美籍华裔科学家钱永健因利用绿色荧光蛋白开发出各种荧光染料,获得了本年度诺贝尔化学奖。之后,有人直言不讳地说道,“科学比课本上的更有趣!”这句话正在被杭州一位高中女生身体力行地证明着。
杭十四中的高二学生曹郑屹利用大半年时间与家蚕打交道,并且做出一份实验报告:重组家蚕核型多角体病毒能够系统感染家蚕……尤其是微气管末梢的管壁细胞中,能高效表达绿色荧光蛋白……
写到这里,读者也许明白了一点:“哦,这个小姑娘在实验过程中已经把去年的科学成果用上了,和钱永健不谋而合”。但对于曹郑屹和她的指导老师来说,这份长达七页、图文并茂的实验报告的意义绝不在“钱永健”身上。超越自己的知识底限,依靠自己的能力去解决科学设想,这才是曹郑屹真正骄傲的地方。
今年,这篇透着科学意味的实验报告获得了杭州市青少年科技创新大赛一等奖。
曹郑屹的实验报告
A、提出设想
“一种重组核型多角体病毒感染家蚕和表达绿色荧光蛋白基因的观测”,念起来颇拗口,却非常严谨,它就是曹郑屹的实验报告题目。
曹郑屹是一个高中文科生,这样的生物知识在课本上根本找不到,但她从小就喜欢生物学,专业书看得不少,多少有些积累。很简单,就是因为兴趣使然,让她想做这个实验。
实验的过程很复杂,但实验初衷却很寻常:很多病原微生物会危害家蚕,但为什么其中危害最严重的、给蚕业生产造成巨大威胁是一种叫家蚕核型多角体病毒(BmNPV)的病毒,它常常造成蚕农颗粒无收。
提出疑问时,还没有实验这回事。就在这时,曹郑屹看到了绿色荧光蛋白的相关内容:在一定条件下能发出绿色荧光,检测方便快速。思想的火花就在那一刹那碰撞出来。“把家蚕、家蚕核型多角体病毒和绿色荧光蛋白基因结合,会不会发现点什么?”这就是整个实验的起点,也是她和学校化学老师汤小梅合作的开始。
B、实验过程
曹郑屹要开展这个实验,先进的实验设备少不了,而这些条件在高中学校是没有办法提供的。曹郑屹想到了自己的家人,她的一位长辈是浙大生物学教授。
“我在浙大昆虫科学研究所分子生物学实验室中,把带有绿色荧光蛋白的核型多角体病毒注射到4条幼蚕体内,同时还保留4条家蚕作为对照组。”4天后,曹郑屹通过相关仪器发现家蚕的头、胸、腹等部位都被感染了,发出强烈的绿色荧光。
实验还要继续,尤其需要做切口实验。曹郑屹的同学的妈妈在邵逸夫医院工作,通过这层关系,她获得利用医院病理切片室的许可。在专业人士的帮助下,她还对幼蚕进行了冰冻切片观察,确定了病毒感染的具体部位。
C、初步结论
暑假、双休日、平常的晚上,曹郑屹泡在实验室的时间有半年多,只为得到一个自己很想知道的结论。
到目前为止,曹郑屹手上有四组实验结论,最重要的结果是确定了家蚕的气管部位对病毒最敏感。她告诉记者,到目前为止,她做的大部分工作都是观察,实验的很多关键内容都是建立在已有的科学理论上,如果要再探究就要把实验继续深入下去。
但昨天,指导老师汤小梅告诉记者,曹郑屹的实验计划要等一等了,就她目前掌握的生物知识,是没有办法再深入的,恐怕要大学以上的学历知识才能支持实验继续下去。
曹郑屹做的实验今年高中生都在尝试
曹郑屹的科学探究经历,可以供其他高中生参考,因为她的实验及实验报告其实就是高中新课程改革后、新开的“研究性学习”课的内容。
据了解,这门“研究性学习”为必修课,学分为15分。学校要求学生每学年根据周边事物提出自己的看法,并且进行论证,但对课题结果的要求并不实行“一刀切”,将根据学生自身水平来打分。“‘研究性学习’就是帮助学生提高创新能力,让他们把埋在心里的疑问全部释放出来,去解决那个‘为什么’,去掌握解决实际问题的能力。”汤小梅老师指出了这门新课的核心目标。