversi in parallelo, usando tutte queste diverse combinazioni fattoriali e abbiamo alcuni dati diagnostici qui, ma voglio arrivare direttamente ai set di convalida. |
| Quindi sono essenzialmente classificati qui, quindi abbiamo un modello potenziato neurale che sembra funzionare bene. Poiché mi interessa l'accuratezza, tendo a gravitare verso il tasso di classificazione errata. |
| Abbiamo un modello di regressione generalizzato, controlliamolo così lo selezionerò. Sembra abbastanza buono. |
| Lo eseguirò. |
| Vedi tutta la diagnostica qui, voglio prendermi un po' di tempo |
| per guardare il Profiler |
| perché questo mi dirà |
| quali proteine contribuiscono maggiormente. |
| Quindi quello che avevo detto prima, mi scuso, devo reimpostarlo ora. |
| Di solito ho l'opportunità di ottenere il massimo da uno dei miei trattamenti, che si tratti del suscettibile allo sbiancamento o di quello resiliente allo sbiancamento. Quindi quello che posso fare è, posso dire hey mostrami cosa serve per essere un corallo resistente allo sbiancamento, quindi in realtà ridurrò al minimo il sensibile allo sbiancamento |
| e |
| Bene, quello che mi mostra mi mostra solo un'opzione. Penso, sai cosa, è già è già stato impostato su questo quindi va bene |
| Così |
| mi sta mostrando in questo caso |
| come la proporzione di campioni cade rispetto alla suscettibilità allo sbiancamento quando ho modificato i livelli di queste proteine, e questo potrebbe essere utile per le cose |
| come l'ingegneria genetica, se vuoi provare a trovare le proteine che saranno |
| maggiormente coinvolti nella resilienza del corallo. Avrai voglia di giocare con il Profiler, ma oggi sono più interessato alle previsioni stesse, quindi quello che farò è pubblicare la formula di previsione qui. |
| te ne accorgerai |
| una delle proteine si è staccata, quindi una di esse non è stata ritenuta utile nella costruzione del modello vero e proprio. |
| E questo è qualcosa che ho fatto solo negli ultimi due o tre giorni, che tu ci creda o no. Quindi ho i miei coralli di luglio in questa tabella di dati e voglio fare un confronto. |
| Voglio vedere le previsioni che fa da quella tabella di dati, quindi andiamo oltre e vediamo cosa ha indovinato in base a quel modello di regressione generalizzato. E correrò velocemente qui e ti dirò, perché sono solo 12 campioni, indipendentemente dal fatto che l'ipotesi fosse giusta o sbagliata, quindi questo è |
| Giusto. Spiacente, la r non funziona su questo computer, che tu ci creda o no, è giusto. |
| Destra. |
| Destra. |
| Sì, c'è sicuramente un modo più semplice per farlo, ma perché è sbagliato. |
| Giusto, quindi ora funziona di nuovo bene. |
| Destra. |
| Giusto e giusto. |
| Quindi, in questo sottoinsieme di 12 campioni, lo uso per il modello di regressione generalizzato delle proteine. |
| Ha avuto la probabilità di sbiancare proprio in 11 dei 12 campioni, il che è davvero fantastico, voglio dire che ho eseguito la simulazione in vari modi più e più volte che in realtà è |
| meglio di quello che sto battendo in genere, quindi è qualunque sia il 92 93%, quindi è davvero eccitante, soprattutto perché è solo per le proteine. Così |
| ne abbiamo già parlato, quindi sì, quindi la mia media per fare questo tipo di simulazione è di circa l'80-90% di precisione. |
| Il che per me è incredibilmente eccitante. Per un medico sarebbe davvero terribile. Se hai solo ragione |
| sai, in termini di prospettiva di un evento di arresto cardiaco e dell'80% dei tuoi pazienti, sarebbe un enorme fallimento, ma penso |
| dato che questo è un po' nuovo per i coralli, sto bene, con una precisione dall'80 al 90%. E questo è quello che non ho menzionato |
| quel sottoinsieme di cinque proteine, che poi è stato ridotto a quattro, che guardava solo il corallo ospite. Ho rimosso le proteine simbionti, perché ho letteralmente appena ricevuto questi dati, poche settimane fa. |
| Quando aggiungo quelle proteine simbionti, penso che l'accuratezza aumenterà e me lo ricorderò anche. |
| Stavo usando i dati di laboratorio per fare previsioni sul comportamento dei coralli di campo. Quindi non ti aspetteresti che sia accurato al 100%. Cosa avrei dovuto fare e cosa farò, probabilmente entro poche ore dalla fine di questo discorso, |
| Ho tutti i dati del campo. Ho tutti i dati del laboratorio. Posso andare avanti e utilizzare entrambi questi set di dati nella formazione e nella convalida. |
| Crea un modello in cui prevedo il comportamento dei coralli sul campo. E sono fiducioso che la precisione con questo approccio non farà che aumentare. potresti litigare, |
| perché dovresti voler usare i dati del laboratorio di corallo quando hai questo set di dati sul campo? E sai, penso che potrebbe essere un punto molto valido. |
| Da un punto di vista biologico, sai che la vera natura di queste proteine è incredibilmente interessante per me e ho appena scoperto cosa fossero la scorsa notte. |
| Il tempo sta per scadere, quindi non ne parlerò, ma basti dire che sarà anche incredibilmente interessante che saremo in grado di estrarlo. Uno di questi è evoluto e cattura la preda, che penso possa essere fantastico per |
| cercando di sviluppare un meccanismo. |
| Cioè, questi sono set di dati davvero piccoli, queste sono dozzine di campioni. Quindi penso di aver fatto il miglior stress test sui coralli del mondo? |
| No, questo è un lavoro in corso e ci sono altri problemi metodologici che devono essere risolti, ma alla fine quello che voglio fare è sviluppare questo tipo di stress |
| prova così possiamo andare là fuori e fare quello che chiamo triage della barriera corallina. Potrei prendere i miei piccoli campioni |
| fare le mie analisi proteomiche o altre analisi molecolari, inserire i dati in JMP, |
| sputa fuori queste ipotesi di resilienza e dico al manager ehi, questa barriera corallina qui sembra essere davvero in ottima forma e lascia che sia per ora, sai, tienila d'occhio. |
| Questo qui, tutti i coralli sono stati ritenuti sensibili allo sbiancamento dal mio modello. Se c'è qualcosa che potresti fare per mitigare o dare una possibilità a quei coralli - ripulire la qualità dell'acqua, frenare |
| pesca eccessiva - quelli sono quelli in cui penso che dovresti classificare il tuo sforzo. Quindi è davvero quello che voglio essere in grado di fare con questo tipo di set di dati. Quindi, ovviamente, i set di dati devono crescere. |
| Voglio confrontarli con questi modelli basati sulla temperatura che sono là fuori, anche se la scala è intrinsecamente diversa. |
| E voglio davvero solo essere in grado di avere questo tipo di visuale o solo una mappa in cui dico solo che sai qui ci sono i punti brutti qui i punti buoni. |
| Farò tutto il lavoro sporco, voglio essere in grado di distillare questo in qualcosa che un manager o un laico potrebbe facilmente digerire e penso che una volta che i nodi saranno stati risolti e una volta che avremo un po' di cose, saprai più grande set di dati, |
| incorporare più specie di corallo, estendere la gamma geografica, potremmo davvero essere fuori e imbatterci nell'uso di questo approccio di modellazione predittiva della salute dei coralli in |
| sai, come strumento decisionale. Quindi, non solo per il monitoraggio, ma per la ricerca di genotipi resilienti che potrebbero essere utili per l'allevamento di coralli per il ripristino. |
| Potresti anche usare questo approccio per monitorare il successo dei progetti di mitigazione e cose del genere, quindi penso che ci sia molto potenziale per questo tipo di |
| approccio di modellazione predittiva della salute dei coralli per una sorta di questa gestione marina più proattiva, e spero |
| questo è qualcosa che possiamo continuare a crescere alla NOAA, Università di Miami nei prossimi anni, soprattutto perché questi ecosistemi diventano sempre più in pericolo. |
| Quindi con questo sarei felice di rispondere a qualsiasi domanda. Sono ancora una volta che voglio menzionare su Non sono un modellista per formazione, quindi sono decisamente il benvenuto |
| eventuali suggerimenti. Non prendere nulla di tutto questo come un dogma, sai se c'è un'interpretazione errata dei dati o qualcosa del genere, non ferirai i miei sentimenti e sicuramente apprezzerò qualsiasi domanda o feedback. |
| Quindi con questo finirò il mio discorso e sarò felice di sentirti. Grazie. |
