两次获得诺贝尔奖的化学家:破解DNA测序,对女王说不

两次获得诺贝尔奖的化学家:破解DNA测序,对女王说不

2022-11-18    06'29''

主播: 百利天下留学

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介绍:
你好,这里是百利留学声,我是为你带来100位诺奖得主传奇故事的Yoyo老师。今天继续为你讲述两次诺贝尔化学奖得主桑格的精彩故事。 诺贝尔奖的荣誉为桑格带来了不少头衔,比如英国皇家学会会员,剑桥大学国王学院的教授。原本名不见经传的底层研究员,一下子成了生物化学领域举足轻重的领军人物。他与其他人合用的地下实验室,也变成了顶楼的最新独立实验室。 获奖之后的10年,桑格几乎没有什么亮眼的科研成果,很多人猜他江郎才尽。1962年,他从英国医学研究理事会进入新成立的分子生物学实验室,和其他同行一起交流时,逐渐意识到DNA和RNA才是生命科学的未来。于是桑格开始攻关另一个具有挑战性的世界难题:测定核酸,尤其是脱氧核糖核酸(也就是DNA)的序列。之前我们讲过的2022年诺贝尔生理学或医学奖得主斯万特•佩博就是研究古人类基因组的。 其实,科学家对DNA的研究由来已久。从1953年沃森和克里克证明了DNA的双螺旋结构以来,科学家们便发起了对DNA领域的进军。DNA 是由四种核苷酸排列组合而成,这是共识,但是他们并不了解这些核苷酸的顺序,而桑格的目标就是要完成测序。 要知道,桑格花费十年才完成胰岛素的结构测序。而核酸分子非常不稳定,DNA上的核苷酸数量也比胰岛素中的氨基酸数量多,所以DNA序列测定比胰岛素的研究要艰辛一万倍,但是这个研究成果将更接近生命之源,因为带有遗传信息的DNA片段是基因,基因才是人类的终极密码。 起初桑格还是一如既往地选择在外人看来最愚笨的方法,推掉所有行政工作,一头扎进去苦心研究。但是,研究蛋白质的老方法这回不奏效了。桑格在研究笔记上写得最多的就是:“这个方案就是浪费时间,得从头再来”。于是他决定从核酸的合成方面入手,又埋头研究。 1977年桑格终于发明了一种高效的DNA测序方法:双脱氧终止测序法,后来也被称为“桑格法”。他用“桑格法”完成了人类历史上第一个完整的基因组测序,先后完成了对含有5375个核苷酸的噬菌体DNA序列的测定,以及对人类线粒体DNA的16338个核苷酸的序列分析。而在这之前,科学家最多能测定的生物体核苷酸的数量是80个。这是人类第一次测定一个生物体完整的基因组。桑格的方法很快得到了大范围推广,成为全世界通用的DNA测序手段,为后来的“人类基因组计划”奠定了重要基础。英国《泰晤士报》发表评论说:“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。” 因为对DNA测序的贡献,1980年桑格又一次站在了诺贝尔化学奖的领奖台上,这一次获奖距离第一次诺奖相隔22年。桑格成为基因学的一代宗师,也被赞誉为“基因学之父”。同时他也成了史上第一个在相同领域两次获奖的科学家。在科研领域,桑格法的原理催生了第一代测序技术乃至后来的高通量、单细胞等测序技术,成就了生命科学史上具有划时代意义的“人类基因组计划”,更将“基因测序”“遗传病筛查”“时空组学”等生物学术语带入了大众的视野。 耀眼的荣誉让桑格名利双收,但他最喜欢的还是呆在实验室。从读博开始,桑格一直与实验室打交道,即使在获得第一次诺奖后,他依然没有离开实验室,又持续奋斗了二十多年。1983年的一天桑格觉得是时候离开学术圈了,他走出实验室,关上门,宣布退休。从那之后,他就在家休养生息,侍弄花草,拒绝一切采访,甚至拒绝了1986年英国女王授予他的爵士勋章。2013年11月19日,95岁的桑格——一位科学巨匠在梦中安然离世。 好,这就是桑格第二次获得诺贝尔化学奖的经历。桑格的故事带给我很多思考:为什么一个富二代能放弃属于自己的荣华富贵,投入到看起来枯燥的科学研究?几十年鲜有学术论文发表,一生就研究两个课题,他又是如何耐得住寂寞最终登顶科学高峰?对于基因的研究为什么如此重要?这些年诺贝尔奖中就有不少和基因有关。我想,科学是无尽的前沿,而一个真正伟大的科学家,不仅要有过硬的专业知识和技术,更要心怀对自己领域的深深热爱。明天我会为你带来桑格故事的最后一期,分享桑格带给我们的思考,看看他的故事对我们年轻人有哪些启发。我们明天见。