21世纪的脊椎动物生物学需要在创客空间中度过一段时间
2018年选举日。比尔·斯托姆和叶卡捷琳娜·马沙诺娃看着电脑屏幕，考虑着可用的选择。
他们互相看了一眼，交换了一个苦相。如何在这么多蛇中选择？
风暴20号和Mashanova 20号正在寻找代表蛇亚目的候选者。文字的蛇。他们对蛇的鳞片特别感兴趣，他们知道不同种类的蛇有不同种类的鳞片。
两人和20岁的队友伊恩·威伦兹克（Ian Wilenzik）开始深入了解蛇的鳞片。这个想法是探索尺度的形式和功能，然后使用William & 玛丽在Swem图书馆和小大厅的创客空间设施中的工具和专业知识，制造他们自己的尺度或一套尺度。
蛇小组只是劳里·桑德森脊椎动物生物学课上的一个小组。桑德森想向她的BIOL 456学生介绍21世纪的概念、技能和技术。
桑德森是威廉玛丽大学生物系的教授。自1992年以来，她一直在该大学教授脊椎动物生物学。基于创客空间的项目是本课程佳博体育部分的增强。传统的脊椎动物生物佳博体育是基于对保存的标本和骨骼的检查。
“但现在，可用的生物标本更加多样化了，”她说。“整个领域更加跨学科。”
传统的解剖仍然存在
桑德森的学生仍然在佳博体育里做传统的解剖——比如鱼，通常是从弗吉尼亚海洋科学研究所的采样工作中获得的标本。在前几年，也有实地考察。但是，他们在本学期前三分之二的佳博体育作业中，花了很多时间来学习计算机辅助设计（CAD）、图像分析、3D扫描和其他21世纪解剖学家可以使用的先进技术。
桑德森说：“学生们选择项目作为佳博体育的一种顶点。”“他们可以一起设计、研究和执行脊椎动物生物学的一些元素。”
桑德森自己对CAD和3d打印鱼嘴模型的实验，使他在2016年获得了一种新型过滤装置的专利。三年前，当综合科学中心的生物工程佳博体育获得两台3D打印机时，她向脊椎动物生物学佳博体育介绍了先进的制造概念。但校园创客空间环境的扩展为桑德森的学生打开了更广泛的可能性。
创客空间学生工程师圆桌会议
每个脊椎动物生物学小组都得到了来自创客空间学生工程师MSEs的指导。乔纳森·弗雷在介绍21届的约翰·加斯特和22届的雅各布·布罗特曼-克拉斯时面无表情地说：“我很确定我有权授予爵士爵位，所以这两个家伙都是爵士。”
弗雷担任William & 玛丽在Small Hall的创客空间环境总监已经是第一年了。约翰爵士和雅各布爵士只是弗雷组建的MSE圆桌会议（MSE Round Table）的两名成员，该组织致力于为前来寻求神秘知识（如如何逆向设计蛇鳞）的探索者提供帮助。
“创客空间的作用是促进学生之间的学习，社区内部的学习，”Frey解释说。
加斯特说，他在创客空间轮班是有工资的，每周要工作10个小时。
“不过，我在这里待的时间可能是那个时间的两倍，”他说。“只是在做我自己的项目和其他作业。我喜欢待在这里。”
选举日那天，加斯特和布罗特曼-克拉斯正在上班，听着斯托姆和马莎诺娃解释他们的团队对探索蛇鳞片解剖结构的变化很感兴趣。
“蛇的鳞片不一样。”“风暴”说。“腹部和背部的鳞片是不同的。而且它们在不同种类的蛇中也不同。”
选举日那天，另一个团队正在小大厅创客空间工作。称他们为乌龟团队。他们的计划是测试三种龟壳的设计，看看它们是否能抵抗食肉鸟类的撞击。
20岁的安吉·帕克（Angie Pak）在网上查看海龟壳扫描图时感叹道：“在这个项目中，没有海龟会受到伤害。”她的队友、20岁的卡梅隆·斯陶布斯说，她的想法是用3D打印机复制这些炮弹，然后从无人机上扔下来。
“你有电线吗？”斯陶布斯问加斯特。
“线?我们有很多电线！Garst一边说，一边打开一个橱柜，里面有充足的绝缘铜。
“不，我是说像衣架，”斯陶布斯说。她解释说，她在网上找到了建造无人机有效载荷释放机制的说明，需要普通的旧挂线。
从互联网开始
像Staubs的无人机黑客一样，大多数项目的操作部分都是从互联网开始的。海龟小组的第三名成员，20岁的Evan Broennimann解释说，他们正在寻找海龟壳的三维扫描，可以用来创建3D渲染实验。
“我们找到了一些喜欢的，但收费很高，”布罗尼曼说。“我们需要开源或知识共享图像。”
到11月底，这些项目已进入后期阶段。蛇尺团队在斯威姆图书馆的创客空间展示了一对3D打印机的产品。这些鳞片的渲染图是基于对墨西哥蝮蛇Atropoides nummifer的解剖扫描。
其中一块鳞片有龙骨；另一面两面都很光滑。他们做了一个计算机模拟，展示了所有尺度是如何作为一个晶格网络一起工作的。
Mashanova说：“我们现在知道如何制作一个尺度网络，以及如何分析它。”“很多研究都是在运动的背景下看待蛇鳞的，但现在我们也可以在盔甲的背景下分析它们。”
海龟组最终选择了三种海龟进行跌落测试，并将它们排成一排进行检查。
“这是豹龟。这是一只箱龟，这是一只海龟，”布罗尼曼说。“我们的想法是看看哪种形状的贝壳最能抵抗鸟的掉落。”
他说，研究小组预测箱龟的壳将是最具抵抗力的，因为箱龟比其他两种龟更有可能成为鸟类捕食的对象。“豹龟非常大，”布罗尼曼解释说。“海龟……在海里！”
他们的观察结果支持了他们的假设。“你可以看看盒子龟的壳，你可以看到它的壳上没有任何裂缝，”Staubs说。
运动专家
除了蛇鳞和龟壳小组之外，还有第三组单独的项目，都涉及运动。例如，ChiChi Ugochukwu ' 20将她对马的兴趣深入到马蹄铁上。
她说：“我最初的想法有点雄心勃勃，想看看不同风格的马蹄铁是如何影响马的运动方式的。”“如果没有真正的活马，我很难完成这样的项目。”
Ugochukwu没有马，但不是无情的，因为她找到了一种方法，使她的项目适应现有的资源。许多项目也进行了类似的修改。例如，海龟团队放弃了他们的无人机计划，转而把打印出来的海龟扔在小大厅的高湾佳博体育里。
Ugochukwu开始了对马腿和蹄的解剖研究。她发现给马钉马蹄铁有一种巨大的手工品质。
她说：“我遇到的一件事是，当蹄铁匠给马钉蹄钉时，没有任何既定的指导方针。”这似乎更像是一门艺术，随着时间的推移，他变得越来越完美：“当你看到不同的马时，每匹马都会有适合它们需要的鞋子，”她说。
Charnae Holmes今年19岁，主修生物学，辅修艺术。她将自己的两个研究领域结合起来，对软骨进行了研究。软骨是一种经常令人头疼的结缔组织，在关节中起到填充物的作用。
“我对进化论很感兴趣，”她说。“我正在研究现代人类的软骨是如何进化的，从我们最近的亲戚黑猩猩开始，然后是露西，再到智人。”
霍姆斯正在追踪膝盖软骨的发育，她对从四足动物到两足动物的转变特别感兴趣。她说，她正在利用自己的工作室艺术背景来填补科学留下的空白。
“软骨不会变成化石，”她说。“所以我用我的艺术技巧来推断已经发生的变化。”
霍姆斯说，随着人类的成长，他们将大部分软骨转化为骨骼，但仍有一些软骨保留下来，尤其是在膝盖上。她补充说：“膝盖上的一点点软骨必须支撑很大的重量。”她说：“我们关节上的很多问题，比如骨质疏松症等，都是由关节部位的问题引起的。因此，了解软骨的进化可能会对帮助患有膝盖问题的人有一些影响。”
20岁的杰西卡·弗勒里想要提高假肢的技术水平。她说，最好的假肢是与你自己的步态最匹配的假肢。
她说：“有了更好的肢体，对物理治疗的需求就会减少，整体行走质量也会提高。”
弗勒里用一台从斯威姆图书馆里的里德媒体中心借来的摄像机，拍下了人们走路的样子。她记录了他们穿着袜子和运动鞋的步态。然后，她把这些文件上传到电脑上，拍下屏幕截图，密切关注拍摄对象的脚后跟撞击地板的画面。
“然后我把照片上传到ImageJ，”她说。许多学生使用ImageJ，这是一个由美国国立卫生研究院开发的多功能图像处理程序。
弗勒里使用ImageJ对每个实验对象进行了一系列测量：脚着地时产生的角度、步幅等等。她发现走路的机制有很多有趣的变化。
“每个人的走路方式都不一样，”她说。“有些人踩在地板上的脚更平。有些人落地时海拔更高。你可能会认为一些更高的人会有更长的步幅。通常是这样，但情况并非总是如此。”
