自2008年以来,BioBus一直帮助从小学到大学的学生发现、探索和追求科学。 迄今为止,BioBus已惠及全球43万名学生,提供配备Evident显微镜的移动实验室上的动手科学实验课程,以及课后、周末和暑期项目及实习。 该倡议特别关注因种族、性别、经济状况和身体可及性等因素而被排除在科学教育之外的学生,重点面向纽约市和波士顿地区。

作为 Evident 与 BioBus 持续合作的一部分,我们采访了两位 BioBus 青年科学家 Sulaf 和 Josh,就他们在显微镜下研究秀丽隐杆线虫(C. elegans)生殖习性所取得的发现,以及 Evident 显微镜在他们研究中所发挥的宝贵作用进行了交流。
问: 你能介绍一下你的项目吗? 秀丽隐杆线虫(C. elegans)有何特别之处?
Sulaf: 我们的项目以微小线虫物种——秀丽隐杆线虫(C. elegans)为对象,探讨高糖饮食对其生育力和产卵能力的影响。 虽然我们把很多精力放在研究蠕虫的生育率上,但实际上我们更多是将这些数据作为工具,用来观察它们的身体对高糖饮食的生理反应。 秀丽隐杆线虫与包括人类在内的多种生物共享许多基因,这也是它们常被科学家研究、并成为我们项目研究对象的原因。
Josh: 通过研究秀丽隐杆线虫,我们可以非常有效地开展关于营养和饮食对人体系统影响的研究。 我们选择研究这个课题,是因为饮食不均和糖摄入过多已成为美国日益突出的问题。 研究糖对秀丽隐杆线虫生育力的影响十分重要,这让我们能够在短时间内观察高糖摄入对生殖产生的长期影响。
问: 用显微镜观察秀丽隐杆线虫(C. elegans)时,你会看到什么?
Josh:“当你用显微镜观察秀丽隐杆线虫时,会看到一群非常小、透明的线虫,分布在不同的发育阶段。”
Sulaf: 真的,当你近距离看到它们时,我觉得它们很可爱! 它们看起来像短小、细长的线虫(不过长大的线虫会变得稍微胖一些),但身体完全透明,有时还呈现出浅蓝色。 它们移动时会在周围扭动,看起来非常可爱。
显微镜下的秀丽隐杆线虫(C. elegans)
问: 为什么 Evident 显微镜会成为您研究秀丽隐杆线虫的宝贵工具?
Sulaf:当操作像秀丽隐杆线虫这样的物种时,优质的体视显微镜绝对至关重要。 转移这些蠕虫到不同的培养皿,甚至只是观察它们,唯一的方法就是用显微镜。因此,在极少数情况下,如果我们无法使用显微镜(或者只能用放大倍数不够的显微镜),当天的实验就无法进行了。 如果没有通过 BioBus 和 Evident 获得的这些工具,进行我们的实验将会变得更加缓慢和困难。
Josh:“Evident 显微镜让我们能够清楚地观察并计数蠕虫产下的微小卵,这对于测量其生育能力至关重要。”

问: 您在显微镜下研究秀丽隐杆线虫时使用哪些技术手段?
Josh:我们检查了琼脂平板,在孵化后于指定区域计数虫卵,并在显微镜下观察秀丽隐杆线虫。 为避免打扰蠕虫,我们轻柔地操作琼脂平板,慢慢调整显微镜的焦距,并确保充足的照明。 这使我们能够看到糖分水平对生育能力的长期影响。
Sulaf:“我们在显微镜下研究秀丽隐杆线虫时,主要需要学会的技术是识别线虫的不同发育阶段,以及如何观察线虫卵。” 像所有其他生物一样,秀丽隐杆线虫在从幼虫成长为成虫的过程中会经历几个发育阶段,并不是所有阶段都会产卵。 由于我们是通过统计培养皿中产下的卵数量来衡量蠕虫的生育能力,从而判断它们对新饮食的适应情况,如果在实验中误将尚未进入产卵期的蠕虫计入,就会影响数据的准确性。 我们还必须学习如何快速识别虫卵,这比听起来要难得多,因为虫卵非常小,而且很容易被实验盘里的其他物质所掩盖。

Josh 使用 Evident SZX16 立体显微镜
问: 学习处理这些小生物最棘手的部分是什么?
苏拉夫: 在我看来,最具挑战性的环节是学会挑虫,也就是用浸有大肠杆菌的专用挑虫工具将蠕虫转移到或从培养皿中转移出来。 这是一项极其精细的工作,通常需要使用专门制作的、极细的金属挑针(有时实验室会用睫毛来获得更高的精确度),而且整个过程都在显微镜下进行。 每次只能转移一只线虫,所以整个过程非常耗时。
乔希: 理解在操作这些生物体时需要多么小心,以及学习如何在不污染它们或破坏培养皿的情况下转移它们。
问: 您的研究项目如何帮助我们更好地理解糖对动物甚至人类的影响?
乔希: 鉴于秀丽隐杆线虫与人类共享许多基因,我们可以观察其产卵变化,并进一步推断高糖摄入可能对动物和人类产生的影响。
苏拉夫: 通过我们所采用的方法研究秀丽隐杆线虫时,你可以获得的许多发现,都是通过推理得出的。 我们两个人都对营养科学非常感兴趣,尤其关注食物不平等以及全国范围内日益严重的食品荒漠(food desert)现象,这些问题导致数百万美国人只能摄入高糖饮食,因为他们根本无法获得其他食物。 由于我们无法直接以人类为实验对象,秀丽隐杆线虫成为了我们的最佳替代选择,尤其是因为它们的生命周期仅有2至3周,这使我们能够更容易地在整个生命周期内研究这种新饮食的影响。 诚然,要做出这些推断需要大量数据,这意味着仅凭我们的研究可能无法获得足够的信息来支持这些结论,但我认为这仍然是有可能的。

问: 有什么是你在开始这个项目之前不知道,而现在懂得了的?
苏拉夫(Sulaf): 在这个项目之后,我才真正意识到,照顾昆虫——哪怕是微观的——其实有很多地方容易出错。 虽然我没有太多用活体生物做研究的经验,但我总以为哺乳动物才是最麻烦的。 我真是大错特错,尤其是在涉及秀丽隐杆线虫的时候! 这些小虫子总是感染,需要非常频繁的照料,稍有风吹草动就会死掉。
乔希: 如何测量并换算右旋葡萄糖,以获得实验所需的具体用量。 我学习了换算公式,并了解了如何将其应用到未来可能需要精确测量的其他项目中。
问: 您接下来想研究什么? 如果您可以尝试另一个实验,会是什么?
苏拉夫 (Sulaf): 我很想做一个以毛发学(Trichology,研究头发和皮肤的科学)为基础的项目。 这是真正让我充满热情的领域,虽然我很喜欢在BioBus参与的那些以生物学为主的项目,但如果能借助真正实验室的全部资源,围绕我最喜欢的小众科学领域开展一个研究项目,那将是令人难以置信的体验。
乔希: 我希望下一个研究课题是一个工程类项目,让我能够一步步地构建某样东西。 这将增强我的科学技能,并让我探索新的兴趣领域。 我特别感兴趣的是制造空气过滤器或其他有助于减少空气污染、改善环境健康的机器。
问: 是什么激发了您加入 BioBus? 您觉得自己将来会走科学这条路吗?
乔希: 我的姐姐向我介绍了 BioBus。 她是新冠疫情期间 BioBus 项目的毕业生。 她亲自向我展示了科学,让我体会到科学其实非常酷。 我希望将来在医学领域发展,可能会从事护理或生物医学工程方面的工作。
苏拉夫: 我从中学开始就是个地道的BioBus女孩。 我的学校会在 BioBus 上开设生物课。 我曾在他们位于曼哈顿维尔的校区上过几门高中化学课,在参加青少年科学家项目之前,还参与过BioBus的许多其他项目。 我非常钦佩这个机构一直致力于让纽约市各地的学生,尤其是弱势群体,能够接触到科学。 他们的项目一直是我在继续科学之旅过程中一个安全的空间,我对此心存感激。 我一定会继续在 STEM 领域追求自己的职业道路。 我目前即将开始在加州大学圣克鲁兹分校(UCSC)(Fiat Slug!)攻读化学专业的第一个学期,计划深入研究化妆品化学,并希望有朝一日成为自己实验室的负责人!

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