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我能想到最勇敢的事,大概是成为一名研究线虫的博士

|· 本文来自“我是科学家”·|

有这样一种博士,他们的日常工作就是上山下乡抓虫子并且给它们画果照?!没错,哪里有滑刃科线虫身影,那里就是作者的寻宝之地。他会从土壤、木头、植物组织中分离到线虫进行形态学观察,拍摄或者手绘一些结构照片,配合分子生物学鉴定获得分子生物学数据后,就可以结合形态学进行演化关系的研究了。
成为一名研究线虫的博士,他都经历了什么?一起来看看植物病理学博士的日常吧!
(**专栏中所涉及的内容为嘉宾自身的经历,仅供参考,不同院校/专业/研究方向的博士在研究和生活方面都会有不同的体验哟**)

啥是线虫?

啥是线虫?这个问题,伴随了我整个博士生涯,也对我读博后的生活产生了“深刻”影响。每到饭桌聚会之时,总有人好奇地向我发问:线虫到底是个啥?

面对亲朋好友“溢于言表”的求知欲,我总会不合时宜地做出最为直白地解释:蛔虫,就是一种经典的线虫。

然而,这根本不够打发食客,大家又开始指着桌上的猪肉、牛蛙、三文鱼寻问猪肉绦虫、牛蛙裂头蚴、异尖线虫等等到底是不是线虫的问题,等我开始滔滔一番讲述之时,满足好奇心的各位却纷纷放下了手中的筷子,露出嫌弃的表情……

今天,我就来以一图流向大家正式解释“什么是线虫”这一严肃的吃货(科学)问题,并作为对我博士工作最简要的介绍。

线虫是一类无体节的无脊椎多细胞生物,绝大多数是线状的蠕虫。它的nematode源自古希腊语νῆμᾰ (nêma), 意为线状的,很好地诠释了它的体型。

日常所说的蠕虫(Worm)就是由这线虫所在的线虫门+扁形动物门+环节动物门所组成的。不过他们之间的关系还是差得挺远。我们看下下面这张图。

原图来自Current Biology

例如他们大家常听说的绦虫、血吸虫这些,是属于扁形动物门的(海兔,涡虫也是这个家族的成员哦);除了蚯蚓以外,沙蚕也是属于环节动物门的;至于之前很火的铁线虫,严格来说也不是线虫,属于线型动物门。真正的线虫最耳熟能详得应该就是钩虫,蛲虫和蛔虫这三类动物寄生虫了。比起绦虫,昆虫(节肢动物门)和水熊虫(缓步动物门)的关系反而和线虫更近一些。

好了,回答完“什么是线虫的问题”,接下来就该给线虫们“正名”了!

事实上,动物寄生线虫只是线虫这个大家族中的“冰山”一角,自然界中的线虫大多人畜无害而且无处不在,在江河湖海、土壤、海底、地底、冰盖中都可觅他们的踪迹。它们的数量也相当庞大,土壤中3/5的多细胞生物都是线虫,在生态系统中发挥着重要的作用。

它们家族中名声最为显赫的莫过于模式生物——秀丽隐杆线虫了。细胞程序性死亡的发现,“长寿”基因的研究,以及当年红极一时的RNA干扰,秀丽隐杆线虫都做出了卓越的贡献。

此外,线虫“冰山”那还有这么一角——植物线虫,它们是我们课题组的主要研究对象。

植物线虫有个非常明显的特点就是嘴上带刺(口针),它们通常寄生于植物的根部,取食不同部位的细胞,造成不同程度的影响。给我们农林业生产造成了极大的损失。譬如,松材线虫就称得上是我国林业生产上的头号大敌了,而研究它们的致病机理,和如何有效地防治等等问题都是我们的研究核心(松树变红平添“美景”?不,它们正在一棵接一棵死去)。

松树变红其实是松材线虫从中作怪。图源:宁波检验检疫技术中心

而我个人研究的主要内容是查清松材线虫的“亲戚”们——滑刃线虫科的分类关系。基本类似于早期博物学家的工作,发现物种、描述物种、将它们分门别类并阐释他们之间的演化关系。

我的博士生活日常

找线虫对我来说是亘古不变的首要大事——只有收集足够多的种类,才能讲出一个气势恢宏、角色众多的线虫“史诗大戏”。只要哪里有滑刃科线虫身影,那里就是我的寻宝之地。

认真工作ing。图源:南京农业大学植物病原线虫实验室

这小麦根上的白点也是一种线虫哦。图源:南京农业大学植物病原线虫实验室

我会从土壤、木头、植物组织中分离到线虫进行形态学观察,拍摄一些结构的显微照片,有时候还需要扫描电子显微镜的协助。当然还要配合一波分子生物学鉴定,获得这些分子生物学数据后,就可以结合形态学进行演化关系的研究了。这些可以说是日常中的日常了。

在高倍的显微镜下观察线虫的每个细节。图源:宁波检验检疫技术中心

应该没有多少博士会把阅读文献排除在科研日常之外,我当然也不能。分类学的工作核心之一就是搜集科、属、种的原始描述文献。还是那句话,只要涉及滑刃科线虫的原始描述文献,我全都要!不断地加强对各个种的熟悉程度,对于后续论文写作,尤其是文献综述,裨益良多。当然,仅仅阅读和自己研究类群相关的文献是远远不够的,其他种类的线虫的研究方法也需要多多借鉴采纳,有时候甚至需要向昆虫、鱼类、鸟类等等不同类别动物的研究取经,来获取新的灵感。看文献,永远不嫌多。

对于经典的分类学选手,手绘是也是日常工作中不可或缺的一环(家常便饭),通常使用AI绘制软件(或PS、SAI、CSP),外接一块手绘板,鼠标手绘板并用。不过我还是挺喜欢绘图这个工作的——选一曲合适的旋律,开启自闭模式,这样就没有能在我的BGM里打败我了。

新鲜出炉线虫(果照)

博士生活的闲暇

我博士生活绝大部分的时间都是在南京度过的,吃滴是蓝鲸鸭,讲滴是蓝鲸话。食堂宿舍实验室三点形成一个钝角三角形,周末打打球,平时滑滑板,和国内大多博士的生活也别无二致。

不过由于申请到了联合培养,我又在比利时根特生活了一年,充分感受到了完全不同的生活学习节奏。迥异的风俗和文化点燃了我更为原始的求知欲望,刷博物馆成为了我最大的爱好(主要是自然科学博物馆和美术馆),从展品中去寻找一些中西文化的相同和差异让我乐此不疲。

和获得诺奖的顶级秀丽隐杆线虫科学家(的照片)合影

最喜欢看古埃及雕塑作品上还原度极高的各类生物

线虫分类学的毕业须知

其实分类学相较于线虫学的其他分支,是更容易出成果的,属于那种没有功劳也有苦劳的类型。由于线虫学科相对冷门,还有大量的线虫没有被发现和描述过,在日常的采样过程中经常会有一些稀奇的新种给你带来惊喜。此外,还有无数没有显微照片,没有分子生物学数据的“传说中”的线虫(只在文献中有描述记载,但是受限于当时的研究条件,只有少量的信息)等待我们去完善和填补。

所以沉浸其中,踏实工作,就一定可以得到喜人成果(保证博士毕业的需求绰绰有余)。但是,要想在线虫分类学方面有卓越的突破(这里专指高水平的文章,毕竟这是去很多高校和科研机构的敲门砖)相对会难一些,主要原因就是和生物分类学是一个相对迟暮的方向,相关期刊影响因子都较低,想要更上一层楼就需要付出更多的努力,更多的经费,有时候还需要更多的运气(这个真的很重要)。

国际线虫班(PINC)

不按套路出牌的我将在此介绍一款比利时根特大学的线虫学硕士课程——PINC。这套课程涵盖了线虫学的各个方面——自由生活线虫、植物线虫、水生线虫、海洋线虫、昆虫寄生线虫、线虫生态学,以及线虫学研究的前沿等等。

国际线虫班

来自全球线虫学各个领域的大佬们将会带你围观线虫的前世今生。第一年的课程将会非常的紧张刺激(周一到周五上午理论下午实验,不给任何喘息的机会,晚上回去不复习一遍,明天你就会发出“我是谁,我在哪儿,我在干嘛”的感慨)。至于圣诞节后的考试嘛,加油吧!(我溜了,我只是个旁听的博士)。

经过了第一年的修行,第二年就需要你根据自己感兴趣的方向做出一个抉择啦,可以去到不同的合作大学,比如荷兰、葡萄牙、德国等等,当然也可以继续留在根特大学。通过这一年在实验室的实践学习和操练,完成自己的硕士期间的毕业课题,最后参加答辩。

需要补充一点的是,完成了根特大学PINC课程的硕士们,去申请全球各个线虫实验室的博士,有非常不错的加持,推荐MAX!(http://w.expertsasia.eu/index.asp?p=116&a=116)。

线虫学就业

就业一直以来是每位博士最关系的话题,不论读博与否,最终都要面向就业。我就着重罗列几个线虫学专业各个分支的就业前景(动物和人体上的线虫不会涉及到,这块通常涉及医学范畴,笔者不太知悉,不在此展开)。

常规来说,各大高校是首选,各类科研院所也是不错的选择(比如农业科学研究院),相对来说企业对我们的需求不是特别的多,通常是一些农药化肥企业。

针对具体的线虫学专业分支,我来略微解析一下。

如果你是研究模式生物秀丽隐杆线虫相关的基因功能和通路等等,那么你的舞台很广阔,广阔到和各类生命科学博士差不多的程度(药物开发啊,生物技术开发啊,balabala);

再比如你是研究植物线虫致病机理的,并且硕果累累,那么各大农业类的院校都是非常不错的去处,农业类院校的线虫学专业的缺口还是比较大的!

要是你主攻植物线虫的防治,手头也有卓有成效的防治方法,那么不管是企业、高校、研究院所都可以有你的一席之地,毕竟这些关于植物线虫的研究最终要解决实际问题。

如果你是生态学背景出生,转攻各类线虫学的分类学(需要了解不同生境的各种线虫,国内这样的人才非常稀缺),那么恭喜你,这是一个生态学科内出色的方向,在各大高校谋求一个职位还是充满希望滴,在一些对土壤环境评估有需求的企业(几乎都是外企)也是炙手可热;

最后,如果你学习的是海洋线虫相关(这样的人才更是史诗级的罕见),各大海洋类高校和研究所向你张开怀抱。

毫不夸张的说,线虫学的各个分支在高校,科研院所内得算是个冷门了,稍微受关注一些的也就是和医学医药方面,及农业生产相关的分支,其他绝大部分分支都是基础研究向的。

和其他基础科学所面临的问题类似,经费短缺,就读学生少,进展缓慢甚至停滞不前。所以,急需更多优秀的朋友们加入我们,来共同为这个队伍升级。你看,这个线虫它又细又长,不如拿来做个博士课题?众多空白(坑)正在等你们来填(跳)!

彩  蛋

如何烹饪一碗有料的线虫汤(分离线虫)

第一步:准备食材(富含线虫的样品)

对于木材,肯定是需要切条(如果刀功过硬,切丁更佳)。

对于土壤或者植物组织,就需要用纱布和无纺布双层打包一下了。

第二步:下锅温水浸浴(漏斗法分离线虫)

这一步需要一个具有特殊功能的容器——略加改良的漏斗,加足水。在25℃左右的环境下静置24小时。

线虫遇水就会无法自己,然而他们的运动能力很有限,最后都随重力作用沉到了底部。图源:宁波检验检疫技术中心

第三步:起锅(收集线虫)

备好一个汤碗(表面皿或者培养皿之类均可),放在乳胶管底部,小心打开止水夹收集10毫升左右的汤汁。恭喜你!线虫汤做好了。

利用一个表面皿我们可以将漏斗底部含有线虫的液体收集起来,通常还会分离到除了线虫以外的其他生物。图源:宁波检验检疫技术中心

剩下的就是品鉴(镜检)的过程了,需要在解剖镜下看看这碗线虫汤的成色。

线虫千万条,中意哪一条?图源:宁波检验检疫技术中心

(编辑:Yuki)

作者名片

The End

发布于2019-03-05, 本文版权属于果壳网(guokr.com),禁止转载。如有需要,请联系果壳

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Eevee

宁波出入境检验检疫技术中心 生物安全检测分中心 检验员

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