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控制细菌的“梦境”
———我校本科生团队获麻省理工IGEM大赛金奖


  “分会场不大,设备维护得很好,光线很柔和,庄重而没有肃杀感。正对屏幕的一条小过道把会场分成两半,马彬广老师和队友们坐在左边,东京大学代表队讲完在右边落座,几个德国的队伍在右边看着我们。灰衣服的评委坐了两排,打分表抱在手上,认真地瞅着大屏幕。”回忆起比赛当天的情景,经济学1102班的李扶摇仍记忆犹新。
  波士顿时间11月3日下午2时,麻省理工学院IGEM(国际遗传工程机器设计大赛)比赛现场,李扶摇作为我校代表队3个讲解人之一走上讲台,用一口流利的英文演讲了5分钟,并镇定地回答了评委的3个问题。
  最终,我校IGEM代表队与来自耶鲁大学、牛津大学、柏林大学、东京大学等全球245支参赛队伍同台竞技,获得该赛事决赛为数不多的金奖,中国区共15个金奖。
  灵感源于《盗梦空间》在今年的IGEM中,我校参赛团队的研究课题是“可重连回路”,团队给出了一个通俗的解释,即通过DNA遗传重组,改变基因元件相互间的激活、抑制关系,在同一套基因回路中实现不同功能,进而在一定程度上解决当今合成生物学所面临的两大难题:基因回路过于复杂对宿主菌带来的“过载”及“信号串扰”。该成果有望应用于合成生物学中的复杂回路设计、人类健康医疗和环境污染治理等领域。
  其灵感可以追溯到《盗梦空间》。今年3月份,李扶摇提出了“细菌盗梦空间”这一设想。“细菌盗梦空间”即模仿《盗梦空间》给细胞植入一个装置,按照《盗梦空间》中的规则设计一套信号传递机制,让细胞不断进入下一层“梦境”,最终进入“Limbo(人物把梦境当成现实,真实的身体进入昏迷状态)”。之后给它一个终止信号,将它从Limbo中释放。
  光有灵感和设想是不够的。IGEM团队想由此设计一个可实现多个功能同时运作的系统,但现实状况是一个模块只有一个功能,要想实现多功能又不能直接将模块简单糅合,团队在这个问题上被卡住。
  为走出“困境”,沿着这个点,队员韩以超查阅大量文献资料,不断地对此观点进行修正和完善,最后提出“利用不同模块结构上的相似性对其进行整合,从而实现多功能的可能”的想法。在询问老师意见和一些实验论证后,该想法被初步认定可行,队员们才开始往这个方向进行研究。
  月均否定七项目IGEM团队并非一开始就确定拿“可重连回路”为参赛项目,这其中经历了很长一段时间的层层筛选。
  今年3月初,IGEM内部开展了一次“头脑风暴”。改造蓝藻防止水华、发酵废弃的羽毛来制造“羽毛餐”、细菌盗梦空间…….成员们共提出了23个想法。“头脑风暴”后,大家各自组队,选自己感兴趣的想法去做项目。每隔一段时间后会有答辩会,成员们汇报自己小组的进展,且有老师参与商讨。直到6月初,23个项目才筛至两个,月均否定7项目,“每个项目被pass掉都有很多人心碎,这个过程非常难过。”罗旭东说。
  研究走到“山穷水尽”的时候,应技1101的李思奇曾给吉林大学、武汉大学、哈尔滨工业大学等高校的教授们狂发邮件,甚至在动科动医学院门口一个个堵老师问问题。那段时间,韩以超的电脑桌面布满了100多篇文献的图标。李扶摇通过看教学视频、疯狂查阅文献,在生物这条路上吃力地摸索着。直到7月中旬,才最终确定“可重连回路”项目为参赛项目。
  “门外汉”亦有主场整个暑假,IGEM团队实验组都在实验室做实验,做到晚上十点后是家常便饭。
  “但是生科类团队并不意味着默默地做实验,而是全方位的。”IGEM的队员皆有此感。项目设计、模型构建、组件提交、网页制作等都是IGEM团队远赴波士顿,向世界展示设计理念与成果不可或缺的工作。
  进入IGEM,不少队员都还是“门外汉”。生工1203班的杨勉大一时在实验组做实验,大二却开始做起了活动推广和伦理安全方面的工作,做视频、运营微信公众号……从一点不懂到照着网上教程自学,“其实活动推广这一块还是有很多可以挖掘的,对生物来说,媒体工作者做好工作也很重要。”
  主讲人之一李扶摇则是经济学专业的,学英文、学生物,大幅度跨专业去尝试感兴趣的东西,她认为学术界不同领域之间有互通之处。
  此外,“女秘书”陆惠芳,做吉祥物的李尚瑾,做网页的宋佳明和张霈婧,辅助队员做实验的郭晓雪,在美国的向导吴一博……IGEM这个大家庭里,包容着不同个体的存在,每个人都在这里用力跳动着。