Coinvolgere i ragazzi delle medie nella scienza del lievito

Molti vogliono lavorare in campi come scienza, tecnologia, ingegneria e matematica (STEM), ma le donne e le persone di diverse etnie e razze non sono ancora ben rappresentate in questi lavori accademici negli Stati Uniti. La scuola media, che include le classi dalla 6 alla 8, è un momento chiave per i giovani mentre cominciano a pensare alle opzioni di carriera nella scienza. Ricerche hanno dimostrato che attività informali al di fuori dell'aula possono aumentare l'interesse per i futuri lavori STEM per i gruppi sottorappresentati.

#Importanza del Lievito nella Scienza

Un'area di ricerca che ha guadagnato attenzione è lo studio di un tipo di lievito chiamato Saccharomyces cerevisiae. Questo lievito è importante per fare prodotti come pane e birra perché può fermentare zuccheri in alcol, anidride carbonica e altri sapori. Nell'ultimo secolo, S. Cerevisiae è stato ampiamente usato anche in biologia molecolare nei laboratori, grazie alla sua capacità di crescere rapidamente e di essere modificato geneticamente. Gli scienziati hanno studiato la storia naturale di questo lievito per capire meglio come esiste in natura.

Nel suo stato naturale, S. cerevisiae si riproduce solitamente attraverso un processo chiamato gemmazione, dove le cellule di lievito formano nuove cellule. Tuttavia, quando manca cibo, alcuni lieviti possono subire un processo diverso chiamato meiosi, che consente loro di produrre spore. Queste spore possono rimanere dormienti per lunghi periodi ma possono ricrescere quando le condizioni migliorano.

L'accoppiamento nei lieviti avviene tra diversi tipi di cellule aploidi, e la maggior parte delle ceppi naturali di S. cerevisiae è diploide, il che significa che hanno due set di cromosomi. Le cellule di lievito possono cambiare i loro tipi di accoppiamento, offrendo un modo per riprodursi e mantenere la diversità.

#Analisi Genetica di S. cerevisiae

S. cerevisiae è utile per esperimenti genetici, permettendo agli scienziati di studiare ceppi aploidi e farli accoppiare per creare ceppi diploidi con tratti specifici. One dei principali sviluppi in quest'area è stata la scoperta di ceppi che non cambiano tipo di accoppiamento. Questo ha aiutato i ricercatori a capire come funzionano i geni e come influenzano il comportamento del lievito.

Inaspettatamente, sono state trovate variazioni genetiche simili in isolati di S. cerevisiae provenienti da diverse parti del mondo, suggerendo che questi ceppi potrebbero condividere un'ascendenza comune. Alcuni di questi risultati indicano che gli esseri umani potrebbero aver aiutato a diffondere questi ceppi di lievito, ma altri sono stati trovati in aree con poca attività umana.

#Coinvolgere i Giovani Studenti nella Scienza

Per interessare gli studenti delle scuole medie alla scienza, abbiamo progettato un'attività pratica divertente basata sulle nostre conoscenze di S. cerevisiae. Questa attività prevede l'isolamento di lievito selvatico da querce. L'obiettivo è coinvolgere gli studenti in un vero lavoro scientifico mentre apprendono come diversi ceppi di lievito possano avere geni simili.

Abbiamo collaborato con una scuola media a Denver e abbiamo coinvolto studenti universitari per aiutare a gestire l'attività. Gli studenti hanno imparato come raccogliere campioni dalle querce, far crescere il lievito e identificare diversi ceppi.

#Raccolta della Corteccia di Quercia e Cultura del Lievito

Durante l'attività di divulgazione, abbiamo fornito agli studenti strumenti per raccogliere campioni di corteccia di quercia. La corteccia raccolta è stata messa in contenitori sterili con un mezzo di crescita che contiene nutrienti e antibiotici. Questo ha permesso a qualsiasi lievito presente di crescere in un ambiente controllato. Dopo un po' di tempo, le colture sono state controllate al microscopio per cercare le cellule di lievito.

Una volta rilevato il lievito, gli studenti hanno piantato questi campioni su diversi mezzi di crescita per far crescere colonie individuali. Ogni colonia poteva poi essere testata per vedere se era S. cerevisiae o un altro tipo di lievito. Alcuni ceppi di lievito sono stati mostrati capaci di formare spore, indicando la loro capacità di riprodursi.

#Identificazione delle Specie di Lievito

Per identificare le specie di lievito, gli scienziati estraggono DNA dalle cellule di lievito e amplificano regioni specifiche del genoma usando una tecnica chiamata PCR. Questo consente un confronto delle sequenze per determinare a quale specie appartengono. Gli studenti del programma hanno imparato come usare strumenti online per abbinare le sequenze ottenute con quelle presenti in database esistenti.

Abbiamo anche testato la capacità dei ceppi di lievito di riprodursi attraverso la Sporulazione. Questa è una caratteristica importante che indica se il lievito può cambiare tipo di accoppiamento, essenziale per mantenere la Diversità genetica.

#Osservazioni dalle Attività

Nel corso di queste attività, gli studenti sono stati coinvolti nel processo scientifico. Hanno appreso come il lievito possa essere isolato dalla natura e l'importanza della variazione genetica. Gli studenti hanno identificato con successo diversi ceppi di lievito, incluso S. cerevisiae e altri che mostrano di poter riprodursi.

Il programma di divulgazione ha dimostrato che le attività pratiche di scienza possono stimolare l'interesse per i campi STEM tra gli studenti delle scuole medie. Coinvolgendo studenti universitari nel processo, abbiamo anche creato un'opportunità di mentorship che ha arricchito l'esperienza per tutti i coinvolti.

#Apprendere da K. lactis

Oltre a studiare S. cerevisiae, abbiamo anche analizzato un altro lievito chiamato Kluyveromyces lactis, che è meno conosciuto ma altrettanto affascinante. Ricerche recenti su questo lievito hanno rivelato che presenta tratti simili a S. cerevisiae ma mostra anche uniche differenze genetiche che lo aiutano a sopravvivere in ambienti specifici.

L'analisi genetica degli isolati di K. lactis provenienti da querce ha indicato che questa specie potrebbe avere una gamma più ampia di diversità genetica in Nord America rispetto a S. cerevisiae. Questo apre nuove possibilità per comprendere come diverse specie di lievito si adattino ai loro ambienti.

#Espandere l'Attività di Divulgazione

Il nostro programma di divulgazione mira a espandersi per includere altri tipi di piante e ambienti. Raccogliendo campioni da una varietà di ecosistemi, possiamo ampliare la nostra comprensione della diversità dei lieviti. Ad esempio, potremmo esplorare altri alberi, frutti o persino piante come caffè o cacao per vedere quali specie di lievito sono presenti e come differiscono.

Incorporare lezioni sul clima e sull'ecologia potrebbe anche migliorare l'esperienza di apprendimento. Questo non solo insegnerebbe agli studenti riguardo il lievito, ma fornirebbe anche intuizioni nella scienza ambientale e sull'importanza della biodiversità.

#Conclusione: Collegare la Scienza con la Comunità

In conclusione, coinvolgere gli studenti delle scuole medie in attività pratiche di scienza può aumentare efficacemente l'interesse per i campi STEM. Isolando e studiando il lievito nel loro habitat naturale, gli studenti acquisiscono abilità preziose mentre si collegano con la comunità scientifica.

I nostri sforzi di divulgazione hanno dimostrato l'importanza della ricerca sul lievito per comprendere la diversità genetica e l'adattamento. Guardando al futuro, ci sono molte opportunità per espandere questi programmi e continuare a ispirare la prossima generazione di scienziati.

Attraverso collaborazione ed esplorazione, possiamo stimolare la curiosità e promuovere una maggiore comprensione del mondo naturale, contribuendo infine a una società più scientificamente informata.