“桑格當(dāng)之無愧地被稱為‘基因組學(xué)之父’,，他的工作為人類讀取和理解基因代碼奠定了基礎(chǔ),，徹底變革了生物學(xué)并極大促進了當(dāng)今的醫(yī)學(xué)發(fā)展,?！?、
有一天，65歲的英國生物化學(xué)家弗雷德里克·桑格（Frederick Sanger）突然停下手中的試驗,，轉(zhuǎn)身走出實驗室,，宣布自己正式退休,。那一年是1983年。因為他覺得,，自己的年紀(jì)已經(jīng)足夠大了，需要開始另一種生活,。
此后,，在家專心打理花園的桑格逐漸淡出了人們的視野,。直到30年后的2013年11月19日，他在沉睡中于英國劍橋郡阿登布魯克醫(yī)院安然離世,，享年95歲,。弗雷德里克·桑格這個名字,，以及與他有關(guān)的種種傳奇往事，再度被世人的記憶所喚醒,。
在分子生物學(xué),、生物化學(xué)等學(xué)科領(lǐng)域的教科書中，以桑格的名字命名的試劑,、測序法是無法繞過的經(jīng)典教學(xué)內(nèi)容,，桑格也由此被今天的年輕學(xué)子們奉為“祖師爺”級的人物。
事實上,，兩次獲諾貝爾獎,，就足以說明桑格在世界科學(xué)界所擁有的分量和地位。因完整測定了胰島素的氨基酸序列,，證明蛋白質(zhì)具有明確構(gòu)造,，桑格獨享1958年諾貝爾化學(xué)獎；上世紀(jì)70年代末,，他提出快速測定脫氧核糖核酸（DNA）序列的技術(shù)“雙脫氧終止法”,，即被稱作“桑格法”的雙脫氧核苷酸鏈終止法，與另外兩名科學(xué)家共享1980年諾貝爾化學(xué)獎,。
在科學(xué)史上,，桑格成為繼瑪麗亞·居里、萊納斯·鮑林,、約翰·巴丁之后,，第四位兩度獲頒諾貝爾獎，且是迄今為止唯一兩次獲得化學(xué)獎的科學(xué)家,。
英國維康信托基金會主席杰里米·法萊爾評價：“桑格當(dāng)之無愧地被稱為‘基因組學(xué)之父’,，他的工作為人類讀取和理解基因代碼奠定了基礎(chǔ)，徹底變革了生物學(xué)并極大促進了當(dāng)今的醫(yī)學(xué)發(fā)展,?！?
從認(rèn)識蛋白質(zhì)開始
1918年8月13日，桑格出生于英國格洛斯特郡,，父親是一名內(nèi)科醫(yī)師,，曾作為傳教士在中國短暫工作，后因健康原因返回英國,，母親則是從事棉花加工生意的商人后代,。
桑格原本打算跟隨父親的步伐邁入醫(yī)學(xué)界，但高中畢業(yè)進入劍橋大學(xué)學(xué)習(xí)后,，轉(zhuǎn)而對生物化學(xué)產(chǎn)生了濃厚興趣,，決定成為一名科學(xué)家。而當(dāng)時的劍橋,，正好擁有諸多生物化學(xué)先驅(qū),。
上學(xué)時桑格表現(xiàn)平平,，從中學(xué)一直到博士畢業(yè)之前，他幾乎沒有獲得過任何獎學(xué)金,，然而父母也沒有一味要求他在考試中取得高分,，而是盡量給他一個寬松的家庭環(huán)境，父親的劍橋背景和富裕的家境幫了他不少忙,。
1944年,，桑格在劍橋取得化學(xué)專業(yè)的博士學(xué)位，留校跟隨正在研究胰島素的生物化學(xué)系新任教授阿爾伯特·查爾斯·奇布諾爾開始了博士后研究,，專注于為氨基酸排序的工作。
胰島素在人體的糖代謝過程中起到重要作用,，如果胰島素分泌不足,，就有可能導(dǎo)致糖尿病?？茖W(xué)家開始關(guān)注胰島素的生化性質(zhì),，不僅僅因為它具有醫(yī)學(xué)的應(yīng)用前景，還因為它是當(dāng)時僅有的幾種能夠被提純的蛋白質(zhì),。
在桑格涉足胰島素研究之時,，世界生物學(xué)界對于蛋白質(zhì)的認(rèn)知存在較大分歧，一種觀點認(rèn)為,，蛋白質(zhì)沒有明確的化學(xué)組成和結(jié)構(gòu),；而另一派則堅持認(rèn)為蛋白質(zhì)具有結(jié)構(gòu)，并且可以通過化學(xué)方法測定氨基酸的排列順序,。
桑格以牛胰島素作為樣本,，開始確定胰島素分子中的51個氨基酸序列。他發(fā)現(xiàn)了一種方法,，可以截斷連接氨基酸鏈的“橋”,，這使得他可以研究單個的氨基酸片段，然后他又將這些片段重新組合成氨基酸長鏈,，進而推導(dǎo)出完整的胰島素結(jié)構(gòu),。1953年，桑格成功地測序了胰島素的氨基酸序列,。
“這是非常不容易的工作,。”中國科學(xué)院院士,、分子生物學(xué)家洪國藩告訴《中國科學(xué)報》記者,，桑格在科學(xué)界對蛋白質(zhì)的認(rèn)識還很匱乏的情況下，不但明確回答了蛋白質(zhì)具有結(jié)構(gòu),，而且成為世界上第一個搞清楚其氨基酸排列順序的人,。
1965年,，我國科學(xué)家用人工方法合成了具有生物活性的結(jié)晶牛胰島素，在世界上首次實現(xiàn)蛋白質(zhì)的人工合成,。在洪國藩看來,，我國科技史上這項與“兩彈一星”齊名的偉大成就，是桑格的研究與中國科學(xué)最為直接而緊密的連接點,。
“如果沒有桑格搞清楚胰島素的結(jié)構(gòu),，我們就沒有辦法進行人工合成?！焙閲f,，更為重要的是，中國科學(xué)家成功實現(xiàn)胰島素的人工合成,，反過來支持并證明了桑格蛋白質(zhì)測序的正確性,。
桑格測定蛋白質(zhì)序列的方法至今仍有應(yīng)用，而他所使用的2,，4-二硝基氟苯此后被稱為“桑格試劑”,，該試劑與自由氨基的反應(yīng)則被稱作“桑格反應(yīng)”。這項工作為他贏得了第一個諾貝爾獎,。
“測序,，測序，測序”
獲得1958年的諾貝爾化學(xué)獎之后,，來自世界各地的訪學(xué)和學(xué)術(shù)報告邀請紛至沓來,，而桑格卻并不打算離開自己所鐘愛的實驗室生活，他一一婉拒,，繼續(xù)躬耕實驗,。
1962年，桑格參與籌建了隸屬于英國醫(yī)學(xué)研究委員會的分子生物學(xué)實驗室,，這個實驗室后來成為世界生命科學(xué)領(lǐng)域的“研究圣地”,，迄今為止誕生了13位諾貝爾獎獲得者。然而作為創(chuàng)建元老的桑格,，卻始終沒有擔(dān)任太多職務(wù),，因為“參與管理事務(wù)太痛苦了”。
在研究年鑒上,，桑格曾以“測序,，測序，測序”作為題目總結(jié)自己一生的工作,。上世紀(jì)70年代,，隨著生命科學(xué)研究的深入，桑格將注意力轉(zhuǎn)向RNA和DNA的測序研究。
而對于桑格此后致力于發(fā)明一種全新的DNA測序方法,，英國同行之間流傳著一段頗耐人尋味的小故事,。
曾在英國牛津大學(xué)留學(xué)的中科院北京生命科學(xué)研究院副院長高福告訴記者，當(dāng)時有很多科學(xué)家在分子生物學(xué)實驗室排隊測序,，桑格也不例外,。然而有一天，排隊等待的低效率讓桑格很是煩惱,，于是,，他決心要從漫長的隊伍中離開，自己去發(fā)明一種更為快速的測序方法,。
“原本排著隊就能在Nature或Science這樣的雜志上發(fā)篇論文,，可是桑格說他不排隊了，要去做一個創(chuàng)新性的新方法,?！备吒Ｕf，桑格的選擇,，也從一個側(cè)面印證了英國科學(xué)界優(yōu)良的創(chuàng)新型研究傳統(tǒng)。
桑格最先想到了自己曾用于蛋白質(zhì)測序的“拼圖法”,，但他很快發(fā)現(xiàn)這種手段在面對信息量龐大的DNA時毫無用武之地,。自認(rèn)為并不聰明的桑格，曾說自己“只是個一輩子在實驗室里瞎胡混的家伙”,，埋頭實驗室成為他的“成功密鑰”,。
最終，后來被稱為“桑格法”的“雙脫氧終止法”測序技術(shù)應(yīng)運而生,，他利用該技術(shù)成功定序出一種噬菌體的基因組序列,。這也是科學(xué)家首次完整的基因組定序工作。相較于當(dāng)時其他的DNA測序方法,，桑格的技術(shù)使用了較不具毒性的材料,。這一系列工作，為他贏得了第二次諾貝爾獎,。
桑格兩次獲諾獎的研究,，都涉及生物大分子的一級結(jié)構(gòu)及其測序，英國醫(yī)學(xué)研究理事會前主任科林·布萊克莫爾評價,，桑格發(fā)明的兩項技術(shù)打開了分子生物學(xué),、遺傳學(xué)和基因組學(xué)研究領(lǐng)域的大門。
隨著基因組研究的飛速發(fā)展,，科學(xué)家開始想要破解上帝留給人類的基因“天書”,。而作為第一代測序技術(shù)的“桑格法”，成為1990年正式啟動的“人類基因組”計劃得以順利開展的關(guān)鍵。
因為厭煩了排隊,，桑格轉(zhuǎn)而自己研究起新的DNA測序方法,。關(guān)于這段有些傳奇色彩的故事，高福認(rèn)為它對當(dāng)下中國的科學(xué)界有很大啟發(fā),?！叭绻８裰皇桥胖犜贜ature上發(fā)了幾篇論文，那么相對于發(fā)明一種新的測序方法來說,，究竟哪個貢獻(xiàn)大呢,？”
盡管桑格幾十年來一直身處實驗室一線并且成名很早，但如今若要在公共檢索系統(tǒng)中查找,，他一生發(fā)表的論文和評述不會超過百篇,。即便在他一年之內(nèi)發(fā)表論文最多的1969年，文章總數(shù)量也僅有5篇,。然而,，他于1977年與人合作撰寫的關(guān)于DNA測序的文章，發(fā)表至今已被引用超6萬次,。
“在我們當(dāng)前的科學(xué)環(huán)境中,，大家急急忙忙多發(fā)了幾篇論文，數(shù)量上去了不少,，但是對于科學(xué)的真正貢獻(xiàn)究竟在哪里呢,？”在高福看來,，桑格的追求和成就值得今天的中國科學(xué)家深思,。
“高級技術(shù)員”的歷史價值
桑格被認(rèn)為是“20世紀(jì)英國科學(xué)的英雄人物”，他在65歲時宣布退休的決定讓很多人詫異,。而他解釋說,，到了這般年紀(jì)還作研究，如果達(dá)不到自己期望的水準(zhǔn)心里會覺得不安,，不如把位置讓給年輕人,。
1993年，英國維康信托基金會和醫(yī)學(xué)研究理事會在劍橋大學(xué)成立了桑格中心,，后改名為桑格研究院,。有趣的是，這所以桑格的名字命名的著名研究機構(gòu)有一項觀光項目,，就是帶著大家去欣賞桑格退休后精心打理的花園,。
回望科學(xué)生涯，桑格在為自己所寫的唯一一篇自傳中總結(jié)道：“對于科學(xué)家來說,，行動就是做實驗,。”
因為桑格的重要貢獻(xiàn)都是在生物大分子的測序技術(shù)方面，曾有另一位諾獎獲得者對桑格作出這樣的評價：“他是一個高級技術(shù)員,?！?
“這樣的評價其實并沒有錯。桑格確實擁有很強的技術(shù)能力,，而且,，他所發(fā)明的技術(shù)非常重要?！备吒Ｕf,，對于科學(xué)家而言，找到適合自己個性的角色至關(guān)重要,。
而在中科院北京基因組所研究員于軍看來,，技術(shù)有其“時效性”的問題，盡管桑格的蛋白質(zhì)測序技術(shù)和DNA測序技術(shù)今天還有應(yīng)用,，但使用范圍已經(jīng)非常有限,。因此，桑格的貢獻(xiàn),，要放在歷史的大背景下來理解,。
“諾貝爾獎頒發(fā)給從事技術(shù)方法研究的科學(xué)家，這種情況并不多見,，更多的是因為科學(xué)發(fā)現(xiàn)而獲獎,。”于軍說,，桑格發(fā)明的測序技術(shù)正是他在科學(xué)界能夠擁有獨特地位的標(biāo)志性特征。
“沒有桑格對測序技術(shù)的發(fā)明,，就沒有基因組學(xué)的概念出來,。”正致力于新一代測序儀研究的中科院北京基因組研究所副研究員任魯風(fēng)評價說,，“桑格法”是一個里程碑式的DNA測序技術(shù),。
1980年，應(yīng)中科院上海生物化學(xué)研究所時任所長王應(yīng)睞的邀請,，桑格曾來到中國進行短暫訪問,。“參觀交流中他發(fā)現(xiàn),，有些實驗藥品,、生物制品我們買不到，桑格就一一記下來,，回到英國后的一個禮拜之內(nèi),，他就把那些用品寄往中國。”洪國藩院士回憶,。
洪國藩在劍橋進修期間曾跟隨桑格從事研究,，兩人結(jié)下深厚友誼。在他的印象中,，桑格性格溫和,，但也不是很多人以為的沉默寡言?！懊慨?dāng)聽到你有新的科學(xué)想法,，他就會非常高興?！焙閲J(rèn)為,，正是興趣和專注成就了桑格輝煌的科學(xué)人生。
