【营员随笔】夏令营首日记行——潘朗新(北京)

  • 潘朗新 北京
  • 创建于 2017-07-18
  • 1982

“心怀梦想,不负青春”——记中国科学院学术会堂里的开营典礼

 

饶是赶上北京“首堵”,经过了两个半小时的车程才到达目的地,却丝毫没有影响我热切期待的心情。718日上午930,我们从大门走进。向两边望去,每栋大楼的墙壁上都内嵌着科学伟人们的青铜雕塑,而中国科学院学术会堂正门两侧分别是阿尔伯特·爱因斯坦和艾萨克·牛顿,肃穆和崇敬的心情油然而生。

待所有营员坐定,中国科学院大学2017年中学生科学夏令营开营仪式正式开始。首先是奏唱国歌与中国科学院大学丁仲礼校长致辞。然后接下来中国科学院大学党委副书记马石庄书记的一番语重心长的嘱托令我尤为印象深刻。马书记教导我们,梦想成为国科大一员的学生,万万不可贪图玩乐,要牢记志在报国的精神和热爱科学的初心,将最美好的青春年华奉献给学习,使其绽放出最美的光彩。这番话在所有营员心中敲下了警钟,同时也使我更加斗志昂扬。为了不辜负青春。我在心中默念。

这之后由来自北京的闪晔同学和另一位来自云南的同学进行了发言,她们作为学生代表表达了我们全体营员对所有老师和辅导员们衷心感谢,同时也道出了我们虽然有着不同的兴趣方向,但胸怀着同样的科学梦,期待在国科大中学生科学夏令营中汲取科学知识与方法。

最后一名代表上台,接过马书记向夏令营营员代表授予的营旗。学生代表挥舞营旗的有力动作,白底蓝字的营旗劈裂空气的振奋声音,伴着全体营员和老师们热烈的掌声,开营仪式圆满落下了帷幕。

“深入浅出,开拓视野”——记中国科学院生物物理研究所两场讲座

 

上午1130,结束了开营仪式的我们进入了中国科学院蛋白质科学中心501聆听讲座。

许瑞明副所长:《我的读书、科研道路——从物理学到生命科学》

“生物物理研究所成立于1958年,最开始是服务于两弹一星……”许副所长从生物物理研究所和国科大的历史简介说起,谈到他过去人生中与科研有关的种种。从农村到浙江大学,研究生考到美国,进入费米实验室,又转专业从物理走向生物,到冷泉港实验室……一路是不泯的好奇心与钻研精神,和各种各样的机缘巧合。借此,许副所长告诉我们,面对已做出的选择和即将做出的选择,不必感到焦虑,船到桥头自然直自然直,只需要在自己的领域中尽最大程度去认真努力,机会自然有。

这其中还穿插有许多许副所长亲身的经验传授以及建议。经验比如大学与中学学习方法的不同在于要由特殊解法过渡到普适解法;而建议是若对未来方向迷茫则适合选择物理等基础学科,空闲时间要多锻炼、强身健体更有助于心理健康等。

接下来的环节中许副所长对于他的研究成果和方向做了一些简略的介绍,外加一些科普。比如在结构生物学中,科研人员如何通过蛋白质晶体的X光衍射图像经傅里叶变换得到电子云密度图像,进而辨识蛋白质的结构及每个位置上的元素。再有关于表观遗传的分子机理研究,什么决定了基因的选择性表达,拓展至遗传物质的结构层次、核小体的组蛋白、核酸的甲基化和乙酰化修饰等。更有关于酵母菌的两性、蛋白质内部的亲水空穴、白藜芦醇是否对SIRT1的活性有影响、NSD1发生突变的结构位点、核小体上病毒的结合位点等丰富内容,令人大开眼界。

精彩的讲座内容激发了营员们强烈的求知欲,接二连三地向许副所长抛出自己的疑问,直至行程时间截止都没有停下,引得辅导员老师只能无奈的笑着,“再问最后一个问题”……

杨郑鸿老师:《小身材大作用——果蝇与脑科学》

“大脑偶尔会被眼睛欺骗……” 杨郑鸿老师由几幅视错觉图像引入,开启了一场深入浅出、妙趣横生的讲座。杨老师将讲座分为了我们用什么做生物实验关于果蝇你需要知道什么果蝇的眼睛——复眼我们如何培养果蝇我们在做什么实验我们为什么要研究果蝇六个部分。其中有许多有趣的科普知识,比如果蝇用于学术搜索的拉丁文名为Drosophila;果蝇的第二对翅退化为了小肉球,并在飞行中起到保持平衡的作用;果蝇的整体视觉图像是由一个个单眼看到的一个个范围互不重叠的马赛克共同组成的等等。

不过最有趣的部分当属果蝇的实验部分。杨郑鸿老师介绍的第一个实验是基于“飞行模拟器”的对于果蝇学习、记忆能力的研究。“飞行模拟器”简单来讲是将果蝇的头部连接于一台扭矩仪上,用于测量果蝇试图扭动产生的力,经过信息处理将力转化为果蝇在飞行中本应转向的角度,并将扭矩仪四周环形屏幕的图像反向转动相同的角度,以此在果蝇严格处于科研人员可控制空间范围内的情况下,令果蝇误以为自己真的在飞。科研人员基于“果蝇喜爱冲着黑的图案飞”这一认知,通过在屏幕上显示出正“T”图案与倒“T”图案,并在果蝇朝向这两图案的同时分别点亮和熄灭照射果蝇、使果蝇感到发热难耐的激光,使果蝇建立条件反射。最后关闭激光,观察果蝇是否会更多的趋向于面朝倒“T”图案飞行,以此研究果蝇大脑的记忆与学习能力。接下来还有果蝇的区域热击实验雄果蝇之间的攻击行为、雌雄果蝇之间的交配行为雄果蝇的大脑雌性化果蝇的转基因运用光遗传学工具观察某些细胞对果蝇行为的控制等等实验,精彩纷呈。

在最后“我们为什么研究果蝇”的部分,杨郑鸿老师为我们讲述了应用性研究和基础性研究的联系与区别,告诉我们基础研究更多的是好奇取向而不考虑实用目的,而其应用发展则是后续的事情了。同时还告诉我们,科学的目的是发现各种规律;科学的精神是质疑、独立和唯一;科学的方法是逻辑化、定量化和证实化。

尽管讲座结束了,同学们却热情不减,众多同学蜂拥而上将杨郑鸿老师围得水泄不通,争先恐后的提出自己的问题并与老师进行交流。无奈行程不允许我们再继续发问,只好拿着杨郑鸿老师给我们留下的联系方式恋恋不舍地离开。

“亲眼所见,方知实践”——记中国科学院生物物理研究所参观

 

讲座结束后的下午330,我们走出中国科学院蛋白质科学中心前往各个中心参观。

生物成像实验室

在各实验室老师的带领讲解下,我们首先参观了几台透射电子显微镜和扫描电子显微镜,在这个过程中我了解到不少关于显微镜的基本知识,还知道了扫描电子显微镜的用途之广,它可以作为基本部分安装各种如切割等配件。

然后我们参观了一台切片机,这是我最感兴趣的部分。切片机的刀片分为两种材质,一种是玻璃刀,一种是钻石刀。玻璃刀比较廉价,只能切出厚度为70纳米以上的切片,而且属于一次性消耗品,切割出七、八个切片后即报废;而钻石刀使用寿命长,能够切割70纳米以下切片,但一个购价高达三万。有趣的部分在于切片的收集方式。不论是钻石刀还是玻璃刀,其整体都呈45度角的楔子状,一角的侧边便是刀刃。于是在使用刀片之前,需要将一个同样形状但小一号的水槽粘于和刀刃平齐的部位,并向其中注满水。这样切下的树脂切片便会浮在水槽中水的表面,进而可以通过切片呈现的颜色判断切片的厚度。接下来将切片捞至载网(一般是铜网)上后,再用金属染色,便可在扫描镜下观察了。

最后是一台高压冷冻仪。在老师的讲解下我了解到,由于普通的常压冷冻应用于稍大的样品如细胞团、植物组织等的固定时,常会由于直接将其浸入液氮冷冻的时间较慢而导致样品在冷冻过程中仍在进行生命活动,导致其固定出的形态结构不够清晰。而使用高压冷冻固定技术,便可使样品中在一瞬间到达液氮的-196度,同时使得样品中的水在一瞬间变为无定形的玻璃态水(无定形的玻璃态水不会像由晶体结构的冰那样损坏组织),以保证固定得到样品最天然、饱满的结构和形态。后续还需要进行冷冻替代处理。

蛋白质科学中心

可惜行程过于仓促,我只了解到我们所参观的仪器大多是质谱仪,气相、液相和固相的样品需要区分使用不同的仪器。进行探测的方式也多种多样,有利用样品中不同元素的荷质比不同而导致不同元素的原子在腔中飞行时间不同进行探测的仪器,也有许多其他不同名字的仪器。

国家大型科学仪器中心北京磁共振脑成像中心

结束了上个实验室的参观,我们穿上鞋套后迈进了脑成像中心。老师为我们讲解了磁共振成像的原理(电信号传导→ATP供能缺氧血红蛋白的局部数量改变依据血红蛋白的顺磁性成像),以及功能成像的减法(循环活跃与休息的进程并将所得图像相减得到活跃区域)等部分后,带领我们上到二层参观核磁共振仪。

期间营员们对仪器的原理及实验设计等方面非常积极踊跃的提问,如同连珠炮般老师刚回答完下一问就已抛出,众多有价值的问题令所有学生都受益匪浅。直至到了行程时间结束,同学们都不愿离开。“明天能不能早点起床早点出发再多参观会儿啊……”一路听到了许多这样的声音。这也是我的心声,能与如此多有着共同志向、求知欲旺盛、心怀科学梦想的同学共聚一堂度过这五天夏令营的时光,我感到何其幸运。