【暑期实践】“学科认知”:空间生物学——宇宙与生物的交响乐

时间:2017-08-15 14:09:44

 

悠悠号角,款款骆铃。丝绸之路的悠长厚远,聚着长安城浑浑的威严之势;斑驳的古城墙,于夕阳西下里静默无声。曾几何时,我们彳亍地前行,这是六朝古都,唐的盛世繁荣已然消逝,但是,那沉积于时代的粗犷豪迈任光阴荏苒也不会消失。石狮,红门,物是人非,然而如今的西安并未有前朝古都的落寞之势,他依旧美丽、繁华,拥有着摩肩接踵的仰慕者。

八月,知了高鸣,太阳热辣,我们乘着绿皮火车,怀着激动而敬畏之情来到了古都西安,开始了我们的暑期实践活动。

西北工业大学(NorthwesternPolytechnical University)简称“西工大”,位于古都西安,由教育部工信部陕西省人民政府三方重点共建,是中华人民共和国工业和信息化部直属的一所同时发展航空、航天、航海(三航)工程教育和科学研究为特色的多科性、研究型、开放式全国重点大学,是国家“985工程211工程”重点建设高校,入选“2011计划”、“111计划”、“卓越工程师教育培养计划”,是“卓越大学联盟”、“中俄工科大学联盟”、“中俄交通大学联盟”的成员。

学校最早可以追溯到1938年国立北洋工学院、国立北平大学工学院、国立东北大学工学院、私立焦作工学院在汉中组建的国立西北工学院;1946年,国立西北工学院迁至咸阳。1950年更名为西北工学院。1952年交通大学浙江大学南京大学的航空工程系在南京组建华东航空学院,1956年迁至西安,更名为西安航空学院。1957年10月,西北工学院西安航空学院合并组建西北工业大学。1960年,学校被国务院确定为全国重点大学;1970年2月,中国人民解放军军事工程学院航空工程系整体并入。8月7日的上午,我们来到了这所远近闻名的工业大学,开启了空间生物学的探索之旅。

首先由生命学院辅导员王晓鸽老师带我们来到藏身校园深处的生命学院大楼。然后,郭老师带领我们参观了他们的实验室,包括分子、遗传、细胞、分析及仪器化学等所需的各种常见仪器。

 

空间生物科学与技术是西工大生命学院的特色重点专业,2008年被国防科工局批准为国防特色学科(新型交叉类),它的发展定位是:以国家航天、航空和航海领域重大需求为牵引,以生命科学主流学科为支撑,将基础学科与技术和工程学科交叉融合、基础研究与应用研究相贯通,努力把学院建设成为学科特色鲜明、国际知名、国内一流的高水平人才培养与科学研究基地。生命学院拥有空间生物实验模拟技术国防重点学科实验室、特殊环境生物物理学研究所、空间生物材料中德联合实验室等体现其空间生物学特色的实验室资源。

 

 

郭老师还特地带我们参观了实验室中特别配备的3D打印机,并展示了一些用3D打印技术制作的模型,其中一个模型是一个链条,制作方法构思精妙,是通过在建模时做出一定程度的倾斜而解决了支撑与避免黏连的问题而完成的,看似简单却不易构思。对于这个物理化学领域比较前沿的技术出现在了生物实验室,我们自然有所疑问,郭老师举了打印器官的例子来说明,跨学科跨领域的研究是当今科学发展的必然趋势,只要敢于尝试就能有所突破。比较有特色的是骨密度仪和一个空间站生物科学地基模拟实验柜。实验柜装有不同的实验模块箱,可以实现在地球与太空环境下实验时大大地减少其他因素的不同带来的干扰。在空间站的环境下,生物学的研究将受到诸多的限制,比如没有人员操作,试验区域有限等,这个实验柜就是完全按照这个标准来设计的,能用计算机全自动地进行试验的各种操作,调试,记录,并将试验区域集中在一个个小箱子中。到火箭升空之时,这些在地面上进行过无数次实验无误的小箱子就能准确高效地完成空间站的一系列生物学研究任务。

 

紧接着郭老师带领我们进入强磁重力效应实验室。在取下所有铁磁性物质后,我们得以近距离观察进行实验所用的巨大超导励磁线圈,它可以提供16特斯拉的磁场,为放入其中的材料提供一个微重力模拟太空的环境。老师为我们详细介绍了这个大家伙的工作原理和主要应用方向,包括通过用船闸为比喻解决了我们线圈如何完成充电的疑惑。在介绍完后,郭老师热情的邀请我们,如果以后有生物实验需要微重力的条件下的对照组,西工大生命学院会非常愿意提供科研条件,最后,我们与学院中的领导和老师们在生命学院门口合照留念。

 

午休过后,我们与西北工业大学生命学院的学长学姐进行了交流座谈会。P8做骨流失方面研究的学姐对于空间生命科学从其研究的大致流程与层面上进行解说,让我们对其有了更清晰的认识:比如研究微重力条件下的生理反应,分别要模拟物理环境从个体、细胞方面先进行观察,再进行分子层面的分析,许多研究都是这样从宏观研究到微观,从现象到本质进行有层次的探索。通过这些要素可以研究在微重力的物理环境下个体的发育、成熟状态下的骨流失等问题,进而了解特殊物理条件对人的健康影响。

 

此外,我们还提出了许多很有创新意义的问题,也得到了让人醍醐灌顶的点拨,尤其对于跨学科研究有了更深的认识,从如何对待生物研究中需要用到物理手段,到如何在设计实验时将自己的构想付诸于设计具体的工具与操作,到如何在成长为跨学科人才的过程中把握是通过什么来研究什么、何为主何为次、精力如何分配的问题,意识到跨学科需要一个更明确的规划而非仅仅是凭借发散性思维带来的灵光一闪。其中对于在当今信息世界发达尤其是生物信息学飞速发展的条件下,基础生命科学的研究思路究竟是如何的,博士学长指出了一个所谓“命题+检验”的研究过程,对我们如何一点点填补生命科学这块“拼图”剩下的未知领域有

很大启发。

 

畅谈过后与学长学姐合影,在王老师的带领下参观了老校区的其他部分,老师绘声绘色地为我们讲解了西工大的校史,西工大的前身是西南联合大学,后由西北工学院和西北航空学院合并而成,真正的老校区已不复存在了,而位于碑林区的老校区是之后重新修建而成,如今大部分西工大的专业已迁至新校区,但生命学院会一直伴着两道静谧的法国梧桐,在校园的一隅默默前行。

不觉中已至黄昏,天色渐暗,我们与晓鸽老师在西工大东门告别,结束了实践活动。

 新兴学科的交错融合,是科学进步发展不可缺少的必经之路,此次去西北工业大学生命学院的学习,让我们切实的感受到航天航空与生命科学两大学科的融合,深刻的透悟到了新的一种实验条件,是要方式所可以衍生出的不同往常的实验结论,对我们未来科研学习有着不同寻常的启迪作用。

 

文字记者 肖晨曦、胡傲然、邱宇翔、张建哲

图片记者 肖晨曦、张建哲