在南昌大学医学部一间明亮整洁的实验室里,焕奎书院临床医学专业的本科生黄艺霖正有条不紊地进行着她的实验操作。显微镜下的微观世界,对她而言,充满了未知与魅力。作为一名大四学生,她参与了一项关于筛选肠道益生菌的实验项目,通过不断的尝试、失败与调整,最终成功筛选出11株具有潜力的菌株。她的实验经历不仅展现了医学生的钻研精神,也彰显了科学探索中克服困难、追求卓越的重要性。

初探科研:从理论到实践的跨越

黄艺霖同学自进入临床医学专业学习以来,便对人体微消化系统,特别是肠道菌群的平衡与健康产生了浓厚的兴趣。她深知,肠道不仅是消化吸收的场所,更是人体最大的免疫器官,而数以万亿计的肠道微生物在其中扮演着至关重要的角色。“书本上的知识告诉我,益生菌能够改善肠道环境、增强免疫力,甚至对某些疾病有辅助治疗作用。但这些益生菌是如何被发现、被验证的呢?我非常渴望能亲身参与到这个过程中。”怀揣着这样的好奇与求知欲,黄艺霖在大一下学期便主动联系了相关课题组的导师,申请进入实验室学习。

导师被她的热情和主动性打动,同意她加入一个关于“肠道益生菌筛选与功能初步探究”的课题。对于一名本科生而言,这无疑是一个充满挑战但也极具吸引力的机会。从最基础的培养基配制、器皿消毒灭菌,到复杂精密的菌株分离、纯化、培养,再到后续的分子生物学鉴定,每一个环节都需要极致的耐心和严谨。

PCR之路:五次尝试,从迷茫到豁然

实验的核心环节之一便是利用聚合酶链式反应(PCR)技术对筛选到的潜在益生菌进行初步的分子鉴定。PCR技术能够特异性地扩增目标菌株的DNA片段,是菌种鉴定的重要手段。然而,这项在教科书上看似清晰明了的技术,在实际操作中却给黄艺霖带来了不小的考验。

“第一次进行PCR时,我严格按照实验手册上的步骤操作,满怀期待地等待结果,但电泳图谱上却是一片空白,什么条带都没有。”黄艺霖回忆道。这突如其来的“零结果”让她有些措手不及。她开始反思,是模板DNA的浓度不够?还是引物设计有问题?或者是PCR仪的参数设置不当?

在导师的指导下,她开始查阅大量文献,请教实验室的师兄师姐。她了解到,PCR实验的成功与否,受到诸多因素的影响,包括DNA提取的纯度、引物的浓度与特异性、dNTPs的质量、Taq酶的活性、Mg²⁺的浓度,以及PCR反应体系中各个组分的精密配比,再到退火温度、延伸时间的细微调整等等。任何一个环节的疏忽都可能导致实验失败。

于是,黄艺霖开始了她的“试错与优化”之旅。第二次PCR,她调整了DNA模板的浓度和退火温度,结果出来了,但却是杂带丛生,目标条带微弱甚至不可见。“这说明可能存在非特异性扩增,或者引物结合的条件还不够理想。”她冷静地分析。

接下来的日子里,实验室成了黄艺霖的第二个“家”。她一次又一次地调整实验方案:优化DNA提取方法以提高纯度;重新设计和验证引物的特异性;精细调整退火温度的梯度;尝试不同品牌的Taq酶和缓冲液……每一次调整,都伴随着新一轮的PCR扩增和电泳检测。第三次、第四次……结果依然不尽如人意,要么是条带弥散,要么是依然没有清晰的目标带。

“那段时间确实有些沮丧,”黄艺霖坦言,“看着同样的试剂和仪器,别人能P出漂亮的条带,而我却屡屡失败,甚至开始怀疑自己是不是不适合做科研。”但临床医学专业培养的韧性和对未知探索的渴望让她没有放弃。她把每一次失败都看作是一次宝贵的学习机会,详细记录下每一次的实验条件和结果,对比分析,寻找症结。导师也耐心地鼓励她:“科研本身就是一个不断试错、不断积累经验的过程,没有一蹴而就的成功。关键在于从失败中学习,找到问题并解决它。”

柳暗花明:十一株益生菌的诞生

终于,在历经了四次不甚理想的尝试后,黄艺霖对整个PCR流程的理解和把握都上了一个新台阶。她更加注重细节,从样品的处理、试剂的解冻与混匀,到移液器的精准操作,每一个步骤都力求完美。在第五次PCR实验前,她综合了前几次的经验教训,对反应体系和程序参数进行了更为精准的优化。

当第五次PCR产物进行凝胶电泳,成像系统屏幕上缓缓显示出清晰、明亮且位置正确的DNA条带时,黄艺霖悬着的心终于放下了,激动与喜悦溢于言表。“成功了!那一刻,所有的疲惫和挫败感都烟消云散,取而代之的是一种难以言喻的成就感。”

这次成功的PCR只是万里长征的第一步。以此为基础,黄艺霖继续对前期通过选择性培养基初步筛选出的数十株潜在益生菌进行了系统的分子鉴定和进一步的生理生化特性分析。经过不懈的努力,她最终成功筛选并鉴定出了11株具有良好生长特性和潜在益生功能的肠道细菌。

“这11株菌只是一个开始,”黄艺霖的眼中闪烁着对未来的憧憬,“接下来,我将和团队成员一起,对其中几株表现突出的菌株进行更深入的功能验证实验,比如它们的耐酸耐胆盐能力、黏附肠道上皮细胞的能力等。如果能从中发现具有显著益生效果的菌株,未来或许能为开发新型益生菌制剂提供候选。”

感恩平台,磨砺成长

黄艺霖的科研探索之路,是南昌大学众多勤奋学子在知识海洋中遨游的一个缩影。她的成长与进步,离不开南昌大学提供的良好实验平台和浓厚的学术氛围。学校为学生们提供了先进的实验设备、充足的科研资源以及经验丰富的导师团队,鼓励学生早期接触科研,参与创新实践,为他们的科研梦想插上了翅膀。

黄艺霖的经历深刻地诠释了医学生参与科研实践的重要性。在实验过程中,每一次对实验方案的优化,每一次对异常结果的分析,都是一次严密的逻辑推理和批判性思维的训练。面对实验中层出不穷的“意外”和“失败”,需要学生具备强大的心理素质,不气馁、不放弃,在反复的尝试中寻求突破。这种严谨求实的科学态度、独立思考的批判精神、以及面对困难百折不挠的毅力,恰恰是未来优秀医生所必备的核心素养。当他们走上临床岗位,面对复杂多变的病情时,这种在科研实践中锤炼出来的分析问题、解决问题的能力,以及勇于探索、敢于创新的精神,将使他们能够更好地服务于患者,推动医学事业的发展。

(南昌大学焕奎书院 黄艺霖)