不要陷入自己的思维怪圈里
最近几年一直在协助指导研究生，思考最多的就是如何高效地提高指导质量，其中一个重要环节就是让研究生主动思考。早上来到办公室，打开学生的工作周报，看到一位研究生写的研究总结和思考，简单地做了一些回应，与大家分享一下。请忽略我们思考和回应内容的严紧性（内容枯燥无味），马上新一批研究生要进入实验室了，请大家牢记我要说的重点：多阅读，多思考，多交流，多动手；科研需要钻研，思路要开，要逻辑清晰，不要陷入思维怪圈。
铁载体的研究总结与思考
几乎所有的铁载体都是微生物因限铁条件诱导产生的，所以我经常分不清我做出来的实验结果是因为铁素营养的影响还是铁载体的影响，我认为这个在概念上区分就存在一定难度。每当我跟别人聊起我的实验及相关结果时，别人总会问我，你这个结果出来是因为铁素营养的影响还是铁载体的影响，这个问题也是我自己一直在思考的一个问题，我认为本质上是因为铁素营养的影响，而铁载体只是因为铁素营养的影响发生变化从而去影响实验结果，所以我能想到的回答是，铁素营养是根本原因而铁载体的改变是直接原因。我的研究主题是铁载体介导的根际细菌与病原菌的竞争与合作，而我的目前的研究内容似乎更偏向于铁素营养介导的根际细菌与病原菌的竞争与合作。
R: 我觉得你需要进一步消化关于铁载体相关研究的思路和实验设计的本质。在理解你的研究是偏向于铁素营养或者铁载体介导时，你陷入了一个误区：环境中生物可利用铁素的含量的确影响铁载体的分泌量，这一关系把你绕糊涂了？
第一， 你需要明确，你的研究的大背景：在一个限铁环境下，这是实验最基本的背景，如果生物可利用铁是充足的，还有必要多研究和讨论铁载体的产生吗？如果自然环境中生物可利用铁素是充足的，为何大部分微生物都保留了分泌铁载体的这一功能？这一点你是非常明确的。
第二， 微生物需要通过铁载体来竞争环境中有限的铁载体，这是最基本的机制；不同微生物在限铁条件下产生的铁载体的量、结构、与铁素的亲和力能力等各有不同，使得微生物间在铁素利用中呈现出不同的竞争和合作关系。这一点你也是再清楚不过了。
基于以上两点，你还觉得你的研究是“铁素营养介导的根际细菌与病原菌之间的竞争与合作关系”？
让你困惑的原因有很多，最主要的是逻辑思路不清，这也是我们最头疼的事情：没有理解清楚实验设计与研究思路之间的关系。你的实验设计中包括两个主处理：限铁和富铁条件，正是这两个铁素水平使你弄不清你的研究主题吧。出现这一问题，还是你没有真正理解你为什么设置这两个实验处理。
第一， 尽管文献报道限铁会促进铁载体的产生，但是你不确定，或者你需要明确你的研究材料在限铁条件下产生能力，这是你所需要的最基本的一个问题，毕竟你的研究材料包括了2560株细菌。要回答这样一个问题，你必然要涉及到富铁（正常供铁）条件。只有比较限铁和正常供铁条件下铁载体产生差异，你才能明确在限铁条件下的铁载体产生的重要性，这一点是很基础的实验研究套路吧？
第二， 你担心限铁环境会导致微生物除了铁载体产生发生巨大变化外，还有其它代谢产物和生理机能发生变化，而这些变化才是与病原菌竞争合作的关键。你的担心不是没有道理，环境的任何改变都可能对生物的方方面面产生重大影响。在做具体研究时，你必须从乱象（乱想）中跳的出来，抓住核心问题。铁是微生物必需的代谢物质，缺铁时就必须要获取，否则不能正常代谢和繁殖；所以就优先响应，产生铁载体（或者利用其它微生物产生的铁载体，这里不讨论这种情况）。所以逻辑思路就是，缺铁——产生铁载体；现在你硬要把逻辑思路定为，缺铁——产生生长素或蛋白酶等，你觉得这样有意思吗？
第三， 别人质疑你的研究思路和实验设计很正常，多数是你没有交代清楚；所以别人的质疑也让你更加困惑。最后我还是建议你把研究思路，尤其是工作意义和创新性好好再总结一下，不到位的地方我们稍后再讨论。
关于铁载体介导的微生物之间的合作与竞争。我们普遍的一个认识就是铁载体在微生物的竞争与合作中发挥着“双刃剑”的作用，它既可以作为公共物质促进微生物之间的合作，也可以作为非公共物质（在这里还不能简单的定义为拮抗物质，因为根本上铁载体是作为竞争铁素营养的武器，通过限制其他微生物的铁素营养来源达到限制其生长的目的）加剧微生物之间的竞争。铁载体在环境中是否可以作为公共物质被其他微生物利用的根本在于其结构。微生物对于铁载体的吸收利用具有相对专一性，某一种微生物只能识别利用一种或者某几种结构的铁载体。
R：关于铁载体是否为公共物质（Public good），是否是“双刃剑”的问题，我觉得这些都是因环境微生物群落特定成员而定的，某一特定铁载体对于一类微生物来说是公共物质，对于另一类可能就是拮抗物质，所以无需纠结这些。
另外有很多研究发现铁载体可以作为信号物质，介导微生物之间的交流，在我看来，所谓的交流，概括起来无非就两个方面。一方面可能是一种微生物铁载体的产生限制了环境中的铁素，因为铁素的限制诱导了其他微生物的某些生理生化过程改变；另一方面是一种微生物铁载体的产生活化了环境中的铁素，因为生物可利用性铁的提高诱导了其他微生物的某些生理生化过程。当然目前通过文献的阅读，我不敢排除，铁载体本身（与铁素营养无关）可以作为信号物质介导微生物交流的可能，因为文章有相关报道，但已有的文章没有深究是否与铁素营养有关。以上两个方面的概括我认为是从根本上理解铁载体作为信号物质介导微生物交流。
R：关于是否为信号物质的问题，多数是不同研究领域的专家对同一结果采用的专业术语不同而已，要把握数据和结果本质。
微生物生产铁载体是一个耗能的过程，因为耗能，这部分消耗的能量肯定需要补充或者通过减少其他功能的发挥作为代价。这也就引申出了一个比较热门的研究主题，铁载体的生产与其他功能的权衡。跟我们的研究比较相关的就有两个大的方面，一方面主要是针对病原菌而言的，铁载体的生产与致病性之间的权衡；另一方面主要是针对生防菌而言的，铁载体的生产与拮抗物质产生之间的权衡。这个研究牵涉到生物进化，我一直觉得对于微生物而言，目前进化是比较热门的一块研究内容。
R：资源等有限，各类权衡都在时刻发生着，目前不是你工作的重点，这方面的理论可以了解，以便于你解读你自己的结果。
以上是我针对根际细菌与病原菌竞争与合作的一个相关知识总结，而针对于我的研究而言，我觉得自己目前最大的研究问题是缺乏研究方法，其次才是研究思路，很多思路都是因为方法的限制直接被扼杀。目前国际上很多比较好的杂志上关于铁载体的文章是研究无关铁载体的主题，在研究中发现了铁载体的作用，从而去稍加深入，解释现象，我似乎与别人的研究套路相反，是直接从铁载体出发去研究与铁载体相关的研究，所以我必须要很好的掌握铁载体的研究方法。很多方法我未必用得起来，所以我得针对自己的研究去筛选可用的研究方法，这一点是我目前觉得比较匮乏的，也是我需要重点去攻克的问题。
R：我觉得你需要理解和优化研究思路，这是你最需要的。方法是根据思路来的，思路死了，方法也死了；你选了世界上还普遍解决不了实验方法，实验开展不了，所以你觉得难。
最后，希望所有的研究生学会及时和导师沟通，千万不要陷入自己的思维怪圈里。
-The End-
南京农业大学根际微生态与调控实验室，
Lab of rhizospher Micro-ecology & Management
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