دانش‌آموزان مدرسه Detroit Country Day آموزش عملی ژنتیک را از طریق برنامه استنفورد دریافت می‌کنند
جنیفر پیگو‌نلت – Detroit News
Beverly Hills — دانش‌آموز سال آخر مدرسه Detroit Country Day، ابی پرتیک، لوله پلاستیکی را به‌سرعت بر روی پیشخوان می‌کوبد و ده‌ها مگس میوه‌ای را به ته سیلندر می‌تاباند.
نادیده‌گیری این مرحله منجر به نتیجه‌ای نامطلوب می‌شود: فرار مگس میوه‌ای.
مرحله بعدی پرتیک، که روز سه‌شنبه در آزمایشگاه مدرسه‌اش نشان داد، باز کردن درپوش لوله و سپس سریعاً تخلیه محتویات آن به یک لولهٔ تمیز پر از خوراک تازه و خوشمزه برای مگس میوه‌ای است. با یک تکان مچ، مگس‌های میوه‌ای به خانهٔ جدیدشان منتقل می‌شوند.
بعداً، این مگس‌ها یک خواب طولانی می‌گیرند؛ در حالی که دانش‌آموزان نمونه‌های آزمایشگاهی خود را با دی‌اکسید کربن، بی‌هوشی مگس میوه‌ای تزریق می‌کنند و تحت میکروسکوپ آنها را بررسی می‌نمایند.
مدرسه Detroit Country Day یکی از تنها ۲۰ مدرسه در سراسر کشور و اولین مدرسه در میشیگان است که با همکاری دانشگاه استنفورد در کالیفرنیا به‌صورت پژوهش ژنتیکی بر روی مگس‌های میوه‌ای مشغول است. این برنامه به نام Stan‑X، معلمان دبیرستان را برای راه‌اندازی آزمایشگاه‌های تحقیقاتی و تدریس کلاس‌های مبتنی بر پژوهش‌های واقعی که می‌تواند برای دانشمندان سراسر جهان مفید باشد، آموزش می‌دهد.
از میان مدارس شرکت‌کننده در Stan‑X می‌توان به Lawrenceville School، یک دبیرستان خصوصی در نیوجرسی، و Phillips Exeter Academy، یک دبیرستان خصوصی در نیوهمپشایر اشاره کرد. همچنین مدارس دولتی حضور دارند، مانند Seneca High School Magnet Career Academy در لوییس‌ویل، کنتاکی.
دانش‌آموزان در آزمایشگاه‌های Stan‑X نه تنها ژنوم مگس‌های خود را نقشه‌برداری می‌کنند، بلکه آنها را با مگس‌های دیگر ترکیب می‌سازند تا خطوط ژنتیکی جدیدی ایجاد کنند؛ این خطوط می‌توانند در پژوهش‌های مرتبط با بیماری‌هایی نظیر دیابت به کار روند.
پرتیک، که آرزو دارد روزی دامپزشک شود و ادامه‌دار تحصیل در زمینه ژنتیک داشته باشد، بیان کرد که جذاب‌ترین بخش کلاس برای او، یادگیری عملی و کشف «پازل» ژنتیک بود.
«این واقعاً ذهنم را به‌گونه‌ای به کار گرفت که پیش از این هرگز تجربه نکرده بودم؛ تمام جزئیاتی که می‌دانستم را کنار هم می‌چیدم بدون این‌که کسی به من بگوید چگونه کار می‌کند». او گفت. «و وقتی سرانجام آن را درک کردم، لحظه‌ای شبیه به روشن شدن یک لامپ در سرم بود.»
کسب تجربه پژوهشی
آلیسون لیددین، مدیر و مدرس آزمایشگاه Stan‑X مدرسه، گفت این آزمایشگاه فرصتی برای دانش‌آموزان است تا یادگیری خود را تجربه کنند، نه صرفاً برای آزمون یا نوت‌برداری در کلاس.
«درک فرایند است»، لیددین گفت. «فکر می‌کنم بخش عمدهٔ آن درک این است که همه چیز به‌صورت کامل پیش نمی‌رود و باید آمادهٔ سازگاری باشید.»
در چارچوب برنامه Stan‑X، مدارس هزینهٔ تجهیزات و معلمان را تأمین می‌کنند. دانشگاه استنفورد و گاهی‌اوقات مدارس شریک آن، به مدارس آینده‌دار کمک می‌کنند تا برنامهٔ درسی Stan‑X را برنامه‌ریزی و هزینه‌های لازم را درک کنند. «رهبری Stan‑X همچنین، در صورت لزوم، با خوشحالی در فعالیت‌های جمع‌آوری کمک‌های مالی شرکت خواهد کرد»، بر وفق وب‌سایت برنامه آمده است.
استنفورد با دبیرستان‌های شرکت‌کننده همکاری می‌کند تا بخش‌های مختلف دوره‌های خود را به یک برنامهٔ درسی مخصوص برای آن مدارس تبدیل کند.
لیددین قبلاً در مقطع دورهٔ لیسانس، رشتهٔ زیست‌شناسی می‌خواند و به‌مدت چهار سال در یک آزمایشگاه تحقیقاتی سرطان کار کرد. او می‌گوید که آزمایشگاه Stan‑X شباهت زیادی به آزمایشگاه حرفه‌ای پیشین خود دارد.
او آزمایشگاه را در پاییز سال تحصیلی گذشته راه‌اندازی کرد و معلم جدید زیست‌شناسی، چاندلر تاونی، را به تیم افزود.
تاونی گفت هدف این آزمایشگاه، علاوه بر اهداف علمی، فراهم کردن دسترسی تمام دانش‌آموزان مدرسه به تجربهٔ پژوهشی در سطح دبیرستان است.
بسیاری از دانش‌آموزان مدرسهٔ خصوصی در شهرستان اوکلند دسترسی یا ارتباطی با آزمایشگاه‌های دانشگاه ایالت وین یا دانشگاه میشیگان دارند، که اغلب از طریق والدینشان این ارتباط را برقرار می‌کنند، او گفت. اما همهٔ دانش‌آموزان این فرصت را ندارند.
«ما می‌خواهیم این تجربه را به‌صورت برابر برای همه فراهم کنیم، به‌طوری که حتی اگر قبلاً تجربهٔ کار در آزمایشگاه نداشته باشند یا ارتباطی به آزمایشگاهی نداشته باشند، همچنان در طول یک بازهٔ زمانی در کلاس، تجربهٔ پژوهشی کسب کنند». تاونی گفت. «آنها نیازی به ارتباطات دیگر ندارند.»
جان کوریگان، مدیر بخش دبیرستان، گفت این کلاس راهی برای ادامهٔ تحصیلات علمی دانش‌آموزان است، حتی اگر کلاس پیشرفته (AP) برایشان مناسب نباشد. او افزود که وقتی وارد آزمایشگاه Stan‑X شد، فکر کرد: «این زمانی که من در دبیرستان بودم کجا بود؟»
«این دقیقاً برای من مناسب بود، به‌جای نشستن پشت میز و یادداشت‌برداری و آماده‌سازی برای آزمون»، او گفت.
چگونه برنامه آغاز شد
دکتر سئونگ کیم، استاد دانشگاه استنفورد و بنیان‌گذار و مدیر برنامه Stan‑X، گفت این برنامه را پس از بازدید از کلاس‌های علوم دبیرستانی فرزندان خود ایجاد کرد.
«متوجه شدم که آنها در حال یادگیری علم همان‌طور که من در دورهٔ K‑12 تجربه کردم، یعنی از طریق خواندن، حفظ کردن و تکرار بودند و نه از طریق انجام آزمایش‌ها»، دکتر کیم، استادیار زیست‌شناسی توسعه‌ای و پزشکی، گفت. «این برایم نشانگر یک فقدان آشکار پیشرفت در طول عمرم بود.»
او افزود که هر آزمایشی که انجام می‌دادند، پاسخ درستی داشت؛ این برای او نشانگر یک رویکرد ضد علمی بود.
«علم دربارهٔ کشف و کاوش در چیزهای ناشناخته است»، کیم گفت.
او ابتدا با مدرسهٔ قبلی خود، دبیرستان خصوصی برتر Phillips Exeter، که یک آزمایشگاه جدید داشت اما به برنامهٔ درسی تازه‌ای برای آزمایش‌های علمی نیاز داشت، همکاری کرد. مگس میوه‌ای، به گفته او، به‌عنوان موضوعی ایده‌آل برای مطالعه، به‌دلیل کاربرد فراوانی که در پژوهش‌های علمی دارد و همچنین هزینهٔ کم‌قیمت برای تهیه و نگهداری، انتخاب شد.
کیم سال گذشته برنامه Detroit Country Day را در هنگام راه‌اندازی آن بازدید کرد.
دانش‌آموزان در برنامه‌های Stan‑X ویژگی‌های گروه‌های خاصی از مگس‌های میوه‌ای را پیگیری می‌کنند؛ از جمله جنسیت، اندازه و رنگ چشم، شکل بال‌ها و میزان موهای بدن.
با نقشه‌برداری از این ویژگی‌ها و تقسیم مگس‌ها به گروه‌های مختلف برای تولید مثل، دانش‌آموزان می‌توانند ببینند که این خصوصیات در نسل‌های آینده چه‌گونه به‌تدریج از دست می‌روند یا تغییر می‌کنند و نژادهای ژنتیکی جدیدی از مگس میوه‌ای ایجاد می‌سازند. سپس این مگس‌ها به دانشگاه ایندیانا ارسال می‌شوند، که در مرکز ذخیرهٔ Drosophila Bloomington حدود ۹۳٬۰۰۰ نژاد مگس میوه‌ای را نگهداری می‌کند.
دانش‌آموزان برای حضور در این برنامه باید درخواست دهند و علاقه‌مندی شدیدی به خود کار نشان دهند، نه صرفاً به آنچه برای پروندهٔ تحصیلی دانشگاهیشان می‌تواند باشد، لیددین، مدیر آزمایشگاه Country Day، گفت.
سه دانش‌آموز جدید در برنامه Stan‑X گفتند که می‌خواهند این کلاس را بپذیرند چون شباهت زیادی به آنچه در سال‌های اول دانشگاه تجربه خواهند کرد دارد.
«کار در آزمایشگاه واقعاً هیجان‌انگیز است چون می‌دانم در آینده این کار را انجام خواهم داد»، ج. ج. سامانی، دانش‌آموز سال آخر که می‌خواهد جراح ارتوپدی شود، گفت.
دانش‌آموز سال آخر، ویکتوریا وانگ، گفت که دروس دیگرش به او فرصتی برای تجربهٔ آزمایشگاهی داده‌اند.
اما او گفت: «تا به حال با موجودات زنده واقعی، مخصوصاً مگس‌ها کار نکرده‌ام. این واقعا تازه است. و می‌توانید ببینید که آنها چگونه در طول ترکیب‌ها تغییر می‌کنند.»
هاوچن تیان گفت هدف این است که ژن‌های خاصی را جداسازی و «به دام انداختن» کرده و بهتر بفهمند هر کدام چه کاری انجام می‌دهد.
«ما هنوز دربارهٔ ژن‌ها و پروتئین‌های دقیق اطلاعات زیادی نداریم»، او گفت.
فضای آزمایشگاهی پیش از این یک انبار کوچک بین دو کلاس بود. Detroit Country Day پول لازم را جمع‌آوری کرد تا آن را به یک فضای Stan‑X تبدیل کند؛ شامل نورهای روشن، میکروسکوپ‌ها و مخازن دی‌اکسید کربن. گاهی یک دانش‌آموز به‌شدت به میز می‌زند — نشانه‌ای مبنی بر این‌که یک مگس میوه‌ای سعی در فرار داشته است.
پرتیک گفت خانواده‌اش وقتی مگس میوه‌ای‌ای را در خانه می‌بینند، با شوخی او را سرزنش می‌کنند. او با تعجب بسیاری مواجه می‌شود وقتی به دیگران می‌گوید می‌تواند با مگس‌های میوه‌ای تحقیق کند؛ موجودی که به‌نظر می‌رسد هیچ‌کس ترجیح نمی‌دهد. شاید به‌جز پرتیک.
«این برایم دل‌خور نیست»، او گفت. «واقعاً آزارم نمی‌دهد. به‌نظر من خیلی جالب است. وقتی به دیگران این‌را می‌گویم، واکنش‌شان به اندازهٔ اشتیاق من نیست.»
jpignolet@detroitnews.com