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Sarah Schaack教授在她的基因，遗传学和基因组课程中向学生讲授实验技术。她五月就要生孩子了！Matt D'Annunzio拍摄

Sarah Schaack教授[生物学]破解了流氓DNA的秘密

凯蒂·佩尔蒂埃（Katie Pelletier） 2003年著

2000年6月24日，美国总统比尔·克林顿和英国首相托尼·布莱尔发表了一项引人注目的联合声明。  经过几十年的艰苦努力，世界各地的科学家取得了一项重大突破：人类基因组测序。

萨拉·沙克（Sarah Schaack）教授听到这一消息时还是一名研究生，随之而来的是许多意想不到的进展。

首先，在螺旋状基因链展开后，人类基因组中大约33亿个核苷酸的实际数量将被证明是惊人的少。科学家们曾猜测，人类拥有大约10万个基因。相反，人类基因组仅由20,500个基因组成，与蚯蚓相似，但只有水稻（40,000个）的一半。事实上，基因只占我们遗传物质的不到2%。

那么剩下的98%是什么呢？科学家称它为“垃圾”，多年来它一直被忽视。但正是这些垃圾DNA引起了沙克的注意。

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Matt D'Annunzio拍摄

在12月一个下着雨的下午，我发现沙克教授坐在生物大楼的办公室里，坐在成堆的论文和实验笔记本之间。她戴着一条带有节日色彩的项链；透过门，你可以听到学生们在实验室里洗玻璃器皿的沉闷的叮当声。

沙克于2011年来到威博体育。不在教室或实验室的时候，她会带学生去实地考察，收集沙漠中的斑点响尾蛇等标本，或者在她的客厅里举办即兴演奏会。她致力于社区外展，并在东非开展了一个向年轻科学家教授生物信息学和基因组学的项目。

“我喜欢激发人们从不同的角度思考问题，”她说。“我喜欢分享最近的发现，而不是让人们只接触到教科书中僵化的东西。”

这是一年中最忙的时候。论文章节要阅读，实验笔记要批改，讲座要准备。但沙克很乐意谈论她的专长：一种被称为转座因子（te）的DNA。

她说：“这是一个科学话题，它包含了一个好故事的许多元素。”“他们令人惊讶，他们被低估了，他们被低估了，他们很古怪。”

TEs基本上是侵入我们基因组的无症状病毒，最近或很久以前，仍然可以作为主角和拮抗剂，影响功能和健康。换句话说，TEs是骗子：它们搭上了我们的基因组的便车，它们可以在基因组中跳跃，也可以转移到其他物种的基因组中。它们可以是DNA的小片段，也可以是大片段，它们与宿主一起参与一种令人兴奋的共同进化动态。它们被称为“自私的DNA”，因为它们的运作是为了确保自己的生存，而不是宿主的生存。而且，重要的是，所有这些跳跃都会引起宿主的突变，通常是中性的或有害的，但有时也会引人注目和戏剧性，甚至是有益的。“这些都是转座元素世界的童话，”她说。

20世纪40年代末，冷泉港实验室的生物学家芭芭拉·麦克林托克首先发现了te，但她的发现的重要性又过了四十年才得到认可——这一滞后通常归因于女性在生物学领域面临的困难。

事实证明，我们的大部分DNA都是由te组成的。现代测序技术在我们的理解方面取得了很大的进步，但相对而言，研究te的实验室仍然很少，它们仍然是个谜。

Schaack研究te的移动速率及其在基因组中的大规模积累。她研究了斑点响尾蛇、水蚤、袋獾、蝙蝠和农作物害虫等生物，以更好地了解突变，尤其是那些由TE运动引起的突变。

“在生物学中，没有什么比转座因子更让我感兴趣的了。事实上，如果我不能学习te，我不知道我是否会成为一名生物学家。我真的很喜欢这个问题，这一系列问题，”她说。

她几乎没有研究这组问题。1999年，她进入佛罗里达大学攻读热带生态学博士学位。在那里，她发现了一些新的东西。她说：“我有一个可怕的基因嫉妒症，所以我和我的一个朋友一起创办了一个关于进化遗传学的期刊俱乐部。”杂志俱乐部每周开一次会，讨论一些精选的科学论文。俱乐部的成员大多是教授，俱乐部有一条非正式的规定——你必须带一篇你不熟悉的论文。“如果教授们带来了一篇他们并不真正了解的论文，在谈论它时也不会感到害怕，因为我们都对此一无所知。”

有一天，她崇拜的一位生物学家带来了一篇关于最近测序的松树基因组的论文，这是当时测序的最大的基因组。“事实证明，松树中的大部分成分都是转座因子。我以前从未听说过转座因子，”她说。

Schaack  是连接。她意识到自己读错了博士课程，于是她做了一个冒险的决定，重新申请研究生院，改变了她整个职业生涯的轨迹。

“你知道为什么——”她说，然后停顿了一下。“我想我可能没有说出来，但这就是为什么我很高兴与学生分享我知识边缘的新东西，因为这就是有人对我做的。这产生了很大的影响。”

一路上支持她的导师们也对她产生了很大的影响。作为印第安纳州一所小型文理学校厄勒姆（Earlham）的第一代学生，她发现自己一开始有点迷茫。在大一新生的迎新周，她的导师问她关于研究生院的计划。她说：“我17岁，是家里第一个上大学的人，我一分钱都没有。”“我说，‘我不知道那是什么。’他说：‘没关系，没关系。你想要什么就拿什么。’”这就是她得到的所有指导，直到她偶然被重新分配威博体育一位新顾问，这位顾问采取了不同的方法。

“他真的问我，‘你想做什么？“我还是不知道。但对我来说，整个对话的主旨更发人深省，更具威博体育探索性。”他帮助她磨练对生物学的兴趣，后来建议她毕业后申请凯洛格生物站的职位。这种指导改变了我的人生。

其他导师也会向她展示她原本不知道的道路和机会，她会抓住它们。她说：“我从良好的指导和人们威博体育我的好建议中受益匪浅，我甚至没有寻求这些建议，所以我试着积极主动地为我指导的里德学生提供这种良好的环境。”“也许我自己不是世界上最容易指导的人，这让我更擅长指导别人。如果我真的表现得很好，准备得很充分，从来没有犯过错误，我可能就不会学到这么多关于好的导师能做什么的教训了。”

2016年，她获得了默多克慈善信托基金颁发的奖项，以表彰她让本科生参与研究的非凡方式。本学期，在她的实验室里，学生们将与她一起推进对TE的科学理解，分析TE在大脑中的运动速率果蝇和水蚤这项研究得到了美国国家科学基金会100万美元的资助。

加州大学伯克利分校（UC Berkeley）研究蕨类植物进化的博士研究生、前毕业论文学生迈克尔·宋（Michael Song） 15岁指出，沙克是他在威博体育期间“最具影响力的一个人”。

他说：“我认为她作为导师的与众不同之处在于，她信任你，让你真正把事情弄清楚。”“你可以在她的领域没有任何背景，但从她的实验室出来后，你基本上是一个专业人士。她对学生要求很高，不管你是去读研究生还是别的什么，这一点都很重要。”

15岁的朱莉·卡纳（Jolie Kaner）根据她的毕业论文与沙克（Schaack）共同撰写了一篇关于埃博拉病毒的论文，她深情地指出，沙克在她的领域之外投身于这个项目的未知领域，因为这对朱莉很重要。

沙克愿意和学生一起探讨新课题，这可不是一件小事。自2011年以来，她指导了50多名里德学生的个人研究经历，并在同行评审期刊上与学生一起发表了8篇论文。

无论是调查转座因子、突变，还是为学生提供关于埃博拉病毒的重要发现的建议，沙克的好奇心和在被忽视的领域激发兴趣的技巧正在导致新的发现——其含义尚未被绘制出来。