小时候守在蚂蚁堆前观看蚂蚁搬家的经历大家都有过,不过你真的确定你看到的是蚂蚁吗?
独墅湖边散步,你能相信放眼望去目之所及的植物在百年之前还只在地球那一端生长?
……
这些有趣的问题如今被一群高中生用科学家的方法进行了解答。
日前,在美国冷泉港实验室DNA学习中心SharonPepenella博士的带领下,25位来自全国各地甚至海外的高中生在学习中心集结,通过DNA条形码技术分组完成了一个个小课题,圆满完成2周的DNA条形码研究性学习项目学习。先来看看给大家上课的老师有多厉害↓↓↓
SharonPepenella
罗切斯特大学生物化学博士
具有多年DNA条形码教学经验,美国国立卫生研究院(NIH)项目资金扶持的长岛条形码项目负责人。每年负责培训数百名美国高中教师及学生,带领大家通过DNA条形码技术研究纽约长岛的生物多样性。
今年暑假,SharonPepenella首次来到中国,带领一群中国娃开展DNA条形码项目。让我们一起来看看在大咖的带领下,大家都做了哪些项目吧~
NO.1公园里的蚂蚁种类会更多吗?
课题:用DNA条形码技术研究城市污染对SIP蚂蚁物种多样性的影响
组员:孙萌阳、辜倪骁、孟紫源、河恩熙
“随着城市化的加快,我们希望了解城市化是否会对生物多样性产生影响。选择蚂蚁作为研究对象,除了因为蚂蚁最常见,更因为蚂蚁是环境指示生物。”小组成员孙萌阳介绍道。
该小组分别选取苏州工业园区的中央公园(视为污染程度低)、奥体中心(视为污染程度相对较高)两个地点来收集蚂蚁。
在第一周的课程中,大家已经学会了贝氏漏斗法、样方法等多种调查取样方法,此次该组选取诱饵法来收集蚂蚁。组员介绍道,诱饵也有讲究,“我们选用甜食、咸食、高蛋白三种类型诱饵来减少bias(取样偏差),喜欢吃甜食的蚂蚁和喜欢高蛋白的蚂蚁可能属于不同的种类。”在几天的课题中,几位组员已经阅读了大量的文献来了解蚂蚁的方方面面,任何一个小疏漏都可能影响实验结果。
大家分头行动,一组到中央公园收集了10多只蚂蚁,另一组在奥体中心地面、地下停车场的交汇处并特地挑了尾气比较多的时间段收集了10多只蚂蚁,并各自选取了8只蚂蚁进行DNA条形码研究。从提取蚂蚁的DNA,到解读相关数据,经过几天的实验研究,组员发现中央公园有三种以上蚂蚁,而奥体中心只有一种蚂蚁。更让组员意外的是,大家还在中央公园的样本中意外地得到了一只“蚁蛛”。
(图为蚁蛛。不仔细看,还真分不清混在蚂蚁中的间谍——蚁蛛)
“实验结果完全符合我们的预期,公园里的蚂蚁种类会更多。但这个结果还有待作进一步论证,如果有时间的话,我们还期待能对工厂附近的蚂蚁进行研究,此外,奥体中心的诱饵种类不够丰富,这也有可能影响实验结果。”短短两周的训练让他们对待自己的实验结果更严谨。
(小组项目科学海报)
NO.2独墅湖边这么多植物竟都是“外聘”?
课题:引进的物种是否会导致当地生态系统多样性的环境变化
组员:李晨宇齐挚袁子牧
“‘滴’的一声,没想到DNA条形码技术就和识别商品一样,只要录入过的样本就会有名字。”对于开学即将进入悉尼大学的大一新生袁子牧来说,2周的DNA条形码课程让他兴奋不已。
7月27日-8月3日是悉尼大学大一新生欢迎会时间,但因和条形码课程时间冲突,袁子牧选择放弃参加新生欢迎会,暑假里从美国来到苏州学习DNA条形码课程,课程结束又立马赶赴悉尼大学报到。
课程第一周主要是老师引导为主,第二周各组独自开展课题研究。确定课题后,小组三人在独墅湖边兵分几路采集了包括棕榈叶在内的20多种植物样本,并对13种植物叶片进行了DNA条形码研究。
“采集样本后归档入库,并通过提取DNA、PCR扩增等一系列方法得到样本的目的基因序列后上传到数据库内比对,符合率达到98%就可以初步判定是这种植物。”袁子牧简单介绍了实验过程。
(小组项目科学海报)
研究结果让小组成员惊讶万分,他们发现在独墅湖边完成测序的13种植物中,竟只有1种植物是江苏本土植物,3种来源于福建,其它5种来源于印度,3种来源于美国,还有1种来自哥伦比亚。原来我们身边那么多物种都是外来引进的!
小组在海报中提到了美国栗子树因外来物种入侵被灭绝的案例,并做了关于引进物种是否会对生态系统多样性造成影响的分析。“因为我们此次研究的这些外来物种引进已有百年历史,基本已被同化,对本地环境系统也并未造成影响。”小组成员补充道。
采集标本、DNA提取、PCR、测序……在DNA条形码营地中,大家要综合学习生态学、进化、分子生物学、生物信息学等知识,用两周时间完成一个小小的“科研”项目,
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