实验怎么做-实验条件简陋?看看前辈们是怎么做实验的!

以前带过一些小师妹小师弟做实验,初入实验室的他们对待科研的态度不尽相同,免不了有一些对实验条件的抱怨,一会儿移液器被师姐拿走了,一会儿灭菌锅别人在用,一会儿PCR仪还得预约(咳咳咳,其实X湿兄也经常抱怨的,只是后面发现抱怨没啥用,捂脸),抱怨这个没有那个没有,但是出不来好数据,发不了好paper还真不能完全怪实验室条件。要论实验条件的简陋,孟德尔不是针对谁,他只有一块地和很多豌豆粒;要论实验条件的简陋,沃森和克里克不是针对谁,他们还是纯手工提取DNA,只有一张X射线衍射图?

所以,想象一下这些科学家前辈们以前是怎么做实验的吧。

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(一)那个年代还没有聚合酶,更没有2×PCR Mix

以前本科实验做PCR实验的时候,感觉还是蛮神奇的,毕竟那个时候大部分童鞋相信“21世纪是生命科学的世纪”这话不假,对于科研门外汉的小白们来讲,2小时,一段基因可以被扩增几亿倍,啧啧啧,了不得。

光头老师带着大家拿着TqDNA聚合酶、dNTP、mg离子溶液、引物溶液、扩增缓冲液等,配制PCR体系,试验完成后感觉也不过如此嘛,但其实我们这一代做科研的已经很幸运了。

1980年之前提纯获得DNA是很困难的,都是来自于样本本身,而且纯度也很有限(你体验一下,每天都在改进提取果蝇基因组的方法,动不动就失败,一年到头只成功得到了果蝇的基因组DNA,跑了几次胶,但你老板还伸出大拇指说你能发表一篇《》),更别提在体外广泛研究基因了,对于那个时候的很多实验室来说,研究基因的功能绝对是件奢侈的事情,分子生物学的发展是十分缓慢,体外大量获得高纯度DNA片段的需求非常迫切。

DNA双螺旋结构模型提出后,人们发现原来DNA是碱基之间相互配对的,美国科学家阿瑟·科恩伯格发现了大肠杆菌DNA聚合酶,但DNA聚合酶不耐热,依然无法大面积使用扩增DNA, DNA聚合酶Ⅰ之后,发现了95℃耐热的聚合酶,并催生了PCR技术,基因时代终于开启了。

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你眼中的PCR Mix

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在老一辈科学家眼中PCR Mix可能的形象

(二)PCR扩增仪发明之前

众所周知,PCR的温度过程是变性(95℃)→退火(45~55℃)→延伸(70~75℃)的反复循环,切换的时候时间也很短,几十秒~2分钟的范围,这个就是PCR扩增仪的主要工作原理。

听我导师讲,他们以前在国外读博后,那时还没有PCR扩增仪,他们做PCR扩增时的工具只有一把镊子、一台多孔水浴锅外加一个计时器。发挥一下你的想象,为了做一次DNA扩增实验,计时器不断在叫,你的手时刻准备着冲刺,PCR的管子不断地在三个水浴槽之间跳跃,想想就很有画面感。

所以每当刚进实验室的我抱怨这个没有那个没有的时候,老板总会语重心长地讲“这都抱怨,想想我们那个时候。。。。。”

为何有一种”小时候不好好吃饭就老妈追打,一边撵一边嘟囔着‘把你放到58年三年自然灾害,看你小兔崽子吃不吃’”的既视感。

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(三)没有移液器、洗耳球的年代,直接用嘴吸液的

移液管种类繁多,但大多数实验室所使用的移液管都经过无菌处理,一次性使用,甚至能自动调节容积,精确吸取液体的利器,什么血清、培养基、抗生素溶液等等,分分钟搞定,提高了效率,但没有这些便利工具的时候,科学家们很难想象用嘴是怎么吸的,不仅容易污染试剂,而且更危险的是,科学家们还得冒着被危险试剂或致病菌吸到嘴里的危险。

最早关于用嘴吸液导致感染的事件发生在1893,一个内科医生不小心把一个伤寒杆菌培养物吸进了嘴里。

1915年对57个生物实验室做了一项调查,有47例感染事件是和实验室的不良操作有关,而就有40例是因为用嘴吸液导致的。

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60年代科学家用嘴吸液的场景,向他们的奉献精神致敬

(四)的移液器

我们要感谢一个叫做的人,他让我们可以不用嘴来吸液了。

的父亲也是发明家,参加过二战,感染过肺结核,于是他开始学习医药专业,很快他父亲发明家的基因就让他不久就发明了一种检测血液凝固程度的小仪器,卖给了一个公司,小赚了一笔。

1957年,32岁的他加入了马尔堡大学,开始攻读生物化学学位,在读研读博期间,这家伙一点都不像其他师兄弟那样,规规矩矩地操作仪器,慢慢做实验,因为他无法忍受仪器的落后带来的时间和精力的浪费,发明一些小工具,例如提高阴离子交换过程中的速度等等,但有一次他遇到了样本量太多,总是从仪器里溢出来的问题,他接着就消失了,好几天,每个人都没能找到他,他导师都想把他开除了。

过了几天,他回来了,带着移液器的最初原型,完美地解决了移液的问题。后面、把这种移液器发扬光大,为全世界科学家带来了福利。

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的移液器原理一直沿用至今

(五)聚苯乙烯材料让细胞培养的观察变得如鱼得水

在一次性的培养皿出来前,用的都是玻璃培养皿和培养瓶,但玻璃的96孔板等根本就没有,这给细胞培养实验的同步操作带来太大的阻碍,那些要求操作特别精确的实验对于时间的掌握、操作的同步要求极高,有些细胞培养、MTT实验等变得非常困难。

聚苯乙烯(,PS),由苯乙烯单体经自由基加聚反应合成的聚合物,无色并且高度透明(透光率大于90%),而且刚性好,耐化学腐蚀,培养的细胞可以在显微镜下观察不受任何折射、反射的影响。

1839年德国人第一次从天然树脂中提取出聚苯乙烯,1930年,BASF开始在德国商业化生产聚苯乙烯,率先将其应用于生命科学领域,制作聚苯乙烯的细胞培养产品,拍出来的照片漂亮美丽。

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(六)离心机的最初原型是为了更多地得到蜂蜜以及玩游戏

平常实验过程中,做核酸的提取、浓缩蛋白质、收集细胞等等,会经常用到离心机,有的低速的,有的超高速的,想想老一辈科学家,没有离心机,很多实验都是举步维艰的。

ago,我们聪明的祖先发现陶罐中有很多蜂蜜粘附在壁上吃不干净,然后用绳索的一端系住陶罐,手握绳索的另一端,旋转甩动陶罐,产生离心力挤压出陶罐中蜂蜜,这就是离心分离原理的最初原型。

而咱们实验室的离心机其实是来源于工业离心机的原型,真正的工业离心机诞生于欧洲,比如19世纪中叶,先后出现纺织品脱水用的三足式离心机,和制糖厂分离结晶砂糖用的上悬式离心机。

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这个游戏你玩过没

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这个最早的离心机和实验室的离心机一点都不像

和现代生物实验学不同,老一辈科学家的时代可能还处在宏观生物学时代,对于精准操作要求一般,所以艰苦粗糙的条件并不能阻碍老一辈科学家有重大的发现,但是现代生物学处理的都是细胞层面、分子层面的细腻的科学问题,要求实验条件的精准度越来越高,童鞋们不要期望于粗放的操作能发现太多有价值的实验结果,咱们要稳扎稳打,多看多学,多学一点实验操作和前沿知识,把实验的基本功都练好,什么Q-PCR、WB、IHC、等,这样才能发表SCI文章,走上人生巅峰。

另外,条件再艰苦,也不能阻止我们前进的脚步。

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吃剩下的大虾,让我又回顾了一下上节课的知识

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