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生物学家朵带来沃尔巴克氏课程的学生,公民科学家遍布全球

范德比尔特大学(Vanderbilt University)夫妻生物学家指导的一门课程,旨在帮助全球无数大学生、学童和公民科学家利用前沿技术为微生物研究做出贡献。

进化遗传学家、生物学教授赛斯·博尔登斯坦和微生物学家、高级研究专家萨拉·博尔登斯坦共同主持了“发现内部的微生物”活动。Wolbachia项目提供微生物和生物技术的实践学习。它是以动物,尤其是昆虫中最常见的细菌之一命名的。它们向用户免费运送收集、保存和提取昆虫及其相关微生物DNA所需的材料。

然后,学生们测试沃尔巴克氏细菌的样本,这种细菌巧妙地控制了昆虫和其他节肢动物的有性繁殖。学生们还将研究结果记录在一个数据库中,该数据库被学术界用来追踪沃尔巴克氏菌的普遍性、地理位置和基因序列。

“学生们首先要问他们所在社区的环境,那里可能有什么昆虫,如果这些昆虫有沃尔巴克氏体,就会对这种关联的潜在影响形成一种假设,”萨拉博尔登斯坦(Sarah Bordenstein)说。“他们正在学习实验技术、昆虫分类和生物信息学——所有的高级学习都是在大学实验室里完成的。”

几乎可以肯定

Seth Bordenstein发表了42篇关于沃尔巴克氏细菌的论文,他说,与沃尔巴克氏细菌合作是有意义的,因为每10种昆虫中就有4种存在沃尔巴克氏细菌。这意味着,收集它们的学生和未来的科学家很可能会体验到发现沃尔巴克氏体的兴奋,甚至可能为他们自己发现一个新的进化谱系。

“从生物多样性的角度来看,沃尔巴克氏菌是生命史上最大的流行病之一,”他说。“它还具有生物医学意义,因为沃尔巴克氏体可以阻止寨卡病毒和登革热等致病性病毒从蚊子传播给人类。我们可以利用昆虫体内的共生细菌来帮助人类。”

博尔登斯汀夫妇最近与皮博迪教育与人类发展学院(Peabody College of Education and Human Development)合作,将这套课程介绍给范德比尔特大学(Vanderbilt)科学与数学学院(School for Science and Math)的高中生。该校每周有一天邀请公立学校的学生在校园里接受这些科目的高级教学。在学校主管安吉拉·伊德斯的指导下,学生们在家里收集昆虫,并把它们放在装满酒精的试管中保存。

回到教室后,学生们研究了昆虫的属和种类,然后与博尔登斯汀一起提取DNA。在接下来的课程中,学生们将学习DNA测序以及他们的发现如何对这一特定领域的研究做出贡献。

藤岭高中(Cane Ridge High School) 10年级学生里安娜·安德森(Rionna Anderson)说,她喜欢这个项目的挑战。

“现在,我们正在对这些蜘蛛和苍蝇进行分类,”她说着,举起了她的三个研究小组成员的试管。“我认为我们在这么小的年龄就能提取出DNA,这太神奇了。科学不仅仅是课本上的东西。”

博尔登斯汀一家最初是在马萨诸塞州当地从事科学家和科学教育工作的,但随着越来越多的人了解到以发现为基础的课程,他们发现自己要把物资运往美国各地和国际各地。以色列、新加坡、瑞士和美国等国也在进行合作。

现实生活经验

新泽西州Toms River High School South
和Toms River High School North的权威科学研究主任Christine Girtain说,她去年从Bordensteins中学到了沃尔巴克奇课程,现在正在把它传授给其他老师和她的高中生。她正在与以色列吉瓦塔伊姆本兹维高中的一名老师合作,这样他们的学生就可以分享关于海外昆虫沃尔巴克氏体的信息。

Girtain说:“Sarah和Seth非常善于支持高中学生和老师的努力。他们通过电子邮件回答问题,审查研究提案,并为这项工作提供引子。和他们一起工作就像中了高中研究导师的彩票。”

博尔登斯坦夫妇表示,在实验室成员和私人捐赠、霍华德休斯医学研究所(Howard Hughes Medical Institute)以及最近的美国国家科学基金会(National Science Foundation)的帮助下,他们能够处理沃尔巴克契亚项目的发展。

赛斯·博尔登斯坦说:“我们一直在为这个及时的项目寻找新的投资和支持,因为这个项目比我们最初的计划要大得多。”“我们很高兴它在世界各地的科学教育中产生了积极的影响。”

新闻旨在传播有益信息,英文原版地址:https://news.vanderbilt.edu/2019/01/22/biologist-duo-brings-wolbachia-curriculum-to-students-citizen-scientists-around-globe/