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一年级学生设计真实世界的解决方案

在秋季学期的第一周,四个工程系一年级的学生,肖恩·伯勒尔,提亚·埃文斯,亚当·克雷默和埃洛伊丝·辛威尔,进行了一次头脑风暴,以决定如何为残疾儿童设计一套理疗楼梯。他们的目标是构建一个通过奖励来提供动力的东西,有可变的步高,并且能够在身体上支持学生。

埃文斯解释说:“他们之前用的那个没有扶手,孩子们感觉很不稳定。”


的梯亚·埃文斯正在她的团队设计和建造的楼梯上行走。每一步,灯箱都会显示不同的颜色。

这个团队非常成功,他们设计的楼梯达到了客户理疗师设定的所有目标。它通过彩色灯箱提供动力,包括一个额外的小步骤,可以拉出来调整步高,有一个扶手来支持学生的身体,甚至可以被拆下来方便运输。

这是所有普拉特学院学生必修的工程101课程的一部分。团队与一个真实的客户配对,在整个学期一起工作,设计并创建一个可交付的解决方案来解决他们遇到的问题。在学期末,他们会在我参加的一个海报展示会上展示他们的产品。看到大学一年级的学生在短短几个月内就能做出这么多东西,真是令人难以置信。

我看到的下一张海报的重点是设计一种稳定手颤抖的装置。该团队的客户凯特(Kate)患有共济失调症,这是一种神经系统疾病,导致她的手臂和双手无法控制地颤抖。她想要一个能让她独立使用iPad的设备,因为她目前需要一个护工来稳定她的手臂。这个团队,Mohanapriya Cumaran, Richard Sheng, Jolie Mason和Tess Foote,需要设计一些东西,让凯特能够在稳定震动的同时进入整个屏幕,舒适,容易设置和持久。

该团队通过开发一种设备来完成这项任务,该设备可以让凯特通过握住3D打印的车把来稳定她的颤抖。然后把车把固定在弹簧上的两根杆子上,弹簧可以做垂直运动,而抽屉滑动可以做水平运动。

“我们让她(凯特)在iPad的所有区域都安装了触摸应用程序,她可以做到。”富特说。“未来的计划是让它更舒适。”

该团队计划通过在车把上增加一个泡沫手柄,在食指上安装一个球窝连接,并在木片上增加一层防水层来改进产品。

我访问的上一个项目创建了一个“翻转装置”。C. Fischer、E. Song、L. Tarman和S. Gorbaly组成的团队与杜克大学生物系的Mohamed Noor实验室合作,作为他们的客户。

塔尔曼解释说:“我们被要求设计一个装置,加快果蝇从一个瓶子转移到另一个瓶子的过程。”

Noor实验室经常用果蝇来研究遗传学,目前翻转果蝇只能用手来做,这要花很多时间。他们的目标是通过创造一种可以使用一年以上的设备来提高实验室实验的效率,这种设备可以避免损坏小瓶或苍蝇,而且是便携式的,适合放在办公桌上。

这个团队提出了50多个关于如何完成这个任务的想法,并将其缩小到一个他们将构建的想法。他们创造的产品包括两个手臂,由PVC管支撑在木制底座上。手臂上的“袖子”是3D打印的,用来装苍蝇的瓶子。为了有效地翻转苍蝇,一只手臂绕轴移动,允许多个小瓶被翻转,而通常需要一个小瓶的时间。这个团队非常成功,他们的发明将为重要的基因研究做出贡献。

苍蝇翻转装置

这是令人兴奋的,看看一年级学生能够创造杜克大学在他们的头几个月,我认为这是一个伟大的概念开始学生通过实践教育工程设计过程,让他们开发一个解决一个问题,把它从概念到实现。我很期待其他EGR 101的学生将来会设计什么。

,作者安娜·格茨金德

新闻旨在传播有益信息,英文原版地址:https://researchblog.duke.edu/2020/01/21/first-year-students-designing-real-world-solutions/

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青少年对他们的家庭有一种归属感

《美国国家科学院院刊》(Proceedings of the National Academy of Sciences)本周刊登的一项针对英国双胞胎的研究显示,青少年对自己家庭的社会和经济地位的认知与孩子的身体和认知健康密切相关。

事实上,青少年对社会地位的认知比他们家庭的实际地位更能有力地预测他们的健康状况和是否准备接受进一步的教育。该研究样本代表了英国所有的社会经济状况

“测试年轻人的看法如何与健康双胞胎之间提供了一个难得的机会去控制贫困状态以及环境和遗传因素共同的孩子在同一个家庭,”主要作者约书亚说Rivenbark,杜克大学医学院的医学博士/博士生和桑福德公共政策学院。

Joshua Rivenbark是医学和政策专业的博士研究生

Rivenbark说:“兄弟姐妹在成长过程中获得的客观资源是平等的,但很多人对家庭在社会阶梯上的位置有不同的看法,而社会地位的高低可以反映出双胞胎中每个人的表现。”

研究人员对2232对1994年至1995年间出生在英格兰和威尔士的同性双胞胎进行了跟踪调查,这些双胞胎都是伦敦国王学院环境风险(E-Risk)纵向双胞胎研究的一部分。青少年在12岁和18岁时评估家庭的社会地位。到了青春期后期,这些信念显示出青少年的表现有多好,不依赖于家庭获得的经济资源、医疗保健、充足的营养和教育机会。这种情况在12岁时没有出现。

加州大学欧文分校(University of California, Irvine)心理学教授、该报告的资深作者坎迪斯·奥杰斯(Candice Odgers)说,“孩子们能够获得的经济资源是他们健康和生活机会最可靠的预测因素之一。”“但这些发现表明,年轻人如何看待家庭在等级制度中的地位也很重要。他们对社会地位的认知也同样良好,而且往往更能反映出他们在心理健康和社会结果方面的表现。”

研究结果还表明,尽管在同一个家庭长大,双胞胎的观点并不总是一致的。18岁时,认为家庭地位高的双胞胎被判有罪的可能性更小;更多的是受教育、就业或接受培训;而且比他或她的兄弟姐妹有更少的精神健康问题。

Rivenbark说:“我们需要对年轻人如何看待自己的社会地位进行实验性的研究,以从中找出因果关系。”

这项电子风险研究是由伦敦国王学院的杜克大学教授Avshalom Caspi和Terrie Moffitt共同发起的。

嘉宾帕特·哈里曼,加州大学欧文分校新闻@UCIPat

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流感不再:通用疫苗的研究

很可能你得了流感。

身体疼痛、发冷、充血和咳嗽——对全球数百万人来说,这些症状都太熟悉了。

然而,对一些人来说,流感会导致严重的并发症。去年,多达64.7万美国人因流感相关疾病住院,另有6.1万人死亡。

无数小时的生产力丧失也伴随着疾病。包括住院费用,估计每年流感造成的经济负担总额在100亿到250亿美元之间。

预防流感的努力取得了喜忧参半的结果。对于许多病毒来说,疫苗提供了终生的保护,建立了一个抗体网络,准备好中和未来的感染。然而,流感病毒变异迅速,使得过去几年的疫苗无效。因此,新的疫苗不断在开发中。

每年,研究人员都会预测哪些流感病毒可能会主导即将到来的流感季节。基于这些预测,新的疫苗针对这些特定的毒株。因此,这些疫苗的有效性随预测的不同而不同。当一种疫苗与主要的流感病毒株匹配良好时,它可以将感染率降低40-50%。如果不是,它的预防能力就会低得多;例如,在2014年,每年的流感疫苗只有19%有效。

Peter Palese博士可能有一个更好的解决方案。帕勒斯和他的团队在伊坎医学院(Icahn School of Medicine)工作,他们正在开发一种疫苗,采用一种新的方法来预防流感。

就在上个月课程结束之前,Palese在杜克流感研讨会上发表了讲话,该研讨会是杜克大学6037流感研究的最新成果展示。这次研讨会是duke’提高流感疫苗效力的更大努力的一部分。

Palese的疫苗通过改变免疫系统对流感病毒的反应来发挥作用。传统疫苗产生的抗体针对的是血凝素,即流感病毒最外层的蛋白质。血凝素分为两个区域:头部区域和茎部区域(图1)。

图1:左:一般流感结构。右图:血凝素分为两个区域:头部区域和茎部。头域易突变,变化快,茎域抗突变能力较强。
来源:免疫学前沿

在传统的疫苗接种中,头部区域具有免疫优势,即疫苗产生的抗体优先瞄准和中和头部区域。然而,头部区域很容易发生突变,并且在不同的流感毒株之间存在差异。结果,一种病毒株的抗体对其他病毒株没有保护作用。

Palese和他的团队率先开发的新疫苗瞄准的是茎部区域,这是血凝素的一部分,其变异速度远低于头部区域。该柄在流感病毒的不同亚型中也被保存。因此,从理论上讲,这些疫苗应该能够对大多数流感毒株提供持久的保护。

在雪貂、小鼠和豚鼠身上进行的试验已经产生了有希望的结果。早期的人体试验表明,这种新型疫苗可以增强人体对流感的免疫力。但是长期的结果仍然不清楚,更多的试验正在进行中。“我们很乐意说它是有效的,”Palese说。“但给我们10年吧。”

与此同时,季节性流感疫苗是我们最好的选择。“给每个人接种疫苗的建议是正确的政策,”Palese告诉我们。

作者:Jeremy Jacobs

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发明做脑外科手术的新方法

这是北卡罗莱纳科学与数学学院学生撰写的第六篇也是最后一篇2019年的帖子,作为与院长艾米·舍克(Amy Sheck)科学交流选修课的一部分。

帕特里克·科德博士是杜克大学大脑工具实验室主任,杜克大学神经外科助理教授。他说,作为一名神经外科医生,帮助研发各种神经外科设备是“一种微妙的平衡”。

帕特里克·科德

Codd目前经营着一个微创神经外科小组。然而,在麻省总医院,他曾负责创伤科。当被问及哪个角色的压力更大时,他说“他们都很有压力”,但原因不同。在麻省总医院,他每天大部分时间都随叫随到,不得不在手术室里做长时间的换班工作。在杜克大学,他不得不兼顾手术、教学、研究和新技术的开发。

“直到上了大学,我才知道自己会成为一名神经外科医生,”Codd说。尽管他在医学院学了很多有趣的专业知识,他说“总是神经外科把我带回来的。”

目前,他专门进行颅骨手术。

2014年10月10日,美国空军神经外科医生乔纳森·福布斯在阿富汗巴格拉姆空军基地进行脑部手术。

虽然Codd博士在他的职业生涯中获得了许多领导职位,但他说自己从未专注于晋升。他只是喜欢从事自己喜欢的工作,比如改进微创手术技术。但处于领导地位让他能够团结那些对研究和开发的共同目标感兴趣的人。他能够熟练地将不同专业的人聚集在一起,并帮助指导他们。然而,要一直满足每个人的需求是很困难的。对他来说重要的是当他需要的时候成为一个领导者。

科德博士说,通常需要5到8篇研究论文,才能为开发出的每一种设备奠定基础。然而,有些技术是基于单篇论文的开发。他研究的设备能提高手术效率,减少微创性,还能帮助手术团队更好地合作。在开发技术时,他试图保持设备的原始用途不变。然而,由于FDA和其他机构的要求必须得到满足,对初始设计计划进行了许多修订。具有讽刺意味的是,Codd博士不能使用他在自己的手术室里开发的设备,因为这会产生利益冲突。通常来自全国各地的其他神经外科医生会使用它们。

Andrew Bahhouth发布,NCSSM 2020

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克服挫折,更好地了解自然

这是北卡罗来纳科学与数学学院学生与院长艾米·舍克(Amy Sheck)共同撰写的六篇关于科学交流的选修文章中的第五篇。

研究是一个充满不确定性的旅程,科学家们不得不构建自己的道路,即使他们不确定旅程的终点到底是什么。尽管存在这种不可预测性,研究人员还是继续他们的旅程,因为他们相信他们的工作总有一天会推动他们的领域向前发展。至少,这就是为什么凯特·迈耶博士说她研究m6A已经好几年了。

Kathryn Meyer博士。

迈耶说:“事实上,我参与的每一项研究都有一些令人沮丧的地方,因为一切都可能在一个晚上就分崩离析。”“尽管你可能会遇到各种挫折,但你仍在研究中,因为你知道,在一天结束的时候,你将获得新的知识,这些知识对你的领域是有价值的,或许对世界也是有价值的。”

n6 -甲基ladenosine(或m6A)是对RNA -腺苷四种主要碱基之一的修饰。由于RNA在遗传信息和功能基因产物之间起着重要的桥梁作用,RNA的修饰可以改变某种产物的产量,进而控制我们的细胞乃至整个身体的功能。

这种微小但强大的修改的想法在20世纪70年代首次提出。但在2012年《实习医生》出版之前,科学家们一直在努力寻找m6A在细胞中的位置。结合一种可以识别m6A的新开发抗体和研究人员更容易获得的基因测序技术,Meyer的工作导致了第一个可以检测和排序细胞中所有m6A区域的方法。

如Meyer’s博士实验室所示, m6A’s与神经元相互作用。

迈耶的工作是变革性的研究。她的方法使世界各地的实验室得以调查是什么调节了m6A及其后果。迈耶说,这项点燃m6A场的研究是她作为研究人员最自豪的时刻之一。

自2012年以来已经取得了重大进展,但仍有许多问题需要回答。目前,Meyer的研究团队正在调查m6A和各种神经问题之间的关系。她认为,m6A的调节控制着大脑中各种基因的表达或活动水平。因此,m6A可能在神经退行性疾病和记忆方面发挥重要作用。

作者Jun Hee Shin(左)和Kate Meyer在她的实验室里。

作为杜克大学生物化学和神经生物学的助理教授,Meyer无疑是m6A领域最重要的人物之一。尽管她取得了很多成就,但她说,在通往成功的路上,她经历了很多挫折和失败,并克服了它们。

嘉宾:Jun Shin, NCSSM 2020

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婴儿,免疫,感染和免疫

这是北卡罗来纳科学与数学学院学生与院长艾米·舍克(Amy Sheck)共同撰写的关于科学交流的选修文章中的第四篇。

吉尼·富达博士的研究重点是婴儿对感染和接种疫苗的免疫反应。

她对免疫学的好奇心始于她在卡马龙医学院的第四年,当时她随手拿起一本关于癌症免疫疗法的书,并被吸引住了。在此之前,她对疟疾进行了研究,并通过研究这种寄生虫病对母亲胎盘的影响,将其与她对儿科的兴趣联系起来。

吉纳维芙·吉尼·富达医学博士

作为杜克大学的博士后研究员,她将儿科和免疫学联系起来,开始研究母亲与孩子之间的疾病传播和免疫。

现在她是医学博士和博士,也是杜克人类疫苗研究所的成员。她是杜克大学医学院(Duke University School of Medicine)儿科学助理教授和分子遗传学与微生物学系助理研究教授。

根据最近的研究发现,艾滋病毒阳性母亲的孩子更容易遗传这种疾病,Fouda认为,了解如何干预被动免疫传播以限制它们是很重要的。儿童和成人从疾病中恢复的方式不同,发现这些差异对疫苗开发很重要。

这一研究领域对她个人来说很重要,因为她从中非卫生运动中了解到,预防疾病比治疗疾病容易得多。

婴儿!

然而,她认为重要的是要认识到,研究是与一组科学家的合作经验。每一项发现都不是某一个人的发现,但都可以归功于每一个人的贡献,尤其是那些作用似乎很小但对实验室的日常运作至关重要的人。

在杜克人类疫苗研究所(Duke Human Vaccine Institute), Fouda喜欢作为一个团队进行合作,并贡献自己的时间来指导和培训下一代的年轻科学家。

在实验室之外,富达喜欢和女儿一起读书、旅行、装饰和园艺。如果有一个因素可以改善免疫科学的运作方式,她会强调,预防疾病比治疗那些感染了疾病的人要便宜得多。

Fouda博士在疾病治疗领域已经取得了一些显著的进步,她的努力工作和乐观的性格,我相信在未来的几年里,她会继续在她的目标上取得卓越的成绩。

发布于:Vandanaa Jayaprakash NCSSM 2020

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游戏、艺术和新领域

这是北卡罗来纳科学与数学学院学生与院长艾米·舍克(Amy Sheck)科学交流选修课上的几篇文章中的第三篇。

杜克大学(Duke University)帕金斯图书馆(Perkins library)之下,一种谦逊但极具原创性的电子游戏研究方法正在进行中。与计算机科学和工程学的联系比你想象的要少,学生和教师们正在研究游戏对玩家的影响。

我被介绍给一个研究生研究员,他把一个游戏变成了一个实验。他的工作介于人文、心理学和计算机科学之间。有些游戏,尤其是现代游戏,以复杂的经济为特色,要求玩家在竞争的同时也要合作。这些研究人员利用这一特性创造了一个经济学游戏,参与者匿名地影响其他参与者的机会和挫折。财富不平等是与生俱来的。他们希望,玩家的行为能让他们了解“现实世界”的经济决策。

Shai Ginsburg演奏

在这个游戏跨学科研究的交叉点上,我遇到了Shai Ginsburg,他是亚洲和中东研究系的副教授,他研究电子游戏和桌游的方式就像其他人文学科的教授研究贝奥武夫一样。

例如,他能够将人类历史划分为游戏时代,而不是地缘政治时代。

他说:“直到最近,游戏还没有那么具有互动性。”“电子游戏显然是交互式的,但桌面游戏也在同一时期得到了发展。这一转变之所以引人注目,是因为它在我们表达人类经验的方式上为我们提供了新的自由。

密歇根州南菲尔德劳伦斯理工大学的新游戏套房。(LTU /马特Roush)

“游戏中故事情节和互动性的融合非常引人注目,”金斯伯格说。他指出:“直到最近,我们才发现有那么多游戏能够处理像精神疾病这样的问题。”电子游戏的互动性程度让玩家能够在写作、音乐和视觉艺术都受到限制的领域中更接近故事情节。这种亲密感让游戏设计师——作为艺术家——能够自由地探索那些同样会阻碍交流的主题。

然而,金斯伯格博士并不是一位游戏历史学家;一个游戏功能发展的时间对他来说远不如它的上级游戏对玩家的影响重要。“在文学课上,我们倾向于关注我们感兴趣的文本,”他举例说。他研究那些令他感兴趣的游戏,因为它们提供了游戏机会。

使用游戏作为媒介来研究它们对人们的影响的一个优势是,“高智商和低智商之间的区别还没有出现,”金斯伯格说。在绘画、写作和许多其他媒介中,“好”和“坏”的明显区别是由评论家和消费者群体同时决定的。但在游戏领域却并非如此。

金斯伯格指出:“我把社区视为衡量比赛有效性的标准,而不是比赛本身。”“我认为问题是‘我当时的反应如何?以及“我为什么会有这样的反应?”’”他说。Ginsburg试图揭示游戏的社会影响机制,尽管这些影响是难以捉摸的。如何学习更多?“玩很多游戏。玩不同种类的游戏。玩更多的游戏。”

作者:Jackson Meade, NCSSM 2020

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分享是关心,但它是如何开始的呢?

这是北卡罗来纳科学与数学学院学生与院长艾米·舍克(Amy Sheck)共同撰写的关于科学交流的选修文章中的第二篇。

作为一名当地儿童博物馆的临时志愿者,我可以告诉你,孩子们有很多不同的分享方式。有些人会很高兴地把他们最喜欢的玩具借给别人,而另一些人则会因为让别人参观展览而放声大哭。

对于杜克同理心发展实验室的丽塔·斯维特洛娃博士来说,这些行为不仅仅是短暂的观察,它们是她主要的科学关注点。11月,我与斯维特洛娃博士坐下来讨论了她目前的研究、过去的调查和未来的计划。

Margarita Lvovna Svetlova

斯维特洛娃来自俄罗斯,在匹兹堡大学获得发展心理学博士学位之前,她在莫斯科国立罗蒙诺索夫大学获得了硕士学位。她后来在德国莱比锡的马克斯·普朗克进化人类学研究所担任博士后研究员。

斯维特洛娃现在是杜克大学心理学和神经科学的助理研究教授,也是同理心发展实验室的首席研究员。

斯维特洛娃感谢她在匹兹堡大学的导师西莉亚·布劳内尔博士,是她激发了她对儿童心理学和发展的追求。“我一直对亲和感兴趣,但当我在俄罗斯时,我实际上是在学习语言学,”她说。“当我搬到美国的时候我改行的部分原因是,我一直想更多地了解人类心理学。我开始研究儿童的原因一部分是因为我对它感兴趣,另一部分是因为我遇到了布劳内尔博士。我扩展了一下,但总的来说我觉得很有趣。”

一次不成功的分享经历。(摘自尴尬的家庭照片)

尽管她对儿童发展研究的热情始于匹兹堡,Svetlova已经接受了她作为杜克大学研究人员,最近解决一个最理论化的读者熟悉的场景——未能执行合伙人共同承诺,在2017年5月发表的那篇论文题为“Three-Year-Olds’反应Partner’s未能执行她的角色的共同承诺。”

在这项研究中,144名3岁的儿童被要求面对一个共同承诺场景:玩游戏。对于三分之一的孩子来说,当他们的伙伴叛变时,游戏就结束了,而另外三分之一的测试组的伙伴不知道怎么玩。最后三分之一的队员看到比赛器械坏了。斯维特洛娃观察了不同情景下孩子们的反应是如何变化的:抗议叛逃者,教导无知的伴侣,指责损坏的仪器。研究结果似乎表明,三岁的孩子有能力评估共同承诺的意图。

斯维特洛娃合著的另一篇论文题为《三岁和五岁儿童对如何解除共同承诺的理解》,比较了三岁和五岁儿童在木偶离开合作游戏时的反应。如果木偶没有事先警告就离开,三岁的受试者会更多地抗议,并等待更久,直到木偶回来,但这两个年龄组的受试者似乎都理解这种隐含在联合承诺中的协议。

这些联合承诺只是斯维特洛娃希望解决的问题中的一小部分。

她说:“对亲和性进行纵向研究将是令人吃惊的。”“我现在感兴趣的是公平理解和群体内外偏见的交集。我想知道的是孩子们是如何理解他们的内群体成员和外群体成员的,以及我们是否可以做些什么来让他们更接受外群体成员。”

“另一个我感兴趣的是同理心和亲社会行为的神经基础。斯维特洛娃说:“我还没有开始,但我正计划做几项研究,专门研究同理心的大脑机制。”“我们计划在儿童和成人体验一种情绪时对他们进行扫描,并将这种大脑激活与亲眼目睹他人体验一种情绪时的大脑激活进行比较,问题是‘我们真的能像感受自己的情绪一样感受他人的情绪吗?’”

斯维特洛娃还表达了她对性别、文化和教养在儿童亲社会发展中的作用的兴趣。

我不得不问她,为什么十几岁的孩子在亲社会方面似乎“退步”了,似乎变得比童年时更自私了。

“我会区分以自我为中心和自私,”她向我保证。“你不一定是自私的,这只是因为在青少年时期,你在世界上寻找自己的位置,在群体中寻找自己的位置。“这就是为什么这些事情变得非常重要,其他人对你的看法和你在这个小团体中的声誉,人们变得非常焦虑,这并不意味着他们突然变得自私或停止亲社会。她补充说,“我相信人的善良,包括青少年。”

作者:Sellars Hill, NCSSM 2020

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如何设计一个微生物群落?

这是北卡罗来纳科学与数学学院学生与院长艾米·舍克(Amy Sheck)共同撰写的几篇关于科学交流的选修文章中的第一篇。

克劳迪娅·甘施是西奥多·肯尼迪大学土木与环境工程系的杰出副教授,她想知道如何设计一个微生物群落。作为一名对微观世界着迷的环境工程师,Gunsch采取了一种独特的方法来解决环境污染问题:她关注大自然已经做过的事情。

Claudia Gunsch博士。

Gunsch和她的团队试图利用微生物的力量来创造能够降解环境污染的生物群落。

“你怎样才能改造微生物群落,使降解污染物的微生物变得更丰富?””她问道。“或者——如果你在考虑危险的致病微生物——你如何设计微生物群落,使这些微生物在特定的环境中变得抑郁?”

冈施说,第一步是弄清谁在那里。什么微生物组成一个群落?这些有机体是如何运作的?谁在做什么?哪些生物是可互换的?哪些人更愿意和另一个人生活在一起,哪些人不愿意和另一个人生活在一起?

“一旦我们能够真正开始构建这种框架,”她说,“我们就可以开始为我们的特定目的设计它。”

然而,确定一个微生物群落的成员比看起来要困难得多。浅层的数据库加上微生物群落的巨大差异给Gunsch和她的团队带来了相当大的挑战。然而,Gunsch仍然保持乐观。

美国超级基金网站地图(2013)

她说:“令人兴奋的是,我们拥有所有这些技术,可以对所有这些样本进行测序。”“随着我们变得越来越成熟,越来越多的人做这类研究,我们不断地把所有这些数据输入这些数据库。然后我们会有更多的信息,总有一天,我们可以出去取样本,确切地知道谁在那里。”

她笑着说:“现在,它还处于起步阶段。”“但从长远来看,我毫不怀疑我们会实现这一目标。”

Gunsch目前在杜克大学超级基金研究中心工作,设计用于降解多环芳烃污染的生物修复技术。这些污染物极易附着在土壤和沉积物上,极难分解。Gunsch和她的团队正在寻找合适的微生物群落来分解这些化合物——所有这些都利用了这些微生物的固有能力。

来自Gunsch’s博士实验室页面的照片蒙太奇。

冈施说,第一步已经完成。她和她的团队已经发现了几种能够降解多环芳烃的不同生物体。下一步,她解释说,是组合微生物群落——将这些微生物组合在一起,有时甚至跨越生命的王国。微观层面的团队合作。

接下来的挑战是弄清楚这些微生物如何在它们所处的环境中生存和繁衍,以及当它们被置于环境中时,哪种微生物种子能最好地降解污染物。这种技术被称为“精确生物修复”——类似于精确医学,它涉及到在特定的场景中找到正确数量的最有效的解决方案。

“在这个特殊的例子中,我们试图找出什么样的合适的微生物混合物可以加入到一个环境中,从而达到预期的最终结果——在这个例子中,就是多环芳烃的降解,”Gunsch说。

最终的目标是减少污染,恢复被污染环境的生态健康。一个崇高的目标,但一个在眼前。然而,Gunsch看到了在环境工作之外的应用——她说,所有与微生物有关的工作都有可能受到这项研究的影响。

“如果我们了解了这些微生物是如何协同工作的,”她说,“那么我们就可以进一步了解人类健康的微生物群落。”

杨慧琳,NCSSM 2021

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参观杜克大学最大的实验室

“闪电就像一个危险的动物,想要去任何地方。你无法阻止它,”博士史蒂夫·卡莫微笑着指着宽屏电视上的彩色图像。

威廉·h·杨(William H. Younger)是杜克大学(Duke)电子与计算机工程专业的教授。但在这一天,他向好奇的公众展示了壮观的闪电视频,这些人被允许进入他位于教堂山尤班克斯路的研究地点,教堂山位于校园以西约8英里处。

史蒂夫·卡莫在杜克森林的红木区向游客们展示了闪电的延时视频。

社区里有二十多名成员报名参加了杜克森林(Duke Forest)的布莱克伍德(Blackwood)分部的研究项目之旅(该部门最近扩大了规模),这是一个通常不对公众开放的研究领域。女友的研究地点是下午研究之旅的最后一站。这次考察还包括与生物学家和生态学家史蒂夫·霍尔(Steve Hall)一起考察布莱克伍德地区的原生树木、飞蛾和地质特征,以及与美国环境保护局(U.S. Environmental Protection Agency)的约翰·沃克(John Walker)和戴夫·威廉姆斯(Dave Williams)一起进行的空气质量监测和遥感研究。

红木部门的硬木塔用于空气质量监测和遥感研究。研究人员经常爬上138英尺高的塔来采集树冠上方的空气样本。

Cummer对闪电和精灵(雷暴云上闪电的放电)的研究引发了一场生动的问答会,内容涉及从飓风到如何在雷暴中生存的各种问题。(他说,与普遍的看法相反,就地蹲下可能不是最安全的解决办法。只要你不接触任何金属制品,汽车就是一个很好的藏身之处。

女友坐在他的研究拖车的台阶上,像一个现场直播的科学电视主持人一样,把他的语气保持得有趣而随意。他提到了一些科学设备,由于它们形状古怪,被称为“沙拉碗”、“披萨盘”和“月球登陆器”。但他谈到的研究是严肃的。闪电是一项大生意,因为它每年会造成数十亿美元的损失和保险索赔。

一棵白蜡树(Fraxinus spp.)正在接受杜克森林研究之旅的一位游客的检查。红木区白蜡树显示出极具破坏性的祖母绿灰虫入侵的迹象。

令人惊讶的是,人们对闪电知之甚少,甚至连它是如何形成的都不知道。“有很多事情,”他停顿了一下,让自己的双关语深入下去,“我们真的不知道闪电是如何工作的。从一开始,没有人知道它是如何开始的。就像物理学一样。”但是Cummer热爱他的研究,并且在这个领域已经取得了一些进步(比如设计出了更精确的传感器系统),“当你是第一个理解某件事情的人,但是你还没有把它写出来或者告诉任何人……这是最好的感觉。”

杜克森林去年主持了49个研究项目,其中只有不到一半的项目报告代表了杜克森林基础研究的100多万美元投资。

“杜克森林不仅仅是一个散步和慢跑的地方。它是一个室外教室。那是一个活生生的实验室。It’s是所有年龄的教师和学生来学习和探索的地方。”

杜克森林每年都提供他们的研究之旅。公众可以注册电子邮件通讯,以获得未来事件的通知。

文章作者:Veronique Koch

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