荣获两项诺贝尔奖,彻底改变基因组学,拒绝爵位:弗雷德·桑格(1918-2013)的遗产

英国生物化学家弗雷德·桑格今天去世,享年95岁。他是唯一一位获得两项化学诺贝尔奖的人,这一成就短期内不太可能被超越。

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英国生物化学家弗雷德·桑格今天去世,享年95岁。他是唯一一位获得两项化学诺贝尔奖的人,这一成就短期内不太可能被超越。在他充实但并不算漫长的职业生涯中——在英国强制退休年龄时迅速结束,退休后——桑格彻底改变了蛋白质测序和DNA测序。现代蛋白质组学和基因组学革命都站在他的肩膀上。在一个主要变革传统上是工具驱动而非思想驱动的学科中,桑格是最优秀的工具制造者之一。

他成功的秘诀是什么?在他可能写过的唯一一篇自传文章中(《生物化学年评》,1988, 57, 1),桑格提供了一条有价值的线索

“在科学研究涉及的三项主要活动中,思考、交谈和实践,我更喜欢最后一项,并且可能最擅长它。我思考还行,但不太擅长交谈。”


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正是这种特质使得技术精湛、说话温和谦虚的桑格在公众中几乎和他在同行中一样不为人知。桑格缺乏认可,是对公众崇拜更会说话的人以及相对忽视擅长动手制造东西的实验主义者的响亮批评。在 20 世纪 50 年代,当蛋白质的身份尚不清楚时,桑格提出了一种简单的化学方法,通过用鲜艳的化学手柄标记蛋白质或肽中的单个氨基酸来识别它们。他解开序列的第一个蛋白质——胰岛素——既是一个启示,也是一项技术上的壮举。结合莱纳斯·鲍林的关于描绘蛋白质基本结构的工作,桑格基本上为蛋白质科学奠定了合理的基础。

这项成就足以确保他在历史上占有一席之地。令人惊讶的是,他紧接着进行了第二项行动。在 20 世纪 70 年代,当遗传学的细节被研究和完善时,桑格创造了一种更优雅和巧妙的方法来测定 DNA 碱基的序列。该方法依赖于“链终止”碱基组的存在,这些碱基组基本上允许科学家通过用这些终止组标记 DNA 的增量片段,然后用凝胶上的电场分离它们来读取一段 DNA 的序列。结果非常清晰;通过了解互补碱基配对的基本规则(A-T,G-C),您可以通过查看凝胶上的相邻泳道来读取 DNA 的序列。1977 年,桑格使用该方法读取了病毒 Phi X 174 的 6000 个碱基对基因组,这在当时是一项惊人的成就。

桑格测序成为未来 25 年内所有测序工作的基础,包括人类基因组计划。今天,它正在被所谓的“下一代”方法所超越,但很明显,没有桑格的进步,早期的成功都不可能实现(桑格的另一位诺贝尔奖获得者沃利·吉尔伯特开发的另一种方法更加繁琐,并且被降低了优先级)。桑格和沃森和克里克一样,是基因组学之父。

除了他卓越的工艺外,桑格坚定不移的安静、谦虚和高度敬业的个性——部分源于他的贵格会根源——无疑也为他的巨大成功做出了贡献。他的父母在他读本科时去世,这件事肯定促使他认真追求科学真理。在某种程度上,桑格是化学界的保罗·狄拉克;技术精湛,专注于他的工作,沉默寡言,不喜教学和行政,在各方面都是一位科学家的科学家。与大多数在自己职业生涯的某个阶段后满足于指导学生职业生涯的科学家不同,桑格每天都在工作台上亲手工作。就像恩里科·费米一样,他不会回避任何工作,无论多么有创造力或平凡。此外,他避开荣誉,拒绝了爵位,因为担心这可能会干扰他的工作。

他在世界上最好的分子生物学实验室工作也很有帮助——分子生物学 MRC 实验室产生了八位诺贝尔奖获得者。一位未来的诺贝尔奖获得者在研究所做博士后时对桑格记忆犹新。这位博士后曾经掉落了一大瓶化学液体;当他惊慌失措地环顾四周,寻找可能清理溢出物的人员时,他惊讶地回来看到桑格正用抹布轻轻地擦拭。桑格可能非常内向,但他对研究所里才华横溢的年轻人也非常乐于助人且友善。每天早上风雨无阻地骑自行车上班,他通过自己的行动而不是言语来激励他们。以他名字命名的桑格研究所成为基因测序的先驱,并为人类基因组的早期草案做出了贡献;该研究所的名称是对使之成为可能的人的致敬,而不是邀请他担任任何行政职务。

奇怪的是,他对退休的规定和他对研究的规定一样明确。在完成他应该退休的那天进行的最后一个实验后,桑格没有再次在实验室工作,而是将余生用于园艺。在他职业生涯的每一天都勤奋地在工作台上工作,赢得了两项诺贝尔奖,彻底改变了分子生物学和基因组学,并深情地照料他的玫瑰;对弗雷德·桑格来说,这都是他一天的工作。现在是我们效仿他的榜样,多做少说的时候了。

Ashutosh Jogalekar is a chemist interested in the history, philosophy and sociology of science. He is fascinated by the logic of scientific discovery and by the interaction of science with public sentiments and policy. He blogs at The Curious Wavefunction and can be reached at curiouswavefunction@gmail.com.

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