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本科生在实验室

复旦人周报 复旦人周报 2023-02-16


2018年10月,教育部发布《关于加快建设高水平本科教育全面提高人才培养能力的意见》,强调“以高水平科学研究支撑高质量本科人才培养,为本科生参与科研创造条件,推动学生早进课题、早进实验室、早进团队”

科研大势下,本科生进实验室早已不是新鲜事。开始于1998年的复旦大学本科生学术研究资助计划(简称FDUROP)至今已累积资助本科生约6500名。校车的灯光、无菌室的紫外灯光、江湾深夜的路灯光,照亮着他们默默奔波的身影。



编辑 | 金雨丰 黄辰暄 范潇行

记者 | 林泓言 奚文慧

| 林泓言 奚文慧 鲁子旭




 缘 起 
“那时候对一切都充满了好奇心”

启明星计划是希德书院的许多学生加入实验室的开始,也是付每文“快乐难忘的科研初体验”。与其他本科生科研项目不同,这项计划更加“新手友好”——课题导师和内容皆由书院提供,学生只需填写志愿,与导师进行双向选择即可,后续导师还将全程引导学生完成科研活动。

虽然高中时参加过生物竞赛,但当时的自己几乎是什么也不懂,选择卢宝荣教授的课题也只是因为转基因看起来比较‘高大上’。但那时候自己对一切都很有好奇心,几乎一下课就去江湾做实验。”

付每文还记得,在年终总结的大组会上,他听到了当时作为研究员之一的钟扬老师对于课题的点评,褪去“种子使者”的光环,老师犀利的语言、开放的思路令他至今难忘。离开生科院实验室后,再次听到钟扬老师的消息竟是噩耗,付每文只觉“特别地悲伤”。

与后续的科研经历相比,启明星的科研体验相对轻松——跟着师姐简单做一些DNA提取、PCR(聚合酶链式反应、DNA扩增的基本方法),数据的录入与分析。比起“探索”,更像是“学习”的过程。

宽松的氛围也给了科学之美孕育的空间,付每文的导师卢宝荣教授年轻时是个文艺积极分子,做过文工团的舞蹈演员,也极擅长植物图谱绘制,如今的他则常常和学生们分享自己的摄影作品。

卢老师是我的科研启蒙人,给了我很多特别美好纯粹的东西。当时在实验室得到的也都是一些正向的反馈,对于我一个普通的小萌新而言确实是受宠若惊,也让自己坚定了科研之路。”付每文说。
 
启明星计划的何秋琴导师说:“学业和科研是相辅相成的。在导师、师兄师姐的带领下,学生能够在保证实验安全的前提下在实践中运用理论知识,从而加深理解;而自己真正喜欢和适合的方向,也是在不断探索和尝试中找到的。这也是不少本科生对实验室的憧憬。
 
除此之外,BIOS课程也是许多本科生进入实验室的途径之一。

BIOS全称为生物学暑期训练营(Biology Intensive Orientation Summer),学生需要在小鼠遗传学、细胞生物学等六个模块中自选两个参与,每个模块持续15天。在课程主要负责教师蔡亮眼里,BIOS对标国外一流院校的本科实验教学设计,希望能促使学生尽早进入实验室,并在后续本科期间深入科研

高强度的科研训练下,郑志超直言“最大的感受就是累”——首先,要在一天之内完成给分细则要求严格的科研计划;实验开始后,白天连轴实验,晚上加班写报告。生化模块的最后一个实验要求学生根据自己的理解,调整实验步骤以使荧光蛋白能持久地发光,最终在暗室中拍照检验成果,这一环节给郑志超留下了深刻印象:“自己设计一个实验、想办法去解决问题是很有趣的,像是小时候把玩具拆开又拼回去的过程。”

| 郑志超在BIOS课程期间拍摄的荧光蛋白发光图像,图源受访者


实验室生活也有“苦中作乐”的一面。张新萌还记得,细胞板块一直传承着“迟到同学请吃西瓜”的传统,夏日炎炎,运气好时一天能吃上两三块西瓜,有时候又什么都吃不到,每天去上课都像是在开一款“BIOS限定西瓜盲盒

自嘲有些“自闭”的郑志超则在实验之余常常被师兄师姐们“带着玩”。之前郑志超常在午饭时间捧着手机玩“打大A”(内蒙古的一种纸牌游戏)后来,则是乒乓球成了休息时间的主旋律。战胜师姐的郑志超忍不住在朋友圈发文“我的时代开始了”。
 

| 郑志超与师姐的赛事纪念气球,图源受访者


那一年BIOS课程结束后,郑志超通过分流进入了生命科学专业,张新萌加入了课程植物模块的相关实验室,志同道合的两人成为了室友。“那个七月确实是很宝贵的经历”,张新萌不胜感慨。

也有一些同学的实验室经历与中学时期的理想有关。

一直期待成为建筑师的科里(Corey)“误打误撞”进入了复旦大学自然科学实验班,他加入的课题组聚焦于金属晶体领域,其中metal-organic framework(MOF, 金属-有机框架)方向就引用了很多建筑学方面的词汇(nodes、joint、struts、domain etc.)来构建其学科语言,在科里眼里,“晶体就像建筑一样美妙”
 

| 有着建筑美感的金属晶体,图源Nature 1995, 378, 703−706.


法医学专业学生蒋而加入实验室的经历,则有着理想照进现实的意味。早在高一暑假,他就向往法医专业,期望靠自己的专业知识找到案件背后最接近真相的答案,尽可能实现相对正义”。由于国内开设法医专业的院校有限,他甚至早早将目标锁定复旦法医如愿考入复旦后,在一次聚餐中,他发现导师的研究方向恰好与自己的兴趣一致,便在其指导下独立设计选题、申报项目,走上了期待已久的科研之路。


 荆棘路 
“试错与选择”

对于本科生来说,相对缺乏的经验和知识储备让科研“难上加难”的同时,也给了他们试错和选择的机会。

高中时,潇湘对科研的想象充满了“科学狂人”的色彩——“摆弄一堆时髦仪器,疯狂地做实验”。不过,现在他觉得自己的科研日常与设想并不一致:定思路,申课题,做实验,准备考核,按时到岗,默默干活。老师已经提供了相对完整的研究方案,师兄师姐已经完成了前期工作,陌生仪器的使用和困难部分的开展,也都有指导老师保驾护航。他觉得,在启明星计划中,本科生的角色更像是明亮天狼星的一颗白矮星伴星,受其引力,绕其旋转。

大数据学院的念青也有同感:“相比于之前所认为的科研是疯狂做实验,时时刻刻灵感大爆发,真实的科研更多的是一种细水长流的探索与进步。”从跟着学长学姐做课题,进步到自己能够独自带一个项目,每一步都有不同的收获。一步步尝试,一点点进展,一次次突破。念青觉得,积累的过程,让他有一种时时刻刻能看到自己进步的踏实感。

念青在大三时加入了学院老师的课题组。“认识了许多学长学姐,在听他们讲未来发展想法的同时,对自己未来的科研规划也会更加清楚。”在课题组,他读了很多文献、做了不少尝试,虽然还没能得到具体成果,但他觉得,自己明白了自己更适合做何种课题,对自己作为科研者的定位,也更加笃定。

加入课题组后,殷建的第一个大事记是成功合成晶体ZIF-8。他记得,那晚回寝室时,“走路都是跳着的”。

| 殷建成功合成的晶体,图源受访者


首战告捷的鼓舞下,殷建在挑战MOF-5合成时有意不用师兄给的方法,而是效仿研究生自己找文献合成。但幸运女神没有再次眷顾他,PXRD始终多了一个峰,显示可能有杂质的生成,晶体的长势也堪忧,“甚至让人觉得不是晶体。”

“师兄师姐刚进组的时候也被这玩意儿折腾了一两个月。”谈及近况,仍在为MOF-5烦心的殷建苦笑着说,“只能说最近说话明显毛躁了不少。”
 
对已在实验室鏖战三年有余的郑志超而言,实验失败是一种常态。

“最初对实验的认识仅仅停留在几堂实验课上,甚至连移液枪的使用都十分生疏。”不过,在安全员的监督和师长的指导下,如今的郑志超早已克服了操作层面的困难,但科研本身的高难度却如水面之下的冰山,深不可测。
 
郑志超负责的三个分子克隆,已经卡壳了一个多月。在“抗原和抗体共结晶”中,抗原和抗体都不容易提纯,她只能不断尝试,失败,再尝试。生理上的机械重复带来心理上的挫败感,她常常会想:“我前几次都失败了,这次再尝试,大概也会失败吧。”

| 沉淀的蛋白又一次昭告着实验的失败,图源受访者


在与失败为伴的日子里,钝感和韧性替郑志超一次次拦住了放弃的念头。“有时候前一天不想做了,但第二天只要逼着自己去了,就会感觉‘哇,其实还是有希望的’。”纯化蛋白Gal10时,蛋白浓缩易沉淀的特性给她制造了很大的困难。看文献、改方法、换体系,前前后后折腾了一学期,最终纯化蛋白达到了非常高的浓度,再也没有生成沉淀,这也成为她最得意的经历。

三年来,郑志超熟悉江湾的夜晚,更甚于宿舍所在的邯郸。通过BIOS课程初接触科研时,加班加点写实验报告便已是日常,那时的她尚有闲心记录雨后的江湾夜晚,西洋建筑、水光荧荧,“有种霍格沃茨的感觉”。如今,不会“幻影显形”的她在赶不上末班校车只得骑车回邯郸时,心里想的只有如何改进下次的实验时间安排。

| 雨后江湾夜晚,图源冯新雨



 迷 思 
模式化、文章与升学
 
对于张新萌来说,真实的科研与想象中最大的不同就是“枯燥”。“初高中倒也不是不知道科研有时候会很枯燥,就是没有切身体会。”一个实验要做数十遍才能拿出可发表的结果,一蹴而就的故事往往只见于报端,即使实验中出现了令人振奋的惊喜发现也需要多次的重复实验加以验证。为此,张新萌时常感叹:“科研实际上是重复的。”

枯燥的重复背后,还有模式化的因素让年轻的研究者不得自由起舞。郑志超期许的科研以创新为内核,自主探索,大刀阔斧地干一些自己真正感兴趣的课题。但现实告诉她:“如果我想做一个全新的领域,就找不到参考文献;但是如果我有参考文献的话,那就说明这个领域(已经)有人做过了,而且他说不定做的比我还好。”而完全脱离任何参考文献和前人指引,对于大多数本科生来说更是难以想象的。

 “现在实验室的实践比以前提前了,而且是越来越提前。”付每文一方面认可提早踏入实验室有利于适应科研,另一方面,他也感受到越来越重的同辈压力与越来越急迫的文章需求

 但‘短平快’的实验室并不一定适合每个人,也许有人就适合那些需要长期钻研的课题,他们善于创新且踏实肯干,但仅仅因为研究周期较长、无法如期发表文章,就被无差别地歧视了。”他觉得这实在是一件很可惜的事。
 
学生对文章的热衷并非毫无缘由。科研文章是保研加分的指标之一,也决定了张新萌能否得到海外升学的机会。

为了申请更好的PhD项目,本科毕业后“gap”一年做实验发文章的现象并不少见。张新萌甚至见过有人为了更拿得出手的结果,本科毕业后直接去实验室做了三四年的研究助理。在原实验室,虽然张新萌做出了具有一定重复度的可信结果,但因为与同行结果完全相反,还需要进一步的证明探索,而申请季不等人了。无奈之下,她退而选择换实验室,“在科研广度上卷一卷”。
 
与尚在等待申请结果的张新萌不同,本科时期的科研经历最终帮助付每文成功直博。但他坦言,即使是作为既得利益者,回过头来看自己的选择仍然是值得怀疑的。对他来说,更早接触实验室生活的代价,是在研究生阶段“恶补”曾经忙于科研而落下的专业课程。

何秋琴老师也再三强调,对于本科生而言,“在学业和科研的平衡中还是要以学业为重,科研成果是锦上添花。

 
 光 荣 
“是可以拯救人类的吧!”
 
蒋而始终记得,导师曾经告诉他,司法部司法鉴定技术研究院有个口号,叫做“以科学捍卫公正”

习惯了认真的他在写申请标书时死抠每一个细节,实验对照组设置也尤为齐全,最终导致整个课题方案“完美”得有些复杂。除此之外,内容繁多的医学专业课程也对他提出了不小的挑战,被解剖图谱淹没的夜里,蒋而甚至会开始质疑当下基础课之于未来科研之路的意义究竟何在。

他的导师在暂缓实验安排的同时,也常常宽慰他科研之路少有圆满。蒋而也与自己达成了新的和解,面对同学们接二连三“涌入”实验室的情况,他坦言,若是之前的自己,一定会为之深感焦虑,而现在只想“踏歌而行,应节而舞”,甚至“迟人半步照样行” ,尽可能保持好自己的本心。

蒋而在这学期主动放下了学业以外的很多事情,他只希望能尽快适应节奏,早日进实验室亲手操作自己设计的实验方案。走过曲折弯路,一颗赤子心依旧。在结项的基础上,蒋而真切地希望自己的研究能够提供新的技术方案,甚至推动一些国家标准的修改。

经历了当下的颇多挫折后,郑志超在研究生阶段将转而投身生物信息学。但她仍记得当初加入课题组的初衷——导师所研究的渐冻症恰好是她的中学老师所不幸患有的疾病。“倒也不是说换研究领域,是想着说不定能从另一个角度去解决这个问题。

张新萌选择科研道路的理由也与她类似:“高中时就对生物很感兴趣,当时可能觉得那些癌症研究还有阿尔兹海默的研究都是可以拯救人类的吧!”高考后,她以高分进入复旦大学自然科学试验班,“其实一直都不后悔的,因为知道如果自己选择了其他方向,一定会很遗憾的。”
 
在研究生阶段,付每文致力于研究脑胶质瘤的代谢和免疫。脑胶质瘤在当下还没有较完善的治疗方案,医生和病人都迫切期待着新药的出现,而新药研发恰恰建立在基础研究之上。“假如真的能帮助到病人,会比发高分的文章更加有意义”,这是付每文心中始终不变的信条。

付每文还记得,本科毕业典礼上,卢宝荣教授给他拨穗,起点和终点好似在那一刻又重合了。

 
付每文、蒋而、郑智超、张新萌、念青、科里为化名
本文所提及实验内容均在实验安全原则下进行
头图、封面由李熙澄提供
微信编辑 | 林泓言
审核 | 孙晓雷 郑屿


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