芝加哥大学海洋生物学实验室(Marine Biological Laboratory,MBL)是位于美国马萨诸塞州伍兹霍尔(Woods Hole)的生物学及环境学研究教学中心。该实验室成立于1888年,有250名全职员工,同时每年有500多名来自世界各地的访问学者及研究人员。在MBL的学生和教职员工中,已有63位诺贝尔奖得主、319名美国国家科学院院士和260名美国文理科学院院士。MBL的研究由全职教职工以及每年因其独特资源和优势而吸引的世界顶尖科学家共同开展,聚焦于多个独特的主题,包括:细胞生物学、再生生物学、神经科学、感觉生理学、比较进化学和基因组学等领域;微生物群落及其在多种海洋、生物体和陆地栖息地中的多样性与生态学;成像和计算技术的创新,揭示细胞功能和之前未知的生物学;以及环境系统和生物体在全球变化面前的适应与韧性。毫无疑问,MBL是海洋生物学研究的圣地。
上海星河湾双语学校是中国第一所参与MBL High School Science Discoery Program(HSSDP)的学校。SSBS × MBL项目自2019年启动,因为疫情搁置,于2024年正式实施,为学校的学生们提供了动手学习和探索实地与实验室方法的机会。他们沉浸在MBL研究科学家们正在进行的活跃且持续的研究中,了解科学家们正致力于解决当今基础生物科学中的重大问题,从而激发学生们内心对生物的热爱。2025年1月11日至18日,16名第二批高中生参与了MBL anatomy&development课程的学习。我们用五天的时间潜入海洋生物的世界,开展了一段富有趣味性和实践性的探索与学习。我们沉浸在生动的讲解中、有趣的实验中,也欢乐于多彩的城镇和丰富的生活中。每一天,无论是从课程还是生活中,都让我们收获了各种新奇的发现与深刻的感悟,让这短短的五天成为我们心中一段难忘的回忆。
Day.01
上午课程开始,Dr. Lisa Abbot向我们讲解了水质检测的相关知识,并让我们分组搭建自己的培养缸。从安装过滤系统到引入海洋生物,再到测量水质,我们亲手实践将理论与实际紧密相连,深刻体会到科研操作的严谨性,也巩固了课上所学的内容。
下午,我们跟随老师参观了National Xenopus Resource (NXR)和培育斑马鱼的实验室。在那里我们了解到受精卵采集、昼夜节律调控及两种动物的日常养护内容,拓宽了我们的视野,让我们看到了科研工作的周密规划。随后我们回到Dr. Abbot的课堂中,了解了伍兹霍尔当地的生物多样性及其被科研者钟爱的原因,对这片区域有了更加深刻的印象。
而之后的Lillie图书馆之行则更为难忘:我们亲手触摸了Thomas Hunt Morgan的诺贝尔奖奖牌,翻阅了包括达尔文亲笔签名在内的珍贵书籍,感慨于“study nature, not books”的学习理念。
Day.02
吃完早饭,我们轻车熟路地完成鱼缸水质检测,看着各种生物在水中活力四溢,开启了新一天的学习。上午,Dr. Lisa Abbot为我们介绍脊椎动物的身体构造,详细阐述了其消化、呼吸、生殖、防护四大系统,并特别讲解了鱼类独特的身体构造。随后的解剖课中,我们先观摩了教授操作,随后亲自动手。过程中,我们小心翼翼地分离器官,尽管有时操作不慎会刺破内脏,但显微镜下那精细的结构依然让我们对生命的精巧惊叹不已。
下午,学习的重点转向了无脊椎动物。在了解了它们多样的门类和显著的生存优势后,我们投入到墨鱼解剖的挑战中,尤其是在处理穿过脑部的食道时,每一刀的操作都考验着我们的细心与专注。解剖结束后,老师带来了许多种无脊椎生物,让我们观摩并加深对它们结构的认识。最后的知识测试检验了我们全天的学习成果,让我们查漏补缺。整一天,“study nature, not books”的理念依旧贯穿始终,不仅让我们收获满满,也让我们对未来的课程更加期待。
Day.03
第三天,完成惯例的水质检测后,在Dr. Nipam Patel的引领下,我们开启了别开生面的科学探索之旅。上午的发育生物学课上,教授从分化、繁殖、生长等六个关键方面,深入剖析了动物从受精卵到成体的蜕变。通过显微镜观察24小时和48小时斑马鱼胚胎的显著差异,我们直观地感受到了生命发育的迅猛进程。
午饭后,迎接我们的是紧张而兴奋的斑马鱼胚胎解剖与染色实验。操作过程中,每个人都尽可能小心,生怕不小心伤害到胚胎。等待染色的期间,我们设置了时间推移摄影,满怀期待地用显微镜记录胚胎发育的珍贵瞬间。
之后,教授讲解了自己研究的蝴蝶翅膀颜色的科学原理,其中的“闪烁与迷惑”作用令我们印象深刻,感叹大自然的精妙设计。晚饭后,教授带我们参观了他的蝴蝶收藏,那些丰富多样的蝴蝶藏品如同一本本生动的自然教科书,进一步印证了实践是巩固知识的最佳方式。这一天,我们从微观胚胎到斑斓蝴蝶,对知识的渴望愈发强烈,不停地向教授请教。
Day.04
清晨,阳光洒在大地上,我们开始了清洗胚胎、照料鱼缸的忙碌一天。Patel教授深入讲解了蝴蝶的结构色,让我们领略到翅膀纳米结构与光的相互作用的神奇。他对蝴蝶的热爱,也深深打动了我们。接下来是显微镜学的讲座,教授介绍了显微镜的工作原理与技术,随后让我们亲自操作。显微镜下清晰呈现的生物结构令大家惊叹不已。
分组活动环节也同样精彩:在海洋资源中心(MRC),我们看到工作人员精心养护各类海洋生物;在自动化养殖设施(AAF),我们见识到了先进科技与生物养护的完美融合;在跟随Dr. Patel使用共聚焦显微镜的体验中,我们亲手操作,震撼于数据可视化呈现的色彩斑斓图像。
饭后,我们利用共聚焦显微镜构建斑马鱼胚胎的3D模型,将抽象的数据转化为直观的立体结构。最后,戴上VR眼镜沉浸式探索胚胎结构时,我们仿佛置身于细胞的奇妙宇宙中,乐在其中。
Day.05
上午,我们跟随Dr. Abott学习了麻醉学的知识,了解麻醉的四个阶段,明确理想与危险阶段的差异,掌握了鱼类麻醉与苏醒的判断方法及药剂配比。在麻醉实操中,我们对牡蛎蟾鱼(oyster toadfish)进行了操作,并在麻醉过程中检察其健康状态与成因。随后,Dr. Abott带来关于鲎(horseshoe crab)的精彩讲座,其4.45亿年的历史令人惊叹。
鲎独特的十只眼睛和蓝色血液背后的科学原理,尤其是血液用于检测内毒素的应用,极大拓宽了我们的认知边界。午饭后,我们亲自体验了抽取鲎血的过程,见证了血液的神奇凝固变化。
接着是七鳃鳗(lamprey)的参观,它们的可爱与灵动让我们印象深刻。最后是每个人的小组展示环节,大家汇报了五天以来培养缸的水质情况和最喜爱的海洋生物。我们分析数据、阐述见解,充分展示了近几天所学的知识。活动结束后,老师为我们颁发了证书,肯定了我们五天的学习成果。临别时,大家心中充满了对MBL和其中成员的不舍,同时也带着期待的心情踏入新的旅程。
回顾这五天在MBL的学习时光,每一个瞬间都承载着精妙的知识和欢乐的笑声。从照料海洋生物,到进行脊椎和无脊椎生物的对比解剖,再到参观MBL社区中的各种设施,这些体验都如璀璨的星星,永远闪耀在我们的脑海中。在这段时间里,离不开每一位教授和工作人员的悉心教导,使我们在短短的时间里了解了MBL的运作模式,他们的热情和专业点燃了我们对海洋生物的求知欲,丰富了我们的旅程。
彩蛋 – 哈佛访校之旅
离开MBL后,我们有幸在哈佛大一新生Tina学姐的带领下参观哈佛校园。当我们走到那标志性的大门前,哈佛浓厚的历史底蕴扑面而来。走到哈佛创始人雕像前,学姐讲述了学校初创时的艰辛,哈佛从萌芽逐步成长为全球学术巨擘。穿梭于各个教学楼之间,我们仿佛看到了名校的日常:奔赴社团活动,忙碌而充实。
沿着校园的小径,学姐详细介绍了沿途的景点。每一栋楼都有其独特的魅力,既有古老的庄重,也有现代的简约。学姐提到,这里的生物实验室从基因编辑到生态研究设备精良,资源丰富。她还分享了申请经验,强调个人陈述要展现独特灵魂和影响力。她谈到自己在哈佛的成长,压力转化为动力,不断挑战自我。
这次访校让我们深刻意识到,名校背后的光环是无数汗水的结晶。我们期待着有一天能以学生身份,再次融入这片充满文化气息的地方。
文字:SSBS × MBL全体同学
审核:张力 阮振超