今年秋季，佐治亚理工学院20名本科生发表了一篇研究论文——这是他们在学期制实验室课程中工作的结晶。在该学期中，学生们分析了从佛罗里达州基韦斯特采集的海洋样本测序基因组，开展与研究生水平相当的原创生物信息学研究，运用生物信息学工具探索药物发现潜力。
这门BIOS 4590课程是为高年级生物专业学生开设的研究项目实验室，为教授提供在实践环境中与学生分享专业知识的机会。化学与生物化学学院及生物科学学院联合聘任的副教授维尼亚克·阿加瓦尔（文尼）旨在通过应用研究，利用科学界尚未接触的原始数据，向本科生介绍高级生物信息学工具。
发表于《ACS化学生物学》的论文《海洋微球菌属细菌中高度保守铜结合核糖体合成后修饰肽生物合成基因簇的系统基因组学鉴定》，聚焦历史上研究不足的微球菌属细菌。这类细菌常与海绵和珊瑚共生，其微生物群落是天然产物的丰富来源——这些小型生物分子通常与医药和药物发现相关。
理学院院长、贝齐·米德尔顿和约翰·克拉克·萨瑟兰讲席教授、地球与大气科学学院教授苏珊·洛齐表示：“这门课程及其研究成果证明了实践学习的变革力量。该课程的成功及学生们的卓越成就，体现了佐治亚理工学院培养好奇心、协作精神和科学严谨性的承诺，以及赋能下一代科学家和领导者的决心。”
她补充道：“本班学生从事重要且新颖的工作——本届学生处理的是前所未有的真实基因组数据。研究人员通常仅分析一两个基因组序列，但我们为学生提供了42组数据，这可能是人类首次如此广泛地研究微球菌属。”
从课堂到发表
为准备课程，唐与负责管理生物科学学院教学实验室空间的实验室经理艾莉森·昂斯坦合作，对基韦斯特细菌基因组进行测序。
“我们在阿加瓦尔实验室的研究聚焦天然产物发现。我们致力于通过海洋细菌寻找新型药物，但采用生物信息学方法。”唐解释道，“我们希望将此类经验带给本科生，因此提供完全测序的基因组供学生寻找潜在特性。”
课程期间，学生们学习了分析细菌基因组序列的不同技术，并通过多种工具提取数据——在实践体验、现场演示和故障排除环节中，同时掌握实验和计算技能。
“亮点在于向学生展示我们能从细菌属中获取多少信息，尤其是此前未在此规模研究过的菌种。”唐表示，“这是个快速发展的领域，学生在学习新技能的同时，有大量机会做出有意义的贡献。”
赋能未来学生
对许多学生而言，这是他们首次使用此类工具，但阿加瓦尔指出，这些工具在工业界和研究中都将普遍应用。他认为此类研究经验对高年级学生特别有益，因为他们常面临进入职场或继续深造的抉择。
“生物信息学对分析大数据日益重要。学生需要掌握使用计算工具处理和理解数据的能力，本课程在帮助他们熟悉这一过程方面发挥关键作用。”他分享道，“我们的目标是消除研究的神秘感，赋予学生攻读研究生或毕业后进入职场所需的自信与工具。”
该课程将于2026年秋季第三次开设。尽管具体研究方向尚未确定，“我们始终追求能产出可发表质量研究的新课题——学生不会重复往年工作”，阿加瓦尔表示。本届学生延续了2023年18名本科生的成功经验，后者同样发表了论文。“本课程真正彰显了佐治亚理工学院开创有意义本科体验的承诺——据我所知，没有其他同类院校能让本科生接触如此高水平的生物信息学研究。”
更多信息：Yifan Tang et al, Phylogenomic Identification of a Highly Conserved Copper-Binding RiPP Biosynthetic Gene Cluster in Marine Microbulbifer Bacteria, ACS Chemical Biology (2025). DOI: 10.1021/acschembio.5c00507
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