2020年2月2日 星期日

MiTalk 2020|工作坊的交流機會

這次的工作坊有好幾個交流的機會,像是邀請演講(發問)、海報(私下討論)、主題討論(討論)。如同主辦人楊姍樺老師所述,參加研討會或工作坊的目的是結善緣。

即使是學有所成的教授們也會利用這些機會和其他老師互通有無,所以學生更應該克服自己害羞的個性,盡可能參與每個討論環節,逐漸習慣科學交流的生態。


一、邀請演講


1. 微生物群集組成在富含甲烷之沉積物內的空間變化(塗子萱老師)


在海底沉積層,隨著深度增加,氧氣濃度漸減,而甲烷濃度遞增。塗老師利用德國廠商來台鑽探天然氣的機會,採集了台灣西南方兩個板塊交界帶的海底沉積樣本,研究微生物群集在不同地點和深度的組成差異。

由於此研究採以核酸為基礎的標的基因分析,所以無法確保蒐集到的資料是否為活躍的菌群(畢竟無論死活都採集得到 DNA)。在沉積環境中,越深處應該堆積了越多生物遺骸。所以有老師問,不同深度觀察到的微生物相差異是不是有可能受到這個現象影響。

另外,塗老師團隊使用的是 V4 區域來研究沉積層的微生物,不過這種環境也許有不少古菌,所以也有老師問 V4 區域引子能否有效覆蓋到研究標的。

雖然我目前只有做分析,但是要判斷結果的合理性仍須深入了解樣本採集流程,所以我覺得這幾個問題都蠻有參考價值的。

2. 混營浮游生物食物網的生物元素比取決於個體體型、光照強度和無機鹽供應(何珮綺博士)


碳、氮和磷等生命基礎元素的比例與體內主要化學方式相關。例如光合作用傾向於固碳,會提升碳氮比;而呼吸作用則會流失碳,於是降低碳氮比。換句話說,自營生物有較高碳氮比,而異營生物有較低碳氮比。

何博士的研究對象是混營的浮游生物,這類生物除了行光合作用,也能吸收營養鹽或捕食其他生物獲取能量。然而,這三種營養策略的相對效率因體型而異,所以體型不同的浮游生物可能採取不同的營養策略。

光合作用的效率取決於細胞的截面積 (πr^2),而吸收營養鹽的效率取決於細胞的表面積 (4 πr^2)。兩者皆為冪增長,但吸收營養鹽的效率應該會在體型大到一定程度的時候超越光合作用的效率。

假設環境中存在所有大小的浮游生物,每種的數量都一樣多,而且體型大者能吃體型小者。那麼體型越大,能吃的生物就越多,所以捕食的效率是線性增長。

基於這些假說,可以預測體型大的生物多採異營方式(捕食和吸收),而體型小的生物則採自營方式(光合作用)。體型大者的碳氮比會隨體型下降,而體型小者的碳氮比則會隨體型上升,而營養策略的分界則視光合作用效率隨體型增長的程度不同。

雖然有老師指出藻類應該不太會捕食其它生物,但我還是覺得這項研究還是很有趣。我心目中最理想的研究方式就是以理論計算得出洞見,再用成本很低而且直觀的實驗支持,這樣應該比較適合我們這種小國家的科研發展吧?

3. 黏膜微生物 - 連結環境與生物體的橋樑 (王亮鈞老師)


以往魚類致病菌的研究方式是,把病源菌添加到水體中,觀察魚類的生理狀況。假如相對於控制組,添加致病菌組出現病徵,則稱病原菌與特定疾病相關。

儘管觀察到這種關聯性,但是從添加致病菌到病發之間仍有許多模糊之處。王老師認為,病原菌在侵入之前,會先接觸魚類表皮,而魚皮上的黏膜微生物可能是魚類發病的關鍵,於是預測黏膜微生物也與疾病相關。

王老師團隊採用的研究方法很多樣,不過我多數都忘記了。但是我很好奇,魚類混養跟單獨養殖得到的實驗結果會不會不一樣。人類皮膚上的細菌會因為親密接觸而交換,那麼魚塭裡的魚在搶著吃飼料的時候,會不會交換能抗病的菌群?然而老師們發問也很踴躍,所以我就沒搶到發言的機會了。

4. 遠紅光可用作光合作用產生氧氣?簡介藍綠菌的獨特策略 (何銘洋老師)


其實在這節演講的一開始,我的思緒便飄出了地球。既然藍綠菌這類很早就出現的生物能利用遠紅光,那麼在離太陽較遠的天體要形成生命的話,例如歐羅巴或恩賽勒達斯,是不是得有較寬的吸收光譜,才能夠獲得足夠的能量?

然後我又聯想到夜間地表也會釋放遠紅光,很好奇這些微弱的能量能否激發光合作用。若成立的話,不知道可不可以在不見天日的地底發現利用遠紅外光維生的藍綠菌。另外,晝夜比例隨緯度而異,生物只能利用遠紅外光的時間也不一樣,如果真能利用地表輻射的遠紅外光,藍綠菌的型態和基因體是不是也會因為緯度而不一樣呢?

於是我開始查遠紅外光的特性,想知道能量到底多強。不過還沒查到演講就結束了,只好拿來問講者。結果我跟頂著牛奶的女孩一樣,地表輻射的遠紅外光波長太長了,能量不足以激發反應中心的電子躍遷,自然沒有後面一大堆奇想。事實上,藍綠菌用的遠紅外光還是很接近可見光的。

5. 垃圾食物家族

「我們的熱量很高喔~」
抱歉,這不是講題。聽到後面精神不濟,回過神來發現自己只畫了一些圖,沒有記錄到演講內容……


二、三分鐘演講和海報展示


1. 三分鐘演講


主題演講後,主持人請海報投稿者輪流上台簡介他們的研究成果。由於我已讀過手冊裡的摘要,所以這階段想要學習不同講者取捨內容的策略。

口頭演講再詳細也不比海報或摘要,接連的短講也不利聽眾深入思考。所以我認為三分鐘演講的目的是鋪陳私下討論,而不是短時間內向聽眾傳達研究的來龍去脈。

例如有位講者把所有時間都拿來陳述研究問題,另一位講者則用四格漫畫的方式呈現結果。兩人都沒有講齊傳統摘要必備的 IMRAD 要素,但他們鎖定了聽眾好奇心和聽故事的渴望,吸引其他人上前互動。

鑒於這些觀察,我想我會用打廣告的方式準備下學期的碩士生總評量。出席總評量的是不情願參加的學生和老師,與其思考怎麼拿高分,不如思考怎麼吸引他們的注意力,然後在結尾附上論文和部落格連結供感興趣的聽眾參考。

2. 海報展示


由於沒找到與研究題目相關的海報,所以我沒有積極向人請益,錯失了不少學習的機會。參加研討會或工作坊的目的是交流,儘管彼此的研究主題不同,採用的實驗設計、分析方法、研究材料多少會有共通點。

例如這次有以 16S rRNA 基因定序資料探討火山群微生物的報導,我其實可以上前請教標識基因分析的經驗。即使研究議題無關,也應該趁此機會跟其他人聊些科研或生活話題。畢竟人與人能互相學習的不只有科學,還有好多好多事情。

雖然沒有認識很多新朋友,但我有碰到之前在中研院聽演講時認識的同學,所以散會後找他聊一聊他的海報和留學申請的進度(點心擺放處和海報展示區在同個空間,所以休息時間大家擠來擠去也很難討論)。

這位同學蠻厲害的,他大學期間就在關注生命起源問題,也跟著老師研究原核生物演化為真核生物的過程。最近,他還通過了德國的馬克斯-普朗克研究院 Matter to Life 的書審,如果錄取的話,我相信台灣要多一位這個領域的學者了。


三、主題討論


1. 微生物生態學實驗設計(吳羽婷老師)


雖然題目是實驗設計,但多數時間是討論採樣的眉角。然而我的研究是分析公開資料,沒有實際去採樣,因此對大家分享的故事沒什麼具體想像。

討論中我有問「要怎麼排除縱向研究時,來自時間的干擾」,不過大家的建議都是去做實驗,把細菌養出來最直觀。但目前我根本沒辦法做實驗,只能把建議記在心裡:解決問題時應嘗試任何辦法,不要侷限於所學專業。

儘管如此,看到其他同學能較自由地設計試驗,內心還是有點疙瘩。首先,純生物資訊分析便注定研究只能做一半,沒辦法以實驗加強自己的論點。另外,我能用的分析手段受限於公開資料,若資料沒有想關注的項目,那就只能改變研究焦點了。

不過,每個人學習研究的途徑不同,從 dry lab 著手應該也沒什麼問題,我得多注重研究的品質,而不是自己和其他同學的差異才是。

2. 怎麼想研究題目


我也向老師請教,到底要怎麼想研究題目。多樣性中心的魏博士指出,回顧文獻是構思題目的關鍵,他認為台灣的學生缺乏這類訓練,以至於國內的生態學研究落後其他國家。

他說他在國外念博士班的第一年完全沒有做實驗,投注了所有時間在讀以前的文獻和寫研究計畫。因為唯有從文獻才能了解目前知識的空缺,辨識出研究的缺口,才有辦法思考自己能該如何填補這個未知。

不過僅強調文獻回庫恐怕時不夠的,因為多數人都明白文獻回顧的重要性,但要怎麼做我還是抓不到訣竅。目前我的想法是,把文獻回顧當研究的一部份。

當內心產生了問題或想法的時候,我們可以先查文獻尋找解答。由於這世界每分每秒都在產出論文,所以最初的靈感往往已經有人做過了。但想法重複沒有關係,因為研究成果會衍生出新問題,所以閱讀的過程中便會不斷產生問題。

提問、找文獻、讀文獻、產生新疑問、又去找文獻、……經過多次循環,直到自己不滿意所有既有文獻的解答,那個問題便是研究題目的開始。之所以說是「開始」,是因為後面還有精煉想法、初步測試和修正內容等功夫要下才能成為正式的論文題目。

3. 反應槽的歧異菌相


多數同學都是分享自己的研究內容,不過也有同學問碰上的疑難:「為什麼使用同樣的培養條件,卻會養出組成差異極大的菌群?」經過一連串討論,最後大家是猜測這些反應槽可能沒有頻繁滅菌,以至於汙染影響了分析結果。

聽到這點時,我開始思考人體微生物研究碰到的問題。由於研究對象的居住地點不同,很多大型研究的樣本收集和定序是在不同機構進行,技術造成的噪聲應該無法避免,以至於分析時發現研究對象間的菌群組成歧異,難以使用這類資料得出精細的推論。

4. 人體和動物微生物(劉勃佑博士)


這一節討論的議題很多,例如:「人體微生物也能算是野生的嗎?」、「怎麼區分共棲菌和共生菌?」、「無菌鼠能作為因果推論的工具嗎?」、「要如何決定微生物研究的樣本數?」、「代謝體學研究能否迴避菌群互動研究的複雜性?」、「以科霍法則研究單一病原菌或益生菌是否有其限制?」、「系統方法(例如中草藥研究中常用的複方)能否用以研究多菌群對個體的影響?」

但最後真的太累了(第二天報到時間很早),所以沒有完整記下大家的討論內容。但我對其中一項議題有點想法,在討論「要如何決定微生物研究的樣本數?」時,有人問能否以稀釋曲線來判斷樣本數是否足夠。

然而依照我的理解,稀釋曲線是用來檢視定序結果能否代表從環境中採集到的樣本。至於樣本採集得夠不夠,應該不能靠稀釋曲線決定決定。

其實我對這問題也蠻困惑的,微生物研究總有好幾層抽樣,那每次統計檢定我們在推論的是哪一層呢?例如人體腸道微生物研究中會從全世界的人裡面,抽出符合特定條件的人群,又採集了他們特定時間點的排遺樣本,汲取一部分定序。如果我發現兩樣本的多樣性有統計顯著差異,那麼我可以下什麼結論呢?
人體微生物研究裡,不同層次的抽樣
我認為對照組與病例組的統計推論,只用在決定從研究對象得出的結果能否推廣 (A),其餘環節都是靠既有的知識串聯。例如「排遺菌群是否代表腸道腸道菌群 (C)」,便是仰賴過去對兩類菌群的研究;而「樣本菌群是否代表整個排遺菌群 (D)」,則是由稀釋曲線決定。


四、結語


我一直不喜歡在人前講話,即使真的有疑問,也只敢在會後和講者私下討論。總是想像講者覺得我的問題很蠢,擔心提問而耽誤別人時間,害怕丟臉、害怕被嘲笑,害怕被痛電。

有次所上演講的主題是研究生涯中面對的抉擇,演講後我和幾個學弟妹到會議室跟講者繼續討論。那時我的內心有好多困惑,從「如何尋找研究問題」到「怎麼跳出框架經營自己」,從「能力不足以支持理想」到「現在能做什麼來改變社會」,結果我問了一個小時多的問題。

但到後面看到其他人坐立難安,想走又走不了的樣子,讓我覺得自己在他們面前像白癡一樣,不斷地暴露自己的憤怒、困惑、夢想與天真。不過,為什麼要在乎他們的想法?學妹會嫁給我嗎?學弟會幫我寫論文嗎?講者也說了,人生只有一次:「你管別人怎麼想?」

可是,即使聽完演講也找了費曼那本書來看,還是不自覺受他人的看法影響(或受想像中他人的看法影響)。

經過苦思,我想到一句諺語:「細漢偷挽瓠,大漢偷牽牛」。將相本無種,即使是小偷,也要從小東西偷起;九層之臺,起於累土,要養成被討厭的勇氣,得從小地方著手。因此,我挺高興這次工作坊自己有問問題,起碼走了第一步吧?

「我就爛!」

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