Environmental Molecular Sciences Laboratory
पर्यावरण आणविक विज्ञान प्रयोगशाला (ई. एम. एस. एल., उच्चारण एम-ज़ुल) एक ऊर्जा विभाग है, जो रिचलैंड, वाशिंगटन, संयुक्त राज्य अमेरिका में प्रशांत उत्तर पश्चिमी राष्ट्रीय प्रयोगशाला में विज्ञान सुविधा का कार्यालय है। ई. एम. एस. एल. के वैज्ञानिक और सहयोगी मौलिक अनुसंधान करते हैं जो जैविक, जैव-भूरासायनिक और भौतिक सिद्धांतों पर ध्यान केंद्रित करते हैं ताकि आणविक और जीनोमिक्स-नियंत्रित सबसे छोटे पैमाने पर होने वाली प्रक्रियाओं की भविष्यवाणी की जा सके और पर्यावरणीय पृथ्वी प्रणाली में सबसे बड़े पैमाने पर परिवर्तन होता है। कार्यात्मक और प्रणाली जीव विज्ञान क्षेत्र एंजाइमों और जैव रासायनिक मार्गों को समझने पर केंद्रित है जो प्रोटीन संरचनाओं और कार्यों को कोशिकाओं के भीतर, समुदायों में कोशिकाओं के बीच, और सूक्ष्मजीवों और पौधों के लिए सेलुलर झिल्ली सतहों और उनके वातावरण के बीच फेनोटाइपिक प्रतिक्रियाओं और बातचीत से जोड़ते हैं। पर्यावरण परिवर्तन और अंतःक्रिया विज्ञान क्षेत्र ऊपर और नीचे के पारिस्थितिक तंत्र, वातावरण और उनके इंटरफेस में पर्यावरण (फिजियोकेमिकल, हाइड्रोलॉजिकल, बायोजिओकेमिकल), माइक्रोबियल, पौधे और पारिस्थितिक प्रक्रियाओं की यंत्रवत और भविष्यसूचक समझ पर केंद्रित है। कम्प्यूटिंग, एनालिटिक्स और मॉडलिंग विज्ञान क्षेत्र उन्नत डेटा एनालिटिक्स, विज़ुअलाइज़ेशन और कम्प्यूटेशनल मॉडलिंग और सिमुलेशन के माध्यम से जैविक और पर्यावरणीय प्रणालियों की भविष्यसूचक समझ विकसित करने के लिए अत्याधुनिक प्रयोगात्मक डेटा का उपयोग करने पर केंद्रित है। ई. एम. एस. एल. जैविक और पारिस्थितिकी तंत्र प्रक्रियाओं के आणविक कार्यों को समझने और भविष्यवाणी करने के लिए महत्वपूर्ण जानकारी को उजागर करने के लिए एकीकृत अनुसंधान प्लेटफार्मों का उपयोग करता है। जैव-भूरासायनिक परिवर्तन एहि बातक जाँच करैत अछि कि पृथ्वीक भूमि, जल आ वायु अन्तरफलक पर आणविक अन्योन्यक्रिया पर्यावरणक भीतर पोषक तत्व आ संदूषककेँ कोना परिवर्तित आ परिवहन करैत अछि। जैवआण्विक पथ कोशिकाओं के भीतर जैव अणुओं के बीच उनके आंतरिक या बाहरी वातावरण में परिवर्तनों के जवाब में कार्यात्मक संबंधों में जीनोमिक जानकारी के अनुवाद की जांच करता है। सेल सिग्नलिंग और संचार कोशिकाओं, आबादी और समुदायों के बीच और उनके बीच आणविक संकेतों की गतिशील बातचीत और तस्करी को प्रकट करते हैं ताकि उनके पर्यावरण के जवाब में जीवों के बीच जटिल अंतर-संबंधों को समझा जा सके। स्थलीय-वायुमंडलीय प्रक्रियाएँ आणविक परिवर्तनों, उन्हें नियंत्रित करने वाली भौतिक प्रक्रियाओं और स्थलीय और वायुमंडलीय प्रक्रियाओं के संयोजन की जांच करती हैं। प्रकन्दमण्डल फलन प्रणाली पैमाने पर पादप और पारिस्थितिकी तंत्र के लक्षणों को समझने, भविष्यवाणी करने और नियंत्रित करने के लिए आणविक स्तर पर जीन और पर्यावरण के बीच बातचीत की जांच करता है। संरचनात्मक जीवविज्ञान कार्य को समझने के लिए नैनोस्केल स्थानिक और लौकिक संकल्पों पर प्रोटीन, प्रोटीन परिसरों और अन्य जैव अणुओं के बारे में संरचनात्मक, जैव रासायनिक और गतिशील जानकारी प्राप्त करता है। सिस्टम मॉडलिंग प्रोटीन संरचना और कार्य के कम्प्यूटेशनल मॉडल, चयापचय मॉडलिंग और मशीन लर्निंग दृष्टिकोण का उपयोग करता है ताकि जीनोटाइप को फेनोटाइप के साथ जोड़ा जा सके और जैविक प्रक्रियाओं को समझा जा सके जो पोषक तत्व प्रवाह को नियंत्रित करते हैं, और बायोडिज़ाइन और जैव ईंधन/जैव उत्पाद उत्पादन के लिए भविष्यसूचक दृष्टिकोण को सक्षम करते हैं। ऑपरेशन ई. एम. एस. एल. एक उपयोगकर्ता अनुसंधान सुविधा है जिसके तहत दुनिया भर के वैज्ञानिक बिना किसी लागत के प्रयोगशाला के विशेषज्ञों और उपकरणों तक पहुंचने के लिए परियोजना प्रस्ताव प्रस्तुत कर सकते हैं। प्रस्तावों की एक प्रतिस्पर्धी सहकर्मी-समीक्षा प्रक्रिया के माध्यम से जांच की जाती है ताकि यह सुनिश्चित किया जा सके कि परियोजना वैज्ञानिक रूप से प्रभावी है और डी. ओ. ई. के जैविक और पर्यावरण अनुसंधान मिशन के कार्यालय के लिए प्रासंगिक है। जिन वैज्ञानिकों के प्रस्तावों को स्वीकार किया जाता है, उन्हें ई. एम. एस. एल. उपयोगकर्ता कहा जाता है। विशिष्ट उपयोगकर्ता अनुसंधान परियोजनाएं कुछ महीनों से लेकर कुछ वर्षों तक चल सकती हैं। ई. एम. एस. एल. उपयोगकर्ताओं को अपनी परियोजना की अवधि के लिए साइट पर रहने की आवश्यकता नहीं है और आवश्यकता पड़ने पर प्रयोगशाला में जा सकते हैं। अधिकांश नमूना प्रसंस्करण और विश्लेषण को दूरस्थ रूप से संभाला जा सकता है। ई. एम. एस. एल. का उपयोगकर्ता समुदाय प्रतिनिधियों की एक निर्वाचित समिति के माध्यम से वैज्ञानिक दिशा और कुशल संचालन के लिए प्रयोगशाला के प्रबंधन दल को सिफारिशें प्रदान करता है। ई. एम. एस. एल. बनने का विचार 1985 में रसायन विज्ञान में अवसर नामक राष्ट्रीय विज्ञान अकादमी की रिपोर्ट के साथ शुरू हुआ। रिपोर्ट में ऊर्जा और पर्यावरण से संबंधित वैज्ञानिक चुनौतियों की पहचान की गई है जिनका समाधान प्राप्त करने के लिए मौलिक अनुसंधान की आवश्यकता है। जवाब में, पी. एन. एन. एल. के तत्कालीन निदेशक, विलियम आर. विली और प्रयोगशाला के वरिष्ठ प्रबंधकों ने आणविक विज्ञान के लिए एक केंद्र का प्रस्ताव रखा जो भौतिक और जीवन विज्ञान के शोधकर्ताओं और कम्प्यूटिंग और आणविक प्रक्रिया मॉडलिंग में अनुभव वाले सिद्धांतकारों को एक साथ लाएगा। विली ने एक एकीकृत और सहयोगी तरीके से आणविक स्तर के रसायन विज्ञान के अध्ययन के लिए उन्नत उपकरण के साथ एक सुविधा की कल्पना की। ओहायो स्थित बैटेल मेमोरियल इंस्टीट्यूट, जो डी. ओ. ई. के लिए पी. एन. एन. एल. का संचालन करता है, ने सुविधा के निर्माण; अनुसंधान कार्यक्रमों को विकसित करने; और उपकरण, सुविधाओं, वैज्ञानिकों और सहायक कर्मचारियों को प्राप्त करने के लिए चार वर्षों में 85 लाख डॉलर के वित्त पोषण को मंजूरी दी। निर्माण जुलाई 1994 में शुरू हुआ और अगस्त 1997 में पूरा हुआ। ई. एम. एस. एल. 1 अक्टूबर, 1997 को पूर्ण संचालन के लिए खोला गया। अपने पहले पांच वर्षों के दौरान, ई. एम. एस. एल. के नेताओं ने क्षमताओं का निर्माण किया, वैज्ञानिक नेतृत्व की भर्ती की और उपयोगकर्ताओं को आकर्षित किया। इसके बाद नेताओं ने जीव विज्ञान को शामिल करने के लिए वैज्ञानिक ध्यान का विस्तार किया, विशेष रूप से पर्यावरण की सफाई, वैकल्पिक ऊर्जा और वातावरण में कार्बन डाइऑक्साइड में कमी के लिए प्राकृतिक रूप से पाए जाने वाले रोगाणुओं का अध्ययन। ई. एम. एस. एल. का प्रारंभिक उपयोगकर्ता कार्यक्रम एकल अन्वेषक अध्ययनों पर केंद्रित था जो वैज्ञानिक क्षेत्रों को पार कर गया और जल्दी से प्रति वर्ष 1,000 से अधिक उपयोगकर्ताओं तक पहुँच गया, जो प्रत्येक राज्य और कई विदेशी देशों का प्रतिनिधित्व करता है। इस अवधि के दौरान, ई. एम. एस. एल. ने दो बड़ी चुनौतियों पर ध्यान केंद्रित कियाः सूक्ष्मजीवों और खनिजों के बीच मौलिक अंतःक्रिया से संबंधित एक जैव-भू-रसायन प्रश्न, और कोशिका झिल्ली में प्रोटीन की संरचना और कार्य को संबोधित करने वाला एक अध्ययन। इन चुनौतियों पर काम करने से वैज्ञानिक समुदाय के लिए नए अवसर पैदा हुए, जिसमें अनुसंधान अभियानों को एक ही चुनौती पर टीमों को केंद्रित करने के लिए बनाया गया था। जनवरी 2007 में, ई. एम. एस. एल. ने अपने पहले स्थायी विस्तार का जश्न मनायाः चिनूक नामक एक 11.8-teraflop कंप्यूटर के लिए लगभग 4,000 वर्ग फुट ऊंचा फर्श, जो उस समय दुनिया की पांचवीं सबसे तेज प्रणाली थी। अप्रैल 2008 में, ई. एम. एस. एल. ने प्रतिष्ठित उपयोगकर्ता जे. माइक व्हाइट को एक नया कार्यालय पॉड समर्पित किया जिसमें लगभग 100 कर्मचारी और उपयोगकर्ता पी. एन. एन. एल. हैं। 2012 की शुरुआत में, ई. एम. एस. एल. ने अपनी शांत शाखा खोली जिसमें अतिसंवेदनशील उच्च-रिज़ॉल्यूशन सूक्ष्मदर्शी और स्कैनिंग उपकरणों का एक समूह था। 2009 से प्रस्तुत अक्टूबर 2010 में, ई. एम. एस. एल. का प्रमुख कम्प्यूटेशनल रसायन विज्ञान सॉफ्टवेयर पैकेज, एन. डब्ल्यू. सी. एच. एम. खुला स्रोत बन गया, जिससे दुनिया भर के कंप्यूटर वैज्ञानिकों को इसके भविष्य के विकास में योगदान करने और इसे अधिक शोधकर्ताओं और छात्रों के लिए उपलब्ध कराने में मदद मिली। मार्च 2020 में वेब ऑफ साइंस खोज के अनुसार, 2010 से कोड को 3760 से अधिक बार उद्धृत किया गया है। जून 2013 में, ई. एम. एस. एल. ने चिनूक कंप्यूटर को सेवानिवृत्त कर दिया और एक 3.4-petaflops प्रणाली कैस्केड का स्वागत किया। ई. एम. एस. एल. ने अगस्त 2017 में अपनी बीसवीं वर्षगांठ मनाई, जिसमें एन. डब्ल्यू. सी. एच. एम. कम्प्यूटेशनल रसायन विज्ञान सॉफ्टवेयर और उपसतह विज्ञान और मूलभूत जैव ईंधन उत्पादन में प्रगति का प्रदर्शन किया गया। वैज्ञानिक नेताओं ने इस कार्यक्रम में भाग लिया, जिसमें अंतरराष्ट्रीय स्तर पर मान्यता प्राप्त वैज्ञानिक थॉम डनिंग, स्टीव कॉल्सन और जीन फ्यूट्रेल शामिल थे। आज, ई. एम. एस. एल. विभिन्न वैज्ञानिक समुदायों के उपयोगकर्ताओं के साथ मिलकर कार्यात्मक और प्रणाली जीव विज्ञान, पर्यावरण परिवर्तन और अंतःक्रिया, और कम्प्यूटिंग, विश्लेषण और मॉडलिंग में अपने वैज्ञानिक अनुसंधान पर ध्यान केंद्रित करता है। यह विज्ञान प्रौद्योगिकी विकास और कम्प्यूटेशनल क्षमताओं को बढ़ावा दे रहा है। ई. एम. एस. एल. के निदेशक थॉम डनिंग ने निर्माण गतिविधियों का नेतृत्व किया, टेरेसा फ्रायबर्गर-अंतरिम निदेशक, जीन फुट्रेल-जे. डब्ल्यू. रोजर्स, जूनियर-2002-2004 एलिसन ए. कैम्पबेल-अंतरिम 2004-2005,2005-2015 हार्वे बोल्टन-अंतरिम 2015-2016, अंतरिम 2017-2019 लियुआन लियांग-2016-2017 डगलस मैन्स-2019-वर्तमान फुटनोट्स बाहरी लिंक ई. एम. एस. एल. पर्यावरण आणविक विज्ञान प्रयोगशाला डी. ओ. ई. यू. एस. ऊर्जा विभाग पी. एन. एन. एल. पैसिफिक नॉर्थवेस्ट नेशनल लेबोरेटरी रिचलैंड में, वाशिंगटन एन. डब्ल्यू. सी. एच. ई. एम. एस. एल. का कम्प्यूटेशनल रसायन विज्ञान सॉफ्टवेयर पैकेज संयुक्त राज्य अमेरिका रिचलैंड में प्रयोगशालाएं, वाशिंगटन में बेंटन काउंटी, वाशिंगटन में वाशिंगटन भवन और संरचनाएं, वाशिंगटन (राज्य) में वाशिंगटन अनुसंधान संस्थान