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师妹毕业前选了一门课,叫做“核磁共振应用”,教授要求每个学生结合自己的研究,完成一个小的研究题目。题目的选择需要跟自己老板商量,不能为完成作业而作,而要让学到的技术服务于研究。老板是个很认真的人,我当时的研究时正好在用这个技术,老板就让我帮师妹选一个题目。

师妹当时已经快毕业了,我说估计她也没多少时间花在上面,就做个容易出结果的吧。反正一个作业而已,也不用作出什么新的发现。当时我们正在做一些蛋白质的功能研究,我说已经有人用核磁共振研究过蛋白质的变性,结论是蛋白质的变性会导致弛豫时间变化。简单说来,弛豫时间就是用核磁技术检测到的样品的一个性质。作为一门课的作业,考察一下加热温度和加热时间对于一个蛋白质变性程度的影响也就够了。

师妹找到了那篇原始的论文。那个教授作了这么一些实验:测量不同浓度蛋白质溶液的弛豫时间,然后把这些溶液在高温下加热一定时间,再测,弛豫时间都下降了。因为别的研究已经表明这样高温加热的蛋白质结构已经发生了变化(所谓的变性),所以结论是这种变性导致了弛豫时间的降低。这篇文章已经发表好些年了,大家也一直引用着这个结论。

师妹于是测量了很多数据,在实验室开例会的时候给大家看。奇怪的是有些样品的弛豫时间下降了,有些样品的却没有。因为加热这些样品的温度和时间是一样的,也就是说,变性程度应该是一样的。难道说,那篇论文的结论有问题?老板说,我们不能这么下结论。首先,我们要重复那篇论文中的实验;其次,我们要重复自己的实验,看看重复结果再说。

第二周,师妹又拿了一堆数据,重复那篇论文的样品证实了那篇论文的数据,那些弛豫时间没有下降的样品也得到了重复。老板说,现在我们可以看到,那篇论文的样品中蛋白质浓度都比较高,而我们的那些弛豫时间没有下降的样品都是低浓度的。也就是说,这个弛豫时间变化与否跟蛋白浓度有关。原论文中没有提到这一点,意味着那个结论至少是不完善的。根据目前的数据,我们该如何来解释这个现象?如何去证实或者证伪我们的解释?

于是,一次组会基本上都在讨论这个问题,尽管这个问题只是师妹的一个作业而已。最后,大家形成了三种可能的解释:一、蛋白质浓度低的时候驰誉时间信号很弱,被背景淹没了,这个只需要测量纯水就可以证实或者排除;二、这个蛋白质的变性受到分子间作用力的影响,当蛋白质浓度低时没有发生变性,这个可以用其它仪器检测蛋白质的变性情况;三、弛豫时间的变化不是由蛋白质变性,而是其它原因引起的,但是这种变化在低浓度下不发生,在高浓度下会发生。这第三种情况比较复杂,作为第一步,可以把高浓度下变性的蛋白质稀释到低浓度,看看弛豫时间是什么样的再说。

又过了两周,师妹说前两种可能都被排除了。第三种情况,高浓度下变性的蛋白稀释到低浓度,其弛豫时间比低浓度下变性的蛋白要低。这说明,第三种解释是正确的。作为一个作业,这已经做得太多了。老板说,这是一个很有意思的结果,我们应该进一步研究,搞清楚蛋白质加热过程中这个弛豫时间下降的机理是什么。但是那门课已经要结束了,师妹也没有时间去做更多的实验。老板就去找那门课的教授,担保师妹有很有趣的实验结果,并让那个教授也加入进来,共同探讨这个问题。

其实做到这里,后面的事情就比较简单了。把低浓度下加热变性的蛋白用透析的方法浓缩,所获得的溶液弛豫时间没有下降,证明高浓度的蛋白溶液在变性的过程中发生了别的变化,而该变化才是弛豫时间下降的原因。我想起以前做过的渗透压试验,这个蛋白在一定浓度之上加热时会发生聚合,或许聚合才是弛豫时间下降的原因。于是师妹又去使用了另一个仪器,测量出前面用到的所有溶液中蛋白质的表观分子大小,发现了表观分子增大的时候就伴随着弛豫时间的下降。这个结论得到了那门课的教授从理论上的解释。

这样,师妹的一个大作业,做到了毕业之后才作完。不管是她自己,还是老板和那门课的教授,所投入的时间都远远超出了预期。但是,对于所研究的这个现象,推翻了前人所得到并且人们接受了很久的一个结论。这个结果本身,或许对于生产生活并没有什么实际的意义。甚至,不能说它就一定是正确的。只能说,它最恰当地解释了目前人们所观察到的现象,所以在科学发展上,它还是有着一定的意义。最后,师妹因此而发表了一片不错的论文。

31 Responses to “实验室手记之师妹的大作业”

  1. 小易 说道:

    赞!
    一个实验这么做下去,才是对科学的态度。
    这让我想起了我的毕设,当时也是做出了一个很有趣的数据。因为我一开始的设计小失误,试验范围扩大到了一个前人没有做过的范围,得到的结果出乎所料。
    当然,毕设成绩是优秀的。然后导师说我的试验一定要再补几个试验,然后结论一定能发表。这下可好,带我的PhD师兄一下揽下,说让我放心毕业吧,剩下的试验他会帮我做的。
    我倒也无所谓,去年问师兄的时候,师兄说电脑崩溃了,所有数据也都没有了,所以也没心思去做那个了。
    无语。。。

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  2. 晶晶 说道:

    科研都像这样认真就好了

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  3. Aiger 说道:

    赞一个,很有亲切感的文章
    我选课主修的分析~

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  4. 田不野 说道:

    赞!这才是科研。

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  5. 木遥 说道:

    赞。。。。很漂亮的一个project

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  6. freet15 说道:

    国内搞研究目前最需要的就是这种执着和不懈。好多研究生同学毕业时,论文就是简单的一个项目,一个实验,从来不去考虑会不会有一些新奇的发现。知其然不知其所以然,是现在多数毕业生的通病。面试过几个应届生,问的都是他们做的毕业设计的问题,但想细问,基本都是不了解,不熟悉,不知道。

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  7. kevinou 说道:

    这样的老板真好

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  8. b13552359117 说道:

    这样的科研就是好!!

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  9. 沐青桦 说道:

    这样才是真正的学术,像这样的学术态度,太少太少。

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  10. 摘星薯 说道:

    这样的老板太少了。。。。

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  11. 狗儿娘 说道:

    为什么一件很正常的事情大家会这么惊喜的给予赞扬啊!这么多人的赞扬才值得称奇呢!

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  12. WadeFelix 说道:

    碰到科研真军了
    我们伪军惭愧啊

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  13. sunfield 说道:

    很棒~~ 想起RNA interference 现象的发现也有类似的经历
    与以往经验相悖的实验结果-》不放弃,重新假设和验证-》全新的发现。

    BTW ,觉得“聚合”和“弛豫时间的下降”在文章最后体现为相互伴随现象,如果能用什么方法抑制聚合,结果弛豫时间也不下降了,是不是论证能更完美?

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    • yunwuxin 说道:

      你说的没错。文中说的浓缩实验就是做这个论证的:一个样品是高浓度下加热(变性同时聚合),另一个样品是低浓度下加热(只变性不聚合)然后浓缩到同样高的浓度。相比于没加热的样品,前一个样品的弛豫时间降低了而后一个没有。是否发生聚合可以通过测量分子大小来检验。

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  14. sunny0302 说道:

    恩,喜欢这篇文章想要传达的观点。
    另外,这能不能拿来检测蛋白质的浓度啊,比三聚氰胺那个N检法靠谱啊,不过,要检测就要把所有蛋白质弄的变性貌似是个更不靠谱的事。。。
    只是提个想法,改良一下说不定呢。。。
    算了~~别理我啊别理我~~

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  15. Totoro 说道:

    真好啊~这才是真正的科研态度嘛~这样的导师很难得,赞了~

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  16. 四月 说道:

    这样的态度真的是好啊!赞!

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  17. Ghost 说道:

    我不懂生物,
    不过请问那张图片是什么的模型?
    你们用有限元计算电磁场对生物性能的影响?

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    • yunwuxin 说道:

      那张图片是一个公司贴在他们网站上的仪器结构示意图,是一种台式核磁共振仪器。为什么要画成那样我就不知道了。是挺象有限元计算结果的。。。

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  18. bluechacha 说道:

    说实话,很感动,如果国内的大学都有这样的研究态度....这个世界就美好了

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  19. 千叶峰 说道:

    挺好,挺有才,嘿嘿!

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  20. 黏液传说 说道:

    选修课的老师不错

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    • WadeFelix 说道:

      我的一些选修课的老师也是这么要求的,而且我也想这么做,但是最后,还是因为赶作业没时间或者其他事情就给耽误了。非常非常的羞愧。。。
      以后没有机会了,只能做山寨科学啦

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  21. qaqabincs 说道:

    说实在的,唯一的问题是:不太像科普文章。

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  22. wzp 说道:

    话说我以前有两次妄图这样写写论文,结果打分下来都是60...还算给面子吧,让我不用补考。

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  23. sjlant 说道:

    很好的老板啊

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  24. 外行人 说道:

    这样步步深入做研究,真是很意思的过程。

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  25. 阿努 说道:

    我这个外行人看此类文章只看开头和结尾,不求弄懂什么东西,只是——
    “最后,师妹因此而发表了一片不错的论文。”应是“一篇不错的论文”

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