11月19日,弗雷德里克·桑格这个名字,再次成为全世界关注的焦点。
无论是英国《泰晤士报》,还是法国《世界报》、美国《纽约时报》,以及科学杂志《自然》和《科学》,都刊发了这位95岁英国科学家当天去世的消息。诺贝尔委员会的网站也把他带着黑框眼镜的照片,放在了首页的显著位置。
“桑格是谁?研究有多重要?”
他获得过两次诺贝尔奖:第一次是1958年,他完整测定了胰岛素的氨基酸序列,证明蛋白质具有明确构造;第二次是1980年,他发明的DNA测序方法“打开了分子生物学、遗传学和基因组学研究领域的大门”。迄今为止,世界上只有4个人这样幸运,桑格是其中唯一一个两次获得化学奖的科学家。1986年,桑格又获得了由英国女王颁发的“功绩勋章”。在英国,这被认为是最高荣誉,获此荣誉的人包括君王自己。
出人意料,在获得英国最高荣誉的同时,这位“人类基因学之父”拒绝了女王陛下的封爵,因为不喜欢别人称自己为“老爷”。至于自己被各种奖章和荣誉填满的职业生涯,桑格谦逊地总结说:“我只是个一辈子在实验室里瞎胡混的家伙。”
一间被小白鼠包围的地下室, 成就了桑格第一枚诺贝尔奖章
在回顾工作经历时,桑格发现,从1940年开始读博士到1983年退休,自己可以说“一直在实验室里”。就连被剑桥大学国王学院选为名誉研究员,也没能让他离开,“因为他几乎从不去那儿”。
其中一间位于剑桥大学生物化学部地下一层的实验室,成就了桑格第一枚诺贝尔奖章。1943年,刚刚从剑桥大学博士毕业的桑格,开始为氨基酸进行排序。
这听起来就像“1+1=2”那么简单,可在当时,人们只知道蛋白质由19种常见氨基酸构成,却对构成方式一无所知。在序列中即使每种氨基酸只出现一次,19种氨基酸在一条肽链上可能的排列方式,大约有12亿亿种。
在那间和别人共用的实验室里,桑格的工作台紧挨着关存小白鼠的实验笼。在这里,桑格用一种后来被称为“桑格试剂”的化学反应剂,确定了胰岛素中含有两种不同的肽链。然后,把分别含有21和30个氨基酸的长肽链分解成只含有两到三个氨基酸的短肽链,再用“桑格试剂”为每个短肽链确定头和尾的次序,最后,“像小孩玩积木玩具那样”把这些分解成碎片的肽链重新组合起来。
事后回忆这项研究,桑格也觉得“非常艰苦”。但桑格还是觉得这是他“工作过的最美妙的地方”。实验室对他来说,始终难以割舍。
正是在那间被小白鼠包围的地下室里,桑格的成功测序使得人造蛋白质成为可能。1965年,世界第一个人造蛋白质“结晶牛胰岛素”在中国诞生。如今,人造胰岛素已成为治疗糖尿病的重要手段。
参与管理事务太痛苦了,我更愿意把时间花费在实验室里
在桑格看来,虽然自己一辈子都待在实验室里,却几乎没有遇到灵光一闪,就发现重大科学成果的时刻。“即使能够回忆起实验室里发生的激动人心的时刻,也都是一些很小的进步”。面对前来拜访的人,他不止一次被问及是否是天才,回答总是尴尬的一笑,“呃,我想应该不是”。
从进入剑桥大学起,桑格就从未获得过奖学金,多亏了殷实的家底,才让他没有了后顾之忧。据他回忆,自己的成绩是“中等以上但并不优秀”。当他得知自己在本科毕业的考试中获得了一等学士学位时,“感到非常惊讶”,并因此萌生了继续深造的希望。
对于这位自认并不聪明的科学家来说,埋头于实验似乎是取胜的唯一法宝。为了探索DNA测序方法,他再次选择一条颇为艰辛的道路——后来被称为“桑格法”的“双脱氧终止法”。
“实际上是一种倒推的办法。当解不开这个谜的时候,就把他全部打散,然后从零件中一个一个地解决,再从这些零碎的答案中拼出最终的答案。”
1977年,桑格带领他的团队完成病毒phi X 174的基因测序,其中共有5386个核苷酸。而之前,人们所能测定的核苷酸数量,最多只有80个。
“这并不是通常意义上能获诺贝尔奖的研究,那些深奥的研究往往只能被科学精英看懂,而且最后或许会被安放在落满灰尘的书架上,”英国的《泰晤士报》后来评论,“这个来自剑桥大学的研究可能是通向科学终极目标的大门——通过搞清人体内每个基因的化学成分,书写生命的天书。”
在“桑格法”取得成功的10多年后,规模浩大的“人类基因组计划”正式实施,使用的正是这种听起来颇为繁琐的办法。后来,被美国科学家克莱格·凡特改进的,更为快速的“霰弹枪定序法”也要部分地用到桑格的方法。
“到2028年,或许科技对医疗已经无孔不入了,医生只需刷一下病人的基因身份证,病人DNA序列数据会在数秒内下载……而对于病人,则可能好坏消息各一半。坏消息是医生发现了他的致癌基因,好消息是根据这一基因,他会得到最好的量身定做的治疗方法,并且可能因此不会得病。”在《自然》杂志的网站上,有人谈及这个由桑格引领的基因学,如此畅想。
一辈子呆在实验室里的桑格退休后,专心呆在家里侍弄花园,直至2013年11月19日在沉睡中逝世。在此后的一次公开露面中,他告诉来访者,自己不仅要修花剪草,还要涂油漆,“有太多事情要做了”。
《中国青年报》2013.11.27文/陈卓