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普林斯顿大学新闻

基本工作:普林斯顿的苍蝇食品厨师为生命科学研究提供食物

数以百万计的微小生物——以及它们所带来的科学发现——依赖于在流感大流行期间向校园报告的重要工作人员之一。

戈登·格雷(Gordon Gray)是普林斯顿果蝇厨房(fly kitchen)的“烹饪大厨”,他在那里为大约200万只把普林斯顿实验室当成家的果蝇调制了丰富而丰盛的菜肴。

苍蝇对于回答从行为到先天缺陷和癌症等人类疾病的基本科学问题是不可或缺的。

Gordon Gray

戈登·格雷(Gordon Gray)是普林斯顿大学“苍蝇厨房”(fly kitchen)的大厨,在过去的四十年里,他为普林斯顿大学的200万只果蝇烹饪营养丰富的混合物。这张照片是在2019冠状病毒病爆发前拍摄的,是为了纪念格雷在普林斯顿大学服务45年。

四十多年来,格雷一直在普林斯顿大学搜寻苍蝇。多年来,他不断改进配方。他甚至参与发明了一种苍蝇食物机并申请了专利。

“这不是你平常吃的快餐,”格雷说。

大多数以格雷的食物为食的苍蝇都属于黑腹果蝇(Drosophila melanogaster),也就是夏末在你的厨房里站稳脚跟的芝麻大小的敌人。

使它们对科学有价值的是它们的基因。自20世纪初以来,果蝇在科学研究中发挥了重要作用。几十年来,研究人员改变或编辑了果蝇的各种基因。今天,在世界各地的研究机构中,有数以千计的研究品种,每一种都有一种或几种不同的变体,非常适合回答特定的科学问题。

不像科学家研究的其他生命系统,比如细胞甚至蠕虫,苍蝇不能冷冻。

因此,当普林斯顿大学为应对流感大流行而关闭实验室时,很明显,普林斯顿的“苍蝇厨房”将不得不继续开放。

普林斯顿大学(Princeton)生命科学教授、分子生物学教授伊丽莎白·加维斯(Elizabeth Gavis)是“果蝇厨房”(fly kitchen),或者更确切地说,是“果蝇媒体设施”(Drosophila Media Facility)的教职员主管。

加维斯说:“这些菌株是无价的,因为它们是独一无二的——我们可能是唯一拥有它们的实验室。”尽管科学家们通常将备份蚁群藏在像印第安纳州布卢明顿这样的仓库中心,但加维斯说,只保留一个备份蚁群是有风险的。“在处理过程中,一种菌株很容易被其他菌株污染,或者从坏的一批食物中,或者从细菌或真菌感染中丢失。”

在大流行期间,几乎所有的实验室研究都停止了,对苍蝇燃料的需求只有正常水平的三分之一左右。格雷的头衔是专业的果蝇专家,他只需要制造足够的食物来维持种群的生存,这样当研究重新开始时,种群数量就可以扩大。

这相当于每周25加仑的食物。他几乎每天都来这里生产更多的食物,或者确保有足够的食物来满足需求。

当他到达现在几乎被遗弃的“飞”厨房所在的大楼时,格雷乘电梯来到地下室,进入只有一个房间的厨房,那里闪闪发光的不锈钢柜台就像学校自助餐厅的餐前准备区。

Gordon Gray stirs a large caudron

果蝇配方:格雷将玉米粉、酵母、糖和其他成分加入到一个大锅中,在不断搅拌的同时加热混合物。

为了确定机票价格,格雷在一个大到他腰部的大锅里加入了各种配料。他先倒进水里,然后是玉米粉、酵母、一种叫做琼脂的胶状物质、几种糖、一些盐和b族维生素。然后他把混合物烧开,房间里则是电动搅拌器的嗡嗡声。30到45分钟后,他关掉暖气。当混合物冷却时,他加入一种防腐剂,这种防腐剂有一种强烈的酸性气味。

“闻起来像个泡菜厂,”格雷说。

苍蝇似乎并不介意。尽管格雷说他偶尔会看到有人在电梯里搭便车下来,但由于担心污染食物,他还是不允许任何人进入厨房。(参见捕捉果蝇的技巧。)

普林斯顿大学的苍蝇食谱最初是在20世纪50年代开发的,经过格雷多年的改进,是世界上最好的食谱之一。

格雷说:“这是衡量其他果蝇食物的黄金标准。”他还说,该学院的一名教职员工、发展生物学家迈克尔·莱文(Michael Levine)曾告诉他,“我希望你们能意识到,如果你们想做果蝇研究,普林斯顿大学是最好的选择。”

莱文证实说:“普林斯顿大学的苍蝇食品堪称传奇。”莱文于五年前加入普林斯顿大学,目前是该校安东尼·b·埃文宁62基因组学教授、分子生物学教授、刘易斯-西格勒综合基因组学研究所所长。

当肉汤完全混合并加热后,格雷将其倒入一系列的管状和瓶状容器中。如果用手工的话,要装满几百个瓶子和管子需要几个小时的时间,所以机器人可以完成这项任务。但情况并非总是如此。

上世纪90年代,格雷对填满管子所花的时间感到沮丧,于是他找来了一位机械车间的同事,两人发明了一种机器来填满管子。这所大学为这一发明申请了专利,并通过一家科学设备制造商销售,其中一部分专利使用费归格雷和他的共同发明人所有。

每管或每瓶大约盛满三分之一的黄色肉汤,在接下来的几个小时里凝固,形成一种南瓜派馅的稠度。

Gordon Gray stoppers bottles in a lab

灰色封口以防止污染。研究人员将把瓶子拿到实验室,把苍蝇转移到容器里。苍蝇生活在凝固的食物上面的容器里。

这些管子和瓶子既可以作为飞行餐厅,也可以作为生活区。苍蝇生活在凝固的食物上面。它们落在水面上,小口小口地吃,当时机成熟时,它们会把卵产在水面上。卵孵化后,幼虫在食物里钻洞,直到该爬出来变成蛹(一种茧)的时候,成虫才出来。

为了防止试管过度拥挤,同时为了补充食物,研究人员必须每隔几周就把这些细菌转移到一个新鲜的试管或瓶子里。

13个实验室和2个教学实验室对果蝇进行研究。

对这些科学家来说,苍蝇绝不是害虫。

“果蝇是研究基因作用的一个很好的有机体,”加维斯说。“你可以删除一个基因,然后询问行为、发育或生存发生了什么。许多与人类癌症有关的基因最初是在果蝇身上发现的。”她说。

Gavis和她的团队研究基因,这些基因控制着细胞以及细胞的某些部分在有机体发育过程中如何为不同的功能进行专门化。他们专注于信使rna的作用,作为基因和蛋白质之间的中介。

普林斯顿大学(Princeton)的几个研究小组正在研究基因是如何开启和关闭的,以控制动物从卵子和精子结合形成的单细胞到复杂的成年生物体的发育。这个领域的发现导致了1995年的诺贝尔生理学或医学奖颁给了普林斯顿大学的Eric Wieschaus教授,Squibb分子生物学教授,分子生物学教授以及Lewis-Sigler整合基因组学研究所。

普林斯顿大学的其他研究人员用果蝇来研究基因如何影响行为,比如交配。而其他科学家则会问,千百年来基因的功能是如何变化和进化的?

两个教学实验室让本科生接触飞行研究,包括一门分子生物学课程,让学生获得设计和开展独立研究的第一手经验。

一种常见的基因改变是将一个特定的基因与另一个基因相连,使分子发出红色、绿色或蓝色的荧光。通过在显微镜下寻找细胞中的荧光,研究人员可以了解基因在哪里是活跃的。

威斯考斯说,如果没有格雷提供的营养,这些研究就不可能进行。

“他的存在,以及他40多年来生产苍蝇食物的不可思议的可靠性,一直是我实验室工作的核心,”威斯考斯说。“你不可能在和戈登交谈时不被他的关心所打动。”

莱文表示同意。

莱文说:“戈登是普林斯顿大学人才培养深度的典范。”他是一位活跃的学者,对文学和电影有着深厚的知识和热情。在我们的交往中,我总能学到一些新东西。”

Gordon Gray dispenses the food into tubes

格雷使用一个机器人系统将液体食物分配到试管中。在20世纪90年代,他与人合作发明了一种机器,可以把苍蝇的食物放进管子里。这台机器是通过一家科学设备制造商销售的。

1974年,格雷在新罕布什尔大学获得生物化学学士学位,在那里他经历了同性恋学生组织在校园生存的斗争。在普林斯顿,他一直是社区的积极分子。20多年来,他与各种合唱组织合作,包括20世纪70年代的大学教堂合唱团和合唱团。

他也进行自己的研究。他是富尔珀陶器(Fulper Pottery)的专家。富尔珀陶器于1805年至1935年在新泽西州弗莱明顿(Flemington)的工厂生产日用炊具和艺术陶器。格雷撰写了大量关于该校1895届富尔珀二世(William Hill Fulper II)的文章,以及富尔珀陶器的材料、釉料和文化影响的历史。他在许多博物馆和历史学会做过这方面的演讲。

格雷今年是他在普林斯顿大学工作的第45个年头,他说他很喜欢自己在fly kitchen的工作,因为他知道自己在做贡献,所以他可以看到这些发现的进展。他说:“我能够参与这项正在向前推进的研究,这难道不是大学的全部使命吗?”

将苹果醋倒入杯中,加入一滴洗洁精。肥皂破坏了液体的表面张力,所以苍蝇不能降落在表面,相反,他们下沉和淹死。

新闻旨在传播有益信息,英文原版地址:https://www.princeton.edu/news/2020/05/12/essential-work-princetons-fly-food-chef-provides-sustenance-life-sciences-research