莎拉·埃爾金:關閉基因——並激發學生對科學的興趣

一位1963年西屋科學獎決賽入圍者研究包裝DNA的蛋白質,並致力於改進科學教育


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決賽入圍年份: 1963

她的決賽入圍專案:測量有多少水分子附著在不同的鹽上

專案緣起:在20世紀50年代末和60年代初,當國家科學基金會和其他美國機構開始嘗試改進科學教育以應對人造衛星時,莎拉·埃爾金是受益者之一。她的俄勒岡州塞勒姆高中採用了新標準,並讓所有學生進行動手科學實驗。對於莎拉和她的一些同學來說,這意味著在埃爾金的化學老師喬治·伯雷爾的鼓勵下,在波特蘭附近的裡德學院一位教授的指導下進行專案。

埃爾金說,在那些日子裡,“沒有為女孩組織的體育運動”。“我大部分下午都在實驗室裡度過。” 因此,她完成了她所描述的“幾乎完全是化學專案”的專案,確定了幾種不同化合物的“水合水”——也就是說,有多少水分子穩定地與給定的鹽結合。在某些情況下,瞭解不同化合物的水合作用可以幫助您瞭解化學性質和反應。

埃爾金將這項工作提交給了1963年西屋科學人才搜尋。她獲得了決賽入圍資格。對於一個來自俄勒岡州小鎮的女孩來說,去東海岸是一件大事。“我以前只有一次機會乘坐飛機,”她說,並補充說她通常的度假想法是將睡袋放在後備箱裡去露營。“當你是高中畢業班學生時,獲得去華盛頓特區的飛機旅行是聞所未聞的。” 在華盛頓,她見到了她的參議員——一位女性,在當時也幾乎是聞所未聞的,莫琳·B·紐伯格——她的照片登在了家鄉報紙上。“我的親戚們都印象深刻,”她說。
對她職業生涯的影響:雖然埃爾金在西屋公司的專案是化學方面的,但她一直喜歡生物學。在她的高中生物課上,她的老師讓她閱讀沃爾夫哈德·韋德爾的著作《病毒》,並向全班同學作報告。埃爾金對遺傳物質的概念非常著迷,以至於她的報告持續了整個課時——連續三天。“我所有的同學都快要死了,”她回憶道。

她去了加利福尼亞州的波莫納學院學習化學,最終進入加州理工學院,在那裡她在詹姆斯·邦納的實驗室攻讀生物化學博士學位,研究染色質,染色質有助於包裝DNA。她還在加州理工學院與1956年西屋科學獎決賽入圍者勒羅伊·胡德一起從事博士後研究,在那裡他們開發了進一步研究果蠅染色質的工具,果蠅是常見的疾病模型。



到1981年,在哈佛大學擔任初級教員一段時間後,她來到了聖路易斯華盛頓大學(W.U.),現在她在那裡運營埃爾金實驗室。該實驗室——使用了大量的果蠅——研究(除其他外)染色質在基因開啟和關閉中所起的作用。埃爾金實驗室最出名的是發現了一種名為HP1的蛋白質,該蛋白質在此過程中起著關鍵作用。瞭解為什麼某些基因在人類中被開啟——科學家稱之為“表達”——而另一些基因則未被開啟,是當前研究的熱門話題。“所有最近在基因沉默和表觀遺傳學方面的活動”——也就是說,基因功能的變化發生在沒有DNA序列變化的情況下——“都直接受到[埃爾金]用果蠅所做的原始工作的影響”,W.U.文理學院院長兼前生物系主任拉爾夫·夸特拉諾說。“這些都是相對較新的術語,新的概念,但她和其他人所做的這項工作確實導致了這種觀察基因調控的新方式,超出了觀察基因調控的傳統方式。”

她現在在做什麼:埃爾金繼續運營她的實驗室,研究基因是如何被關閉的,但現在她也花了很多時間試圖激發學生對科學的興趣。當她自己的孩子還小的時候,她開始在學校做志願者。“我成了組織科學展覽的真正專家”,她在聖路易斯大學城的地區說。

隨著時間的推移,她從美國國立衛生研究院、霍華德·休斯醫學研究所(HHMI)、華盛頓大學和其他來源獲得了更精細的專案的資金,例如為高中生物教師舉辦為期一週的研討會,內容是如何將DNA科學引入他們的課程,併為他們提供課堂就緒的用品。“這是唯一的方法,”她說。“如果你想讓教師能夠在課堂上進行動手科學實驗,你必須提供培訓和材料。” 否則,她指出,你就只能依靠少數堅強的人在他們廚房裡用高壓鍋對儀器進行消毒。

她還致力於為大學生提供更多進行真實研究的機會。她的努力得到了回報。2002年,她被評為20位HHMI教授之一,獲得了一百萬美元的資助,用於資助她將基因組學引入本科課程的努力

由於她在“為整個班級的學生髮明進行真正的發現性研究的方法”方面的工作,她的資助在2006年獲得續簽,HHMI負責資助和特殊專案的副總裁彼得·伯恩斯說。“她已經有幾篇同行評議的出版物,是本科生班級進行研究專案的結果,這很好地證明了她的成功。”

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