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炎热的夏天点燃了科学家的思想

大学的实验室为本科生提供了从研究气候危机到保护游泳者安全的各种研究机会

发表于:研究,科学与技术

Student wearing safety goggles and shield mixes chemicals.
艾米丽·塞平(Emily Cepin)监测从古代岩石中提取的花粉样本的化学反应,以了解全球变暖的影响。

随着7月份气温飙升至地球现代史上最热的时候,艾米丽·塞平(Emily Cepin)在火狐体育(Montclair State University)的一个实验室里辛苦劳作,通过从5600万年前形成的岩石沉积物中提取花粉化石,来深入了解当今的气候危机。这项工作既乏味又及时。她说:“如果我们不尽快采取措施,克服困难的难度会大得多,而且会导致严重的后果。”

Cepin的研究着眼于与很久以前的极端气候事件——古新世-始新世极热期(PETM)相比,今天的植物和植被是如何变化的,这是一个全球变暖剧烈的地质时期。为了分析那个时期的花粉,她通过一系列化学反应从古代岩石中去除碳酸盐和硅酸盐等矿物质。

“分析花粉样本将使我了解植物和植被如何应对新千年新世热事件,并将其与植物如何应对当前气候危机的变化进行比较,”由助理教授崔英指导的地球与环境科学专业大四学生Cepin解释说。

Cepin的研究是今年夏天火狐体育火狐体育大学本科生正在进行的近40个项目之一。学生研究人员正在解决一些世界上最棘手的科学和工程挑战,从寻找治疗疟疾的方法到为教室建造技术,再到保护游泳者免受新泽西州沿海海湾水母的侵害,应有尽有。

化学和生物化学教授伊冯娜·金特(Yvonne Gindt)说:“共同点是,这些学生都有非常关心他们成为下一代科学家的研究导师。”

Student wearing blue safety gloves holds a petri dish up to the light.
生物学专业大四学生诺亚·拉马丹(Noah Ramadan)正在计算培养皿中细菌菌落的数量。

本科研究项目是由资金组合支持的。超过一半的学生获得了国家科学基金会花园州LSAMP(路易斯·斯托克斯少数民族参与联盟)项目的助学金支持,该项目是新泽西州大学的一个联盟,旨在扩大未被充分代表的群体在科学和工程研究中的参与。这种支持与新泽西机遇与创新挑战补助金以及支持学生体验式学习的火狐体育和大学朋友的慷慨捐赠相匹配。

“这个项目的重点是教学生成为一名科学家意味着什么,了解他们的职业义务,了解科学家真正在做什么,”帮助监督这个项目的金特说。

作为一所综合性的公立研究型大学,火狐体育火狐体育大学为学生在本科阶段提供了在实验室工作的机会。塞平说:“我从大一开始做一些小事,称重沉积物或帮助完成研究生水平的工作,慢慢地进步。”她已经向美国地质学会展示了她的工作,并在2022年赢得了该大学的马里奥·m·卡萨博纳未来科学家竞赛,因为她有能力向公众和非科学专业人士解释她的科学研究。

Student wearing safety glasses and gloves holds a lab cylinder.
生物化学专业大三学生Rachel Gushikem正在测试分子对一种酶的作用,这种酶可能是治疗疟疾的靶标。

教职员工在识别和培训本科生方面发挥着关键作用。“我鼓励他们独立思考,因为这是真正的创造力的来源,”索科尔制药和生命科学研究所所长、化学和生物化学教授大卫·罗特拉说。

“教授们知道你是新来的,也知道你在学习,”罗特拉指导的生物化学专业大三学生雷切尔·古什肯(Rachel Gushikem)补充道。“他们很高兴能成为你过程的一部分,这让你更容易在实验室里尝试新事物,也不害怕问你作为一名科学家成长所需问的问题。”

学生的研究选择反映了他们所关心的和他们想要解决的问题。“这就是激情的来源,”科学与数学学院院长劳拉·比林斯说。“我们的教师非常擅长让项目继续进行,教会学生韧性和毅力,当事情没有按计划进行时,总有一线希望。”

生物学专业大四学生诺亚·拉马丹(Noah Ramadan)正在将火狐体育火狐体育大学发现的一种病毒的遗传信息与一种密切相关的病毒进行比较。“科学家们已经能够确定组成基因组的基因的身份。但是,直到这些基因在实验室中以蛋白质的形式产生,并且我们分析这些蛋白质之前,我们不能自信地说,一种蛋白质就是我们认为的那样,”拉马丹解释说,他的导师是生物学教授奎因·维加。

“我们的目标是提取这些病毒基因,生产它们的蛋白质产物,然后看看它们是什么,以便识别它们。一旦我们确定了它们,我们就有了很大的实验空间,”拉马丹说。

Student looks into a microscope; a jellyfish is projected on the screen behind her.
赖利·艾伦研究了一种生活在新泽西州沿海地区的微小但有毒的粘在身上的水母。

赖利·艾伦是一名大二的生物学专业学生,她正在研究在不同的盐环境下,粘着水母的珊瑚虫克隆自己的速度有多快,试图找出它们在野外最丰富的地方。

水母的珊瑚虫又小又隐蔽,所以几乎不可能发现它们。然而,了解它们生长的最佳环境将有助于确定珊瑚虫生存和茁壮成长的区域,她说,这项研究由生物学教授保罗·博洛尼亚指导,他是海洋生物学和海岸科学项目的主任。

由于水螅阶段在冬季存活下来,并在第二年形成成年水母,因此了解水螅的位置可以帮助找到减少或根除这种入侵物种的方法,同时保护享受新泽西沿海海湾的家庭。

Student holds a lab device for brain stimulation.
来自生物化学专业的大四学生Athenia Ibragimov研究了通过TMS(经颅磁刺激)增强视觉效果对任务表现的影响——在她的实验中,她的实验对象是投篮罚球的能力。

全日制暑期研究职位给学生时间深入研究工作。“在学年里,你要努力平衡课堂和研究。但是在夏天,你可以专注于你正在做的研究。这绝对是一种不同的体验,”生物化学专业大四学生雅典娜·伊布拉吉莫夫(Athenia Ibragimov)说。

伊布拉吉莫夫说,她感谢认知神经成像实验室主任、生物学教授朱利安·基南(Julian Keenan)的指导。“和任何人一样,我也犯过一些错误。有人向你指出这一点当然很好,但要以一种建设性的方式,这样你就不会再犯这些错误了。最终,你会成为一名更好的学生、更好的研究者和更好的领导者。”

今年夏天在火狐体育火狐体育大学进行的其他工作包括:

tudent lifts a virtual reality headset to show his face.
Anthony Condegni是一名计算机科学专业的大四学生,在多模态交互与情感计算实验室助理教授李锐的指导下,他为小学生制作了虚拟现实游戏,以提高他们的协调、记忆和解决问题的能力。
Student uses a computer mouse to click on a screen.
化学专业大三学生Victoria Udoetuk正在化学与生物化学助理教授Eli Lee的指导下进行一项教育项目。这项研究包括开发实验生物化学的课程材料,学生可以使用荧光显微镜和计算机辅助成像来研究脂质膜-蛋白质的相互作用。
Two students kneel behind a small square maze. Their professor sits behind them.
分子生物学专业的高年级学生凯瑟琳·萨拉维亚(左)和生物学专业的曼纽尔·阿雷拉诺(Manuel Arellano)正在研究螃蟹的行为。他们的导师、科学与数学学院副院长生物学教授斯科特·莱特说:“既然你不能问动物有多紧张,我们就需要间接的方法来测量动物在‘冷静’和‘吓坏’之间的位置。”学生们正在观察一种叫做“轮流”的行为。
Student seated at a steering wheel looks at a computer screen with an image of a car on a highway.
计算机科学专业的大四学生凯蒂·科科伦(Katie Corcoran)将驾驶的挑战和焦虑转化为设计3D成像,以刺激和教导人们如何应对危险的道路状况。她说:“我喜欢有时间去做我真正热爱的事情。”

本科生科研训练只是今年夏天校园科学活动的一部分:

  • 由火狐体育火狐体育大学新泽西水科学与技术中心管理的生态探索者项目。该项目将来自服务欠缺社区的学生与自然世界联系起来,包括有关生态学、环境科学和可持续性的实践经验。
  • 韦斯顿科学学者是来自火狐体育火狐体育高中的优秀学生的暑期体验。学生们学习海洋生物学、物理学、基因组测序、网络安全、磁成像等。
  • 绿色团队实习项目由位于火狐体育火狐体育的PSEG可持续发展研究所运营,支持研究和社区项目,包括新泽西州的气候变化以及全球的能源和水研究。
  • 新泽西州的教师接受专业发展,学习如何在基础教育中增加计算机科学课程。

实地考察也是夏季活动的一部分。在实验室之外,塞平涉水进入校园附近的水域,评估城市污染物对位于火狐体育火狐体育和克利夫顿边界的21英亩的阿朗佐·f·邦萨尔野生动物保护区的影响。学生们使用了重型测量和地球物理设备,这些工具可能会在城市环境地质学的职业生涯中使用。

Three photos show students in a nature preserve. In the first, two students wade in water and a third writes notes. The other two photos show students at a soil pit.
可持续发展科学、地质学和地球科学专业的学生花了暑假的一部分时间在邦萨尔保护区的第三河进行实地考察。左图,Hailey Wehner, Alexia Thanapalasingam和Emily Cepin(从左至右)进行“卵石计数”,用于测量与水流功率相关的平均砾石尺寸。海莉·韦纳(中间照片)展示了一个带有ID针的土坑。右图何塞·罗梅罗(左)和副教授乔希·加尔斯特看着土坑被水填满。(图片来源:Greg Pope教授)

“这里有徒步小径,很多人在保护区遛狗。他们问我们:‘你们在做什么?你怎么会有这么多机器?”

“当不懂科学的人兴奋时,我也会兴奋,”塞平说。

 

特约撰稿人玛丽莲·乔伊斯·莱伦的故事。照片由大学摄影师迈克·彼得斯提供。

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