南都訊 記者伍曼娜 通訊員夏獻平 “敦煌壁畫作為世界文化瑰寶，現在正面臨着嚴重的、無法恢複的破壞，與傳統方法相比，我們使用大腸杆菌來修複壁畫更加精确、高效，并且可以在一個相對較大的範圍内實作壁畫修複。”近日，深圳市育才中學Yucai_SZ團隊以“用合成生物學的方式修複壁畫（Restoring murals with bacteria）”項目，摘得“2021年iGEM國際銀獎”。
實驗室的部分儀器（高速離心機、振蕩恒溫金屬浴、PCR儀等）
提出用合成生物學方式修複敦煌壁畫
國際遺傳工程機器競賽(iGEM) 是生命科學領域全世界規模最大、學術影響力最高的國際賽事。育才中學Yucai_SZ團隊由8名隊員組成，分别是王睿、李梓華、李澤均、葉翀睿、王海心、白妍諾、朱子晴、聶一鳴。隊長王睿介紹，Yucai_SZ的參賽項目是用合成生物學的方式修複壁畫（Restoring murals with bacteria）。“敦煌壁畫作為世界文化瑰寶，現在正面臨着嚴重的、無法恢複的破壞，如掉色、磨甲等。傳統的壁畫修複有三個步驟，大約需要96小時。而我們使用大腸杆菌來修複壁畫。與傳統方法相比，這一方法更加精确和高效，并且可以在一個相對較大的範圍内實作壁畫修複。”
李澤均在項目中主要負責實驗相關内容，他介紹，團隊的整個實驗有三個部分：融合蛋白表達系統實驗，光感受器系統實驗，以及共轉表達。而在修複的過程則主要分為5個部分：首先，要将含有細菌的生物膜轉變為凝膠，并将其混合到水凝膠中；然後，将整個水凝膠貼在牆上；第三步，則是在生物膜形成後噴灑SBF（模拟體液），并等待礦化；待礦化完成後，将水凝膠掀開；最終，幹燥并殺死剩餘的細菌。
大量社會實踐助力實驗逐漸完善
根據iGEM賽事要求，參賽項目主題包括生物能源、環境治理、醫學檢測、藥物開發、食品和營養、新材料等，在大約6個月的比賽周期内，參賽團隊需要利用課餘時間，閱讀專業文獻，查找大量資料，完成項目設計。在暑假，還要學習實驗技能，完成實驗室内的研究工作。由于合成生物學具有較強的學科交叉性，參賽項目往往還要包含數學模組化的内容。如果項目需要，還會涉及軟體編寫、硬體制作的部分。
iGEM 賽制要求參賽團隊設計和進行相關的社會實踐，探尋考察可能影響項目技術設計和使用的各類實際因素。最後，團隊還要完成項目的英文書寫，以及項目網站編寫的工作。在比賽現場，還需面向科學家與業界精英進行英文演講展示、答辯及海報展示。為此，育才中學的學生團隊開展了豐富的實踐活動。
六位國際評委為育才學子點贊
據了解，育才中學的項目及項目團隊給評委留下深刻印象，六位評委表達了充分肯定，并給出了積極建議。有評委表示，這種保護壁畫的應用想法很有創意。“在我看來，生物膜技術在不同行業領域有很大的應用前景，生物膜和壁畫之間的互相作用及反應類型用于保護壁畫不被損壞，或将産生極大貢獻。未來，你們還可以在抗菌特性上進行嘗試。”另一位評委則認為：“這個項目解決了一個不同尋常的問題——恢複古代藝術品，不僅耐人尋味，而且非常酷！作為一個高中生團隊，你們完成了大量出色的工作，并且表現出了對合成生物學領域的深入了解。”
為比賽奮戰180個日日夜夜
賽後，提起為iGEM奮戰的180個日日夜夜，八位同學都頗為感慨，坦言收獲頗豐。王睿和項目隊員們表示，要特别感謝蛇口育才教育集團、育才中學、育才中學生物學科組，特别是育才教育集團資訊中心張加健主任及其創辦的“未來生物實驗室”，為大家參加比賽提供了硬體保障。“該實驗室配備的器材，可以完成絕大部分合成生物學實驗，這在全國高中學校裡也可以位列前茅！沒有未來實驗室的鼎力支援，就沒有iGEM的好成績！”
王睿表示，作為隊長最大的收獲是感受了“生物”和“研究”的魅力。朱子晴是實驗組成員，她坦誠地說， iGEM是挑戰，更是機遇，它對自己的提升不僅僅局限于生物的實驗設計，更多的是團隊合作和時間安排，雖然參賽真的很累，但最後的成就感也超級大。聶一鳴也收獲了英語能力、處理問題能力以及團隊協作能力，他期待更多學弟學妹能夠團結合作，勇于進取。