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Timing is key for bacteria surviving antibiotics

对于面临抗生素剂量的细菌来说,时机可能是避免破坏的关键。在一系列实验中,普林斯顿大学的研究人员发现,在恢复生长之前修复了被抗生素破坏的DNA的细胞,存活下来的几率要高得多。

当抗生素攻击细菌种群时,通常会有一小部分“persister”细胞存活下来,构成复发感染的威胁。与对抗生素具有遗传耐药性的细菌不同,有证据表明,持久性细菌之所以能够存活,部分原因在于它们阻止了药物靶向的细胞过程。

在一项新的研究中,普林斯顿大学的研究人员检测了一类针对细菌DNA的抗生素。在细菌种群中,一些细胞在恢复生长前修复受损的DNA,另一些细胞在修复前恢复生长。研究人员发现,那些在恢复生长之前进行修复的通常是那些能够存活下来的。这项研究提出了使抗生素治疗更有效的长期目标。

结果在6月18日发表在《美国国家科学院学报》上,温迪Mok,博士后研究员,和马克Brynildsen副教授的化学和生物工程,分析了大肠杆菌的反应与氧氟沙星治疗,抗生素引起DNA损伤通过阻止DNA复制和RNA转录所需的酶。他们的工作是建立在Brynildsen实验室之前的结果之上的,该结果显示,氧氟沙星的持久性需要DNA修复机制才能存活。

“但这并不能保证它们一定能存活下来,”莫文蔚说。“我们假设,DNA修复的时间和DNA合成等与生长相关的活动的恢复可能会影响治疗后持续者的生存。”

为了验证这一假设,Mok和Brynildsen使用了一种经过基因工程改造的大肠杆菌菌株,使研究人员能够控制细胞的生长。研究人员用这种细菌创造了一个生长停滞的细胞群,这些细胞可以耐受氧氟沙星抗生素。

他们发现,这些非生长细胞的DNA受损情况与氧氟沙星处理的生长细胞相似。然而,在治疗后,非生长细胞在恢复DNA合成和修复方面出现了延迟。

通过控制关键的DNA修复蛋白RecA的活性,研究人员测试了进一步推迟DNA修复直到DNA合成恢复后的效果。与连续产生RecA的细胞相比,这导致存活率下降了7倍,说明氧氟沙星的持久性依赖于在合成生长所需的新DNA之前修复DNA损伤。

Mok和Brynildsen随后检测了正常细胞在低营养环境下的持久性,以阻止它们的生长,模拟了细菌在受感染的宿主中经常遇到的情况。事实上,氧氟沙星治疗后,如果细胞缺乏碳源至少三个小时,他们观察到对抗生素几乎完全耐受。这种耐受性依赖于有效的DNA修复过程。他们还观察到,在生长在生物膜中的细胞中,治疗后对氧氟沙星的耐受性增强,营养物质被剥夺。生物膜是一组粘附在表面的细菌,与大多数医院治疗的细菌感染有关。

比利时Leuven-VIB大学的微生物学教授Jan Michiels说,这项研究使用了“一个优雅的模型系统”来探索持久性的潜在机制。米歇尔斯并没有参与这项研究,她说这是“一个里程碑式的发现,它为我们提供了一个新的基本的视角,来研究反常细胞是如何避免死亡的。”

氧氟沙星和其他类似抗生素被列入世界卫生组织基本药物标准清单,这是满足卫生保健需要的最重要药物的目录。抑制细菌的持久性可能是使这些疗法对泌尿道感染、葡萄球菌感染和其他细菌疾病更有效的一个有希望的途径。

Mok说:“营养缺乏是细菌在感染部位经常遇到的一种压力。”“我们的研究结果表明,在抗生素治疗后的这段时间里,我们可以考虑针对其中一些DNA修复过程,看看这是否能改善治疗结果。”“一种违反直觉的方法可能是在抗生素治疗后加快细菌的生长,从而使细胞的修复速度超过其修复机制而死亡。然而,研究人员补充说,其他方法可能比在病人体内培养病原体更好。

Brynildsen的团队和其他人对发现可能干扰细菌DNA修复的潜在药物化合物,以及研究抗生素耐受性和基因耐药性之间的关系很感兴趣。

美国陆军研究办公室、查尔斯·h·雷夫森基金会和普林斯顿大学创业基金为这项研究提供了部分支持。

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'Trailing Rhiannon': A senior thesis

今年春天,周日下午,2018届毕业生艾玛·沃特金斯(Emma Watkins)在华莱士剧院(Wallace Theater)的阳台上观看了一场名为《尾随里安农》(Rhiannon)的表演。英语专业的沃特金斯对戏剧并不陌生;她在高中和普林斯顿大学期间曾多次登台演出。然而,这一次不同于以往;这一次,沃特金斯写下了她的同龄人正在表演的那首曲子。

她说:“我有机会看到我说的话,但是是别人说的,这让我很兴奋。”“但这也非常可怕,因为突然之间,你会以一种全新的方式变得脆弱。”

作为剧作家,她的第一部作品《尾随里安农》将凯尔特民间音乐与讲故事的传统交织在一起,重新塑造了威尔士神话中最直言不讳的女主人公之一。在写这部新剧时,沃特金斯从许多兴趣和资源中汲取了灵感。

她的父亲是威尔士人,在沃特金斯成长的过程中,他分享了威尔士民间传说中的故事。刘易斯艺术中心(Lewis Center for the Arts)戏剧教授斯泰西·沃尔夫(Stacy Wolf)激发了沃特金斯对女性主义音乐戏剧研究的兴趣。沃特金斯在普林斯顿大学(Princeton)主修英语,研究神话、民间传说以及这些故事的表演。沃特金斯还获得了环境研究、音乐戏剧和戏剧方面的证书。

受这些经历的启发,沃特金斯发现了里安农,并研究了许多最近翻译的原始神话。在英语、戏剧和刘易斯艺术中心(Lewis Center for the Arts)讲师r·n·桑德伯格(R.N. Sandberg)的建议下,沃特金斯在大三前的那个夏天开始创作这部剧,她的目标是在大四论文中完成这部剧的制作。

沃特金斯说:“我给自己的任务是写作和重新构思里安农的故事,因为我觉得我有很多东西要向她学习——既是一个讲故事的典范,也是一个坦率、坚韧的女性榜样。”去年夏天,她通过刘易斯中心、英语系和环境研究项目获得资助,在威尔士进行研究。她参观了历史遗迹,包括那些与里安农神话有关的地方,拍摄了风景,并记录了环境声音,这些声音发展成了贯穿整个制作过程的声音景观。

沃特金斯已获得富布赖特助学金,将于明年继续学习神话和讲故事。她将在卡迪夫大学攻读威尔士和凯尔特文学硕士学位。

她说:“我意识到,这个故事还有很多层面有待发现。”“我决定去威尔士读研究生,这样我就可以通过在美国音乐剧院接受的训练继续学习这些讲故事的表演。富布赖特奖给了我一个跨文化学习的机会:当我在卡迪夫大学学习威尔士神话时,我将与威尔士的故事讲述者和音乐家合作,继续我作为剧作家和学者的发展。”

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Students from Native American tribes in New Mexico attend summer policy academy at Woodrow Wilson School

来自新墨西哥州不同土著部落的17名高中生和大学生于6月9日抵达普林斯顿,参加为期一周的项目,重点关注当代的挑战和影响美国原住民社区的联邦政策。

今年是第11届圣菲印度学校领导学院(Santa Fe Indian School Leadership Institute)夏季政策学院(SPA)年会,由普林斯顿大学伍德罗·威尔逊公共和国际事务学院(Woodrow Wilson School of Public and International Affairs)主办。

学生们被他们的老师、社区领袖、商业专业人士和部落领袖提名后,被选中参加水疗。透过本地领袖及学者的讨论、个案研究及简报,参加者集中讨论与教育、语言、环境及健康有关的议题。

为了将他们在课堂上学到的东西转化为现实世界,学生们组成团队,研究并提出与他们所在社区相关的政策话题,比如印度教育的新策略;保护查科的景观;以及高等教育、劳动力发展和社区规划。周末,他们将前往华盛顿特区,向代表新墨西哥州的美国参议员和国会议员,以及美国印第安人全国代表大会和美国印第安人国家博物馆的官员介绍他们的调查结果和政策建议。

Christie Abeyta, of the Santa Clara/Santo Domingo Pueblo, leads Native American students in a policy discussion

圣克拉拉/圣多明各普韦布洛分校的克里斯蒂·阿贝塔(Christie Abeyta)老师带领印第安学生在罗伯逊厅(Robertson Hall)进行政策讨论。

水疗项目是由1977届毕业生里吉斯·佩科斯(Regis Pecos)和杰梅斯·佩科斯(Jemez Pueblo)的卡内尔·乔萨(Carnell Chosa)共同创立和指导的。

佩科斯说:“这个项目的愿景和目的是让当地的年轻人有机会了解影响他们社区的历史、政策和法律。佩科斯说:“学生们所学到的许多问题和挑战都不是公立学校教育体系的一部分。

佩科斯说,由于美国原住民学生在高等教育机构中的比例偏低,他们能够“观察和体验”普林斯顿大学这样的名校,这一事实改变了他们的一生。他补充说:“与伍德罗·威尔逊学院(Woodrow Wilson School)建立这种合作关系令人感到羞愧。伍德罗·威尔逊学院因在公共政策方面培养人才而受到尊敬。”

佩科斯说,多年来,温泉浴场为近300名美国原住民学生提供了就业机会,帮助他们了解自己的职业道路,几乎所有温泉浴场的校友都在以某种方式支持他们的部落国家。

美国印第安艺术学院(Institute of American Indian Arts)大二学生、祖尼普韦布洛分校(Zuni Pueblo)的查尔斯帕迪拉(Charles Padilla)说,这个项目“改变了”他的想法,现在他正在考虑读研。帕迪拉说:“我从来没有想过要在高等教育中追求政策,但在伍德罗·威尔逊学院的时光改变了我的想法。”

另一位水疗中心的研究员、阿科马普埃布洛的伊万杰琳纳内斯(Evangeline Nanez)说,她在阿尔布开克的一所公立高中上学,那里的课程不关注印第安人的历史或文化。SPA帮助她和许多同龄人了解他们自己的社区、语言和历史。纳内斯说,通过这个项目,她“了解了自己作为一个土生土长的人是什么样的人”。

Nanez计划上大学,并希望学习环境科学或发展心理学。

Instructors speaking with students at Santa Fe Indian School Leadership Institute session

来自新墨西哥州土著部落的17名高中生和大学生参加了该学院。

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Sheep shear maintenance at Princeton’s solar field

警告:这个故事包含羊的双关语。母羊可能会受到群体性幽默的影响。(没有开玩笑!)

普林斯顿大学(Princeton University)的太阳能田现在更加可持续,这要归功于一群毛茸茸的羊,它们让27英亩的土地保持整洁。

这片牧场位于西温莎的大学用地上,自今年3月以来一直养着一群羊。新的ewe系统是一种创新和经济的方法,可以防止草坪和杂草降低16528块光伏板的效率,这些光伏板为校园提供太阳能。

这些太阳能电池板是2011年安装的,是该校可持续发展计划的一部分。他们可以达到4.5兆瓦的电力,并产生了近6%的大学每年的总电力使用。

能源工厂经理泰德·伯勒说:“这些太阳能电池板被排成长串,串联在一起。“如果植物长得比太阳能电池板还高,就会形成阴影。因此,如果只有一个面板处于阴影中,那么该字符串中的所有面板都将表现不佳。”

Sheep signs

从3月到11月,卡塔丁羊生活在这片27英亩的太阳能地里,明年春天还会回来。牧场用栅栏围起来,这样羊群就不会四处乱跑,它们可以在牧场上随意地吃草和打盹。

这75只卡塔丁羊是由新泽西州富兰克林镇的农民朱莉·毕晓普饲养的。毕晓普的羊多年来一直在该州的太阳能场就餐。

羊不用去割草坪或除草,而是很自然地完成了这项工作。不需要有毒除草剂,燃气割草机或修剪机。

负责场地运营的助理经理E.J.梅(E.J. May)说:“在大学设施的太阳能场维护项目中,羊是一个受欢迎的新成员。”“我们不仅降低了成本和排放,还为羊提供了放牧的来源,并通过与这家农场的合作,帮助当地经济发展。”

Borer补充说,租用这些羊的费用比之前的维护费用要低,包括经常割草。它的效果如此之好,以至于设施都在反复思考,分享剪羊毛机用于其他校园景观。

“我们不要求更好的方法。绵羊把草压在地上,而且在这个过程中,它们不会损坏脆弱的面板,”Borer说。

随着今年夏天草长得越来越长,相关设施可能会为这个紧密团结的团队增加更多的羊。这群羊都是母的,不过有一只公羊将在7月加入这群羊的行列,希望在春天到来之前产下小羊羔。

“这是一项艰巨的工作,但总得有一些ram来做,”Borer开玩笑说。

整个11月,驯鹿群都将在太阳地里游荡,在牧场上随意啃食和打盹。

Borer说:“这片土地被完全围起来了,所以他们不会逃跑。”“我们还增加了一个小的电围栏,以抵御捕食者。”

当冬天来的时候,毕晓普和她的澳大利亚牧牛犬会收拾好这些东西,用蹄子把它们赶回家。

梅笑着说:“别担心,羊毛工人明年会罢工。”

明年四月,在可持续发展办公室举办的“地球月”年度庆祝活动上,你可以参观太阳能场,窥视羊群。

Lisa Nicolaison为这个故事提供了报道。

 

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Providing for the future by exploring the past, present of food and farming

到2050年,预计地球上有90亿人都需要一样东西——食物。提供食物将是当今普林斯顿大学学生面临的最大挑战之一。

普林斯顿大学2018年春季开设的新课程《农业、人类饮食和环境》(Agriculture, Human diet and The Environment)旨在让学生为未来做好准备,在这个土地和资源日益短缺的星球上,社会将不得不获得更多的营养。本课程是一门环境研究课程,与生态学和进化生物学交叉列出。

通过深入研究人类如何自己吃的历史——从狩猎到现代工业农业——课程使学生探索各种环境、社会和营养的影响,社会如何养活自己的现在和将来,教练丹尼尔·鲁宾斯坦说,1877届的动物学教授,生态学和进化生物学教授,主任程序在普林斯顿大学环境学院环境研究的基础。

鲁宾斯坦说:“普林斯顿大学的学生因为他们的热情、他们的智慧、他们表达能力和解释推理的能力,可以成为新未来的捍卫者。”“我在这门课上的目标是提供科学证据,让学生们为生物多样性、他们的健康和地球上所有人的生计做出明智的决定。”

下面的故事、照片和视频记录了这门独特课程的各个方面。鲁宾斯坦把这门课分成12节课,探索了人类饮食、食品科学、农业历史和技术的不同方面。鲁宾斯坦与负责校园餐饮的助理副总裁史密斯塔•哈尼夫(Smitha Haneef)合作,开发了“烹饪实验室”,探索与每周讲座相关的食物和烹饪方法。每周,学生们都要参加市政厅式的会议,与对当天主题有丰富经验的嘉宾演讲者交流。最后,学生们分组完成一些项目,解决与食品生产、道德和营养有关的特定问题,并被呈现为“最后的盛宴”。

今年6月从普林斯顿大学(Princeton)音乐专业毕业的明威尔逊(Ming Wilson)说,“这门课上有丰富而复杂的动态信息,对我来说,这比探索一个孤立的学科有趣得多。”这节课带来了一些绝望,但最终带来了希望。我学到的一般人文原则是,我们对待自己的方式和对待食物的方式可能是等价的。”

课堂上:学习过去面向未来

Professor Rubinstein teaching class

鲁宾斯坦(斯坦)每周都做讲座,主题包括农业的起源、工业粮食生产、土地和海洋的过度开发以及未来的农场。鲁宾斯坦说:“了解食品生产的过去将影响未来的决策。“作为教师,我们永远不知道什么会改变学生,而改变了的学生将开始行动,如果他们行动,他们也将发挥领导作用。这将导致变革。即将升上大四的威廉·康特(William Conte)说,为了抓住重新思考人类如何生产食物的环境和人道主义紧迫性,讲座和讨论的广度是必要的。孔戴说:“任何有关环境问题的讨论都与农业的未来和过去息息相关。“我在这门课上学到,有必要重新定义人类与我们的食品加工和食品系统之间的关系。你需要对过去有一个基本的了解,才能理解我们是如何走到今天这一步的。”

2050年的世界:培养学生成为食品领导者

"I ate a bug" button and spoon holding a dried cricket sitting on counter

Play video:

Play Video: Culinary Lab: Crafting menus for 2050

这段视频的特点是准备3月5日烹饪实验室2050年的食物。资源密集型的蛋白质来源,如奶牛,被蟋蟀和以植物为基础的不可能的汉堡所取代。鲁宾斯坦把这门课的重点放在2050年,因为它让学生从决定性的一代人的角度来考虑未来粮食生产的不确定性。他说:“它离我们足够远,我们不知道世界会变成什么样子,但它离我们足够近,我们可以相信它。”“这些学生可能拥有最高的购买力,他们可能在工作中最稳定。所以,现在是时候问问他们,当你安全了,你会对世界产生什么影响。”

烹饪实验室:通过品尝来学习


  • Meats on wooden tray照片,Nick Donnoli,办公室通讯
  • Students tasting food
  • Tray of figs, grapes and other fruit
  • Chef doing demonstration for students
  • Students putting food on plates
  • Tray of figs
  • Students tasting food

哈尼夫说,位于每堂课中间的烹饪实验室带来了“理论和实践的生命”。她说:“这门课程的设计理念是,让学生们踏上一段从人类文明诞生到现在的旅程,然后展望未来50年到100年的食品未来。”鲁宾斯坦与哈尼夫和学校的餐饮厨师合作了近一年,创造出了展现特定主题的食物菜单。Haneef说:“食物系统的设计有几个参与者,除非团队中的每个人都参与进来,否则它不会活下来。”“烹饪实验室也不例外。这是很多思考过程的集合。”

2月5日,第一个烹饪实验室(如上图幻灯片所示)以腌制蔬菜、水果和肉类为特色,作为从狩猎采集社会向农耕社会转变的课堂讲座的配套。“我在课堂上提出的问题是,如果食物很丰富,你会怎么储存?如果有人收集了100磅的坚果或水果,你该如何储存它们,以便在经济不景气时有缓冲?”鲁宾斯坦说。“烹饪实验室提供了所有这些选择,让学生们真正看到了食物保存方式的多样性。”


  • Metal bowls filled with oats照片,尼克·多诺利,通讯办公室
  • Student talking to Smitha Haneef
  • Students ladling cooked oats into bowl
  • 3 chefs standing in front of cooked grains
  • Student ladling cooked oats into bowls
  • containers of blueberries and raspberries
  • Students talking and eating berries

2月12日,社会从自给农业向工业农业转变的烹饪实验室将古代谷物与煮熟的强化谷物进行了对比(如上图所示)。鲁宾斯坦说,这堂课的重点是饮食和食品质量如何随着食品生产发生变化。“随着我们的机械化和农业的发展,我们开始生产大量的卡路里,”他说。“更多的人会减少饥饿,但营养会发生变化。谷物通常不富含蛋白质。”

伍德罗·威尔逊公共和国际事务学院(Woodrow Wilson School of Public and International Affairs)大三学生索菲·特罗伊卡(Sophie Troyka)是一位长期的素食主义者。“这真的对我的营养产生了影响。因为我的饮食选择是出于道德上的考虑,所以我从来没有过多考虑过营养方面的问题。”“研究植物蛋白和动物蛋白,以及我们的饮食中应该含有多少蛋白质,真的很有趣,因为我的饮食中确实缺乏蛋白质。从那以后,我一直努力少吃碳水化合物,多吃蛋白质。”

回到陆地上

Reuwai Hanewald and Jon McConaughy

几千年来,农业将成为人类未来丰富稳定的食物来源。与此同时,地球更容易受到农业的影响,农业是温室气体的最大排放方,也是破坏生态系统和生物多样性的主要驱动力。在4月23日的“未来农业”课上,新泽西州霍普威尔市双溪农场的主人乔恩·麦康纳(右)对学生们说:“管理工作成为了保护发生的地点和方式的重要组成部分。”“工业农业和大多数农业直到最近都是一种资源开采形式,”他说。“农民更关心的是种植,而不是补充土壤。鲁瓦伊·哈内瓦尔德(Reuwai Hanewald,左)是普林斯顿Terhune果园的第11代农民,1994年毕业于普林斯顿大学。“重要的是要明白这是一个非常复杂的系统,”她说。“分享是我们继续成长的方式。有很多有创新精神的农民,也有很多热爱学习的农民。鲁宾斯坦说,该课程通过使用技术和数据支持课堂和暑期实习研究,与当地农民进行接触,然后将这些研究应用到田间。

通过研究应用知识

Maria Tokarska and Mikaela Walkup

在他们的期末项目中,生态学和进化生物学三年级学生玛丽亚·托卡斯卡(左)和米凯拉·沃克普采访了普林斯顿大学的学生,以研究食物素养和饮食选择之间的关系。“这对我们来说更私人,”托斯卡说。“我们都意识到自己在吃什么,我们想知道,其他人是否意识到他们在吃什么?”她和沃克普发现,他们的同龄人普遍对食物很了解,但这并不总是能转化为更好的选择。沃克普说:“观察人们吃什么很有趣,因为它们就在那里。”“这既高效又简单。我们加工所有这些食物,因为我们要养活这么多人。当她14年后退出体操比赛时,Walkup更加清楚地意识到自己在吃什么。“我们没有考虑食物的质量,”她说。“突然间,我不得不注意我吃的东西,因为我不是一直在锻炼。我意识到,当我辞职时,我必须做出改变。课堂上的课程和活动——比如学生们跟踪一周的营养摄入量——向托斯卡表明,关于我们吃的东西,总有更多的东西需要了解。“我从来没有上过这样的课,”托斯卡说。“我喜欢汉堡,但我不知道养牛对环境有多坏。这改变了我对食物如何影响环境的看法。”

最后的盛宴

Temi Aladeseru ladling food onto his plate

5月8日的期末盛宴让学生们聚在一起展示他们的期末项目,并根据他们在课堂上所学的主题选择菜单吃东西。生态学和进化生物学的大三学生Temi Aladeseru (front)和他的小组一起研究了将bobby小牛(从母亲身边带走的新生小牛)抚养到成年对环境的影响。Aladeseru说:“这是一个艰难的选择,在道德和对每个人长远利益之间做出选择,这是一个非常艰难的选择,但也是我们在做出这些决定时必须承认的事情。”Aladeseru震惊地发现,食物的选择如何在全球和环境中产生共鸣。Aladeseru说:“我已经了解到,在个人层面和政策层面,食物选择是多么重要,以及总体选择如何影响地球的生态。”“这是一个很酷的机会,可以和一位我非常尊敬和钦佩的教授一起上课,学习当前非常紧迫的问题。”

Marti Hale and students presenting at luncheon

化学三年级学生马蒂·黑尔(右二)和她的小组评估了由豌豆和燕麦制成的牛奶替代品对环境的影响。来自芝加哥的黑尔在城市农业和食物沙漠方面进行了研究和工作。食物沙漠是低收入地区,缺乏经济实惠和新鲜健康的选择。黑尔说:“我认为,很多人对我们目前的制度如何侵犯生物多样性、土地质量,甚至是其他地方的人类生活质量了解得不够。”该课程帮助她认识到养活世界人口的障碍的规模和多样性。黑尔说:“这真的促使我走出城市环境,更多地放眼全球,看看我们的问题,以及我们如何不一定能够把同样的策略应用到每一个有食品问题的地方。”“没有单一的解决方案。”

鲁宾斯坦说:“这门课的目的不是让学生们回答我们如何才能有效、负责任地养活未来的人口,而是向他们提供有助于他们创造解决方案的事实。”“我不能开药方,也不会开药方,”他说。“我的工作是教他们组成答案基础的部分。”

 

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Seismologist Jessica Irving uses massive earthquakes to unlock secrets of the outer core

普林斯顿大学的地震学家杰西卡·欧文(Jessica Irving)和一个国际团队的同事们将新数据和普林斯顿大学的超级计算机应用到我们脚下这个经典问题上,为地球的外核(地球深处的一个液态铁区域)开发了一个新的模型。

外核不断地搅动,维持着地球的磁场,并向地幔提供热量。“理解外核对于理解磁场的历史是至关重要的,”地球科学助理教授欧文说。她的团队的研究成果今天发表在《科学进展》杂志上。

Jessica Irving sits with two meteorites

普林斯顿大学地震学家、地球科学助理教授杰西卡·欧文(Jessica Irving)与普林斯顿大学(Princeton University)收藏的两颗陨石坐在一起。这两颗陨石中含有铁元素,据信来自星子的核心。我们没有地球核心的样本来研究,所以欧文用地震学来研究地球最深的区域,最近为地球的外核开发了一个新的模型。

欧文说:“我们已经建立的模型,环氧树脂-外核的弹性参数-将成为背景模型,这是其他一切的基础。”研究人员将EPOC描述为现有的原始地球参考模型(PREM)的外核更新。PREM是近40年前发展起来的一个模型,研究地球基本属性如何随深度变化。

研究中的关键数据来自“正常模式”,即驻波,可以在最大的地震(通常为7.5级或更高)后测量到。与大多数地震学家研究的体波和表面波不同,正常模式是“整个地球同时发生的振动,这是一件令人惊奇的事情,”欧文说。“我们可以说,地球以其特有的频率‘像一个铃铛一样响’。”

新模型、EPOC的最初设想的四周夏季科学研讨会与其他地震学家Sanne Cottaar欧文在哪里住,在剑桥大学和Vedran Lekić,马里兰大学。

“PREM是一个古老的、非常简单的、受到广泛关注的模型,但它不能代表任何小规模的结构,”欧文说。“我们想,‘我们能做一个比PREM参数更少的简单模型吗?事实证明,我们可以制作出一种效果更好的模型。”

首先,EPOC减少了在地核和地幔边界处形成“复杂的小层”的需要,她说。近几十年来,研究人员发现prem预测的体波速与他们所发现的数据之间存在差异,尤其是在核心的顶部,一些人认为那里一定隐藏着一个异常缓慢的层。他们讨论了它应该有多厚——估计有50到300英里——以及它必须由什么组成。

欧文说,她的团队的模型并没有比PREM提供更多的细节,“但是我们建议,因为EPOC更适合数据,也许你不需要这个小层。此外,它还提供了有关外核材料特性的信息。

欧文说,外核对这颗行星的热历史及其磁场至关重要,但“它是不可触摸的”。我们不能给你们看外核的石头。但与此同时,它是地球上如此巨大的一部分。地核大约占地球质量的30%。相比之下,地壳微不足道。我们对地球深处有太多的不了解,而这些甚至还不是复杂的性质。我们只是在寻找非常缓慢变化的体积特性。”

为了建立他们的模型,欧文和其他地震学家汇集了他们的技术。Cottaar有经验的状态方程,物理解释温度之间的连接,压力、体积和其他基本特征——Lekić流利的贝叶斯方法,概率的方法,帮助团队筛选了无数可能,找到最可能的模型。由于她的背景与正常模式地震学,欧文知道如何使用最新更新的数据集。

欧文说:“我们三个人都是地震学家,拥有不同的专业技能,我们喜欢在早餐时一起喝咖啡。”“和朋友一起做科学真是太有趣了。”

研究人员将状态方程输入普林斯顿大学的Tiger超级计算机群,以生成数百万个可能的外核模型。欧文说:“每隔六秒钟,我们就会创建一个新的模型。”“有些我们拒绝了,因为它们看起来不对劲。我们对‘错误的’模型进行了科学测试,比如,‘地球的质量应该是我们认为的两倍。’”

然后,研究小组利用其中最好的模型来预测大地震后整个地球的震动频率。研究人员比较了正常模式的测量频率和他们的模型的预测,直到他们找到了他们喜欢的模型。

当教授正常模式时,欧文使用了两个钟的隐喻,一个铜的和一个钢的,都漆成白色。她说:“如果你敲这些钟,你会得到不同的音符,这会告诉你,你有不同的材料在里面。”“确切的频率——这些非常大的地震后地球震动的确切频率——取决于地球的物质属性。就像我们看不见钟上的油漆一样,我们也看不见地球,但我们可以听到音调,这些全地球观测的频率,然后用它们来推断地球深处发生了什么。”

“地震地球外核的弹性参数决定的,”杰西卡·欧文,Sanne Cottaar和Vedran Lekić,6月27日发表在科学进步,DOI 10.1126 / sciadv。aar2538,由NSF资助EAR1644399(欧文)和EAR1345082 (Lekić)和帕卡德基金会。这项工作是在加州大学圣巴巴拉分校卡弗里理论物理研究所2016年的苹果汁研讨会上喝咖啡时开始的,该研讨会得到了NSF FESD-1135452的支持。

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Princeton President Eisgruber issues statement on Supreme Court travel ban ruling

美国最高法院6月26日星期二以5票赞成、4票反对的结果维持了一项联邦命令,即禁止某些穆斯林占多数的国家的旅客进入美国。普林斯顿大学校长克里斯托弗·l·艾斯格鲁伯(Christopher L. Eisgruber)就这一裁决发表了以下声明:

在今天的最高法院裁决中,法官安东尼·肯尼迪的深思熟虑的评论值得特别关注。他正确地指出,美国不能指望法官纠正政府犯下的每一个错误,其他部门必须挺身而出,确保“我们的政府始终致力于宪法所寻求维护和保护的自由,使自由向外延伸并持久”。

美国的理想要求每一位官员和每一位公民都充分尊重宗教自由。此外,我们的教育、科学、经济和艺术的进步取决于我们继续吸引来自世界各地的杰出人才的能力,他们带来的技能和见解能够增强这个国家和我们的社会。《旅行禁令行政令》限制了这种学者和思想的自由流动,不仅向受影响地区有前途和守法的个人,也向希望为一个开放和欢迎社会作出贡献的世界各地的学生和学者发出了令人寒心的信息。

“普林斯顿大学将继续全力支持我们的国际学生、教师和工作人员,他们是我们大学社区的重要组成部分。我们自豪地欢迎来自世界各地的人才,并将捍卫移民在普林斯顿大学、高等教育和我们国家所发挥的重要作用。”

 

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Knapp receives presidential award for STEM mentorship

普林斯顿大学天体物理学荣誉退休教授吉莉安·纳普(Gillian Knapp)获得了美国国家科学基金会(National Science Foundation)颁发的科学、数学和工程指导卓越奖(PAESMEM)。该奖项表彰了导师们为鼓励下一代创新者、培养反映国家多样化人才的科学和工程人才而做出的杰出努力。

Knapp是PAESMEM今年认可的27个个人和14个组织之一。总统奖于1996年首次颁发,是授予那些致力于培养科学、技术、工程和数学(STEM)人才的导师的最高荣誉。纳普和其他获奖者将在今晚华盛顿特区史密森国家肖像画廊举行的仪式上获得总统证书

纳普在普林斯顿大学任教34年,是第一批加入科学学院的女性之一。2005年,她创立了普林斯顿监狱教学计划(PTI),该计划致力于为被监禁的个人提供大学认证课程。总统奖表彰了纳普在创建PTI方面所做的工作,以及她在天体物理科学系所扮演的角色,她在该系帮助培养了一个多元化、包容的学生和教师群体。

PTI始于Knapp和一小群同事开始在新泽西监狱教授大学数学课程。PTI已经成为全国公认的STEM监狱教育的领导者,每年为新泽西州和联邦监狱的数百名囚犯开设大学水平的课程。被监禁的学生可能会获得副学士学位,许多人在出狱后会转到两年制和四年制大学学习学分。PTI课程由普林斯顿大学的教师、博士后、研究生和工作人员讲授。

该奖项指出,纳普认识到“监狱对教育机会的巨大需求,尤其是STEM课程,因此她开始在花园州青年惩教所(Garden State Youth Correctional Facility)向囚犯教授大学水平的数学。”纳普至今仍在教授多种PTI课程。

普林斯顿大学前副院长克莱顿·马什(Clayton Marsh)说:“我想不出还有哪个项目能如此清晰有力地加入我们的教职员工和学生(本科生和研究生)的行列,为迫切的教育需求服务。”

40年来,纳普一直是STEM领域女性的导师,并为天文物理科学系的学生和教师提供智力机会。

“(她)在发展和扩大普林斯顿著名的天体物理系本科生和研究生导师职位方面发挥了核心作用,”颁奖声明称。

纳普在早期努力使天体物理学博士后项目更加多样化和包容,招募了尼尔·德格拉斯·泰森(Neil deGrasse Tyson)等人。泰森是美国自然历史博物馆(American Museum of Natural History)海登天文馆(Hayden Planetarium)的弗雷德里克·p·罗斯(Frederick P. Rose)主任。1991年至1994年,他在普林斯顿大学(Princeton)担任博士后研究助理,同时还担任访问研究科学家和讲师。

泰森在一封推荐信中写道:“既然国家科学基金会(NSF)已经设立了一个奖项来表彰STEM导师,或许吉尔的教育背景应该作为该奖项描述的基准。”

作为一名长期的研究生研究主任,纳普还指导了普林斯顿大学几代天文学研究生。2012年,她在普林斯顿大学(Princeton)为天文和物理专业的少数族裔学生启动了一个实验性的桥梁项目。

“吉尔认为所有人都有追求梦想的权利,她对自己所做的每件事都抱有这种信念,”天体物理学教授、PTI学术主任珍妮·格林(Jenny Greene)说。“她是天文学领域的一位开拓性女性,积极为我们其他人开辟了一条道路,她把自己所有的精力和激情都用于为被监禁的学生开辟教育道路。”

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The Inchworm: Making a new climate action plan a success, a little bit at a time

九年前,普林斯顿市发布了一份200页的气候行动计划,其中充满了如何让社区成为一个更可持续的居住场所的好主意,但很少有居民读到它。因此,市政府官员正在与普林斯顿大学的学生合作,寻找让他们的2019年气候行动计划更广为人知和更受遵守的方法。

这些学生在上面的视频中讨论了这个项目,他们是普林斯顿大学凯勒工程教育创新中心(Keller Center for Innovation in Engineering Education)设计思维课程Tiger Challenge的一部分。Tiger Challenge旨在通过激发学生的好奇心、创造力、同情心和采取行动的勇气,使普林斯顿的学生和项目伙伴具备应对重要和复杂挑战的能力。在小团队中,学生们与合作伙伴社区合作,开发持久的创新,共同解决看似棘手的社会问题,如经济适用房和青少年心理健康。

去年夏天,学生们通过研究和与当地居民、市政官员、老虎挑战顾问和可持续发展专家的对话,了解了普林斯顿的气候规划。该团队的“尺蠖”想法是一次发布一个主题的市政计划——这个概念似乎很简单,但据该团队所知,以前从未有人这样做过。

在过去的一年里,学生们对如何发布计划以及目标受众有了更详细的想法。“尺蠖”几乎准备好投入行动。

 

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Princeton Profiles: Tyler Simko, finding opportunities to serve

对泰勒•希姆科(Tyler Simko)来说,政治不仅仅是一门专业:它是影响他所在社区变革的一种手段。

今年6月,西姆科以优异的政治成绩毕业,获得了统计学和机器学习证书。西姆科不仅是家里第一个上四年制大学的人,还是南安博伊公立学校的第一个常春藤盟校学生。

他在学区的学生经历激发了他在2013年竞选学区教育委员会的想法。

“选民和学者都忽视了地方政治,”Simko说。“但这些人实际上对选民的生活有影响——他们控制着你们的学校和污水管道!”

Simko被选为普林斯顿大学一年级新生。在两年的任期后,包括从普林斯顿到南安博伊参加董事会会议和地区活动,Simko决定竞选连任,就在他开始考虑他的初级独立工作的时候。他决定利用竞选连任学校董事会主席的机会,设计自己的实地实验,研究选民决定背后的因素。

Simko说:“有两种常见的理论认为,人们投票给候选人是基于他们过去的行为或他们提出的想法。”为了确定哪种类型的信息是最有效的,他在竞选活动的挨家挨户拉票中,对两种类型的潜在选民进行了测试。

对于一半的选民,西姆科和他的拉票员使用了一种强调“回顾性想法”的脚本,或者强调他在第一个任期内完成的事情,比如开始一个新的早餐计划和聘请一位新的数学老师;对于另一半,剧本强调的是“未来的想法”,也就是Simko下个学期的计划。

在选举之后——Simko赢得了选举——他能够分析选民的数据,并发现回顾性和前瞻性的想法同样有效。“尽管这些信息本身非常不同,但人们对它们的反应几乎完全相同,这很有趣,”Simko说。

在他的毕业论文中,Simko扮演了一个竞选教育委员会的朋友的竞选经理的角色,从而复制并重新测试了他的实验。他的论文导师、政治学教授今井光介(Kosuke Imai)表示,大多数关于竞选信息的学术研究都涉及观察和分析,而不是干预,但西姆科拥有独特的研究机会。

伊迈说:“因为泰勒亲自主持这些竞选活动,他实际上能够弄清楚什么样的信息是有效的,应该动员什么样的选民,而不是仅仅分析别人提供的数据。”

Imai对Simko的独立工作以及他在本科和研究生政治课程上的表现印象深刻,因此他邀请Simko担任大一学者学院的统计学导师,该学院帮助第一代和其他被选中的学生适应普林斯顿的学术和社会生活。

Imai说:“(Simko)来到普林斯顿大学时,没有什么统计学、编程或数学方面的背景,所以他知道如何向(拥有类似学术背景的)学生教授困难的材料。”“这很好,因为他可以和学生们很好地沟通。”

在过去的两年里,Simko参加了FSI。

“你能为其他学生做的最重要的事情就是成为一名导师,”Simko说。“如果我能用自己的经验以某种方式帮助他们,我会的。”

今年秋天,希姆科将在哈佛大学(Harvard University)攻读美国政治学博士学位,主要研究州和地方政治。