用重组病毒和毒性蛋白精准向蚊子“下毒”，用转入植物拟南芥络合素的酵母“吸附”污水中的重金属离子……日前，在美国波士顿举办的2018国际遗传工程机器大赛（下称iGEM大赛）传来喜讯，广东实验中学队以及由华南师范大学附属中学、广东广雅中学等中学学生组成的广州中学生联队，分别凭借植物络合素清除环境重金属污染和复合生物杀蚊剂科研课题，双双斩获全球中学组团体铜奖。
据了解，2018iGEM大赛有来自世界各地的350支队伍约7000人参赛，其中中学组队伍58支。该大赛每年举办一届，是全球合成生物学领域最高级别的国际性学术竞赛，原仅为国际大学生的学术竞赛，2014年起增设了中学组通道。
文/广州日报全媒体记者叶碧君
图/广州日报全媒体记者苏韵桦、庄小龙
广东实验中学队：
灵感来自河涌治理暑假“泡”河涌和实验室
“河涌的清洁程度事关人们的健康问题，但在采样一些河流时却发现，里面的某些金属元素含量偏高，这启发我们研究工业污水的重金属污染问题。”广东实验中学队队员卢思翰说，去年年底，14名省实学生组队参赛，每周末都抽出半天时间接受理论知识强化培训，今年暑假更是“泡”在实验室或与河涌打交道。
查阅大量资料后，团队选定酵母为表达载体，植物拟南芥为基因供体，其中PCs短肽和HMA2蛋白与重金属相关，前者能螯合细胞中的重金属离子，形成低毒性的螯合物；后者可将细胞无法处理的离子排出，提高细胞自身的存活度。在他们看来，最难突破的实验步骤莫过于为酵母赋予“新技能”，“4个人反复实验近两周才得到了成功的样品。”队员刘心宇说。
其间还会出现意见不合的情形。队长曾梓荣说，成员间平时关系很好，但在讨论实验细节时产生了分歧，几位“哥们”竟一边吃饭，一边吵红了脸，所幸最终意见达成统一，交情也不受影响。
“太长见识了，像打开了新世界的大门。”队员冯昱颖说，在这样高级别的合成生物领域的学术盛会中，队员们结识了不少来自世界各地的学生。“华盛顿大学的哥哥姐姐们还跑来交流科研课题，给我们打气加油。”
“相比起传统的化学手段或人工湿地吸附处理，利用酵母作为表达载体，转入拟南芥的络合素进行生物清除，成本较低、节约占地面积，也不产生二次污染。”指导老师王玉龙说，该科研课题最终获得全球团体铜奖，是对学生们的肯定和激励。“学生在高中阶段就能完整参与科学研究，能帮助他们塑造科研思维，提高学习分析能力，对以后思考问题的方式和学术发展都有很好的促进作用。”
广州中学生联队：
研究复合生物杀蚊剂弥补传统农药喷洒不足
“广州气候温暖湿润，非常适合蚊子生长，传统的灭蚊方法主要是喷洒化学农药，容易‘杀敌一千，自损八百’。”广州中学生联队队长、华附学生方力驰说，尽管之前已有相关研究，但更多富有成效的复合生物杀蚊剂仍有深入研究的价值。
如何增强已知病毒的毒性？方力驰说，查阅大量资料后，联队成员决定“双管齐下”，一方面利用基因工程技术，将蝎毒蛋白的基因插入已知的伊蚊浓核病毒成为重组病毒；另一方面，从苏云金芽孢杆菌提取一种叫Cry11Aa蛋白的基因，将该蛋白基因导入易培养的大肠杆菌进行表达。“投放到易滋生蚊虫的地方后，Cry11Aa能短期、高效地杀蚊，而重组病毒就负责长期灭蚊。”
不过，让成员没有预料到的是，一开始的实验步骤——破细胞壁就让他们“栽了跟头”。“苏云金芽孢杆菌的细胞壁太厚了，一般的试剂根本没有效果，我们就尝试微波炉加热、超声波破壁……前前后后试了十多种方法，用了将近1个月才攻破细胞壁，提取了质粒。”联队成员、广雅学生刘玥说。
穿着红色汉服、举着写有“少壮不努力，老大抽质粒”标语的“中国风”海报，广州中学生联队自信地站在iGEM大赛的舞台上。此前，他们已完成一系列包括建立维基百科、数模、制作海报和开展社会实践等活动，最终科研课题成功斩获iGEM大赛全球团体铜奖。
“最大的收获是结识了一大帮朋友！”联队成员、华附学生吴悠昊然说，联队成员的默契自不用说，而精心准备的汉服和海报也吸引了不少国内外参赛学生的关注，这些参赛学生慕名来交流科研课题，还要求互加通讯好友。
“交流就是互相学习的过程，例如同是研究灭蚊课题，一群德国学生制造了一个名为‘蚊子的陷阱’的可循环调节装置，装置内设有表达不同特性的大肠杆菌，为灭蚊课题提供了新的思路。”吴悠昊然说。
