圓的方塊
【觀點引路·潛修精進】蛋白質測序,這個看不到盡頭的拼圖游戲,桑格一做就是10年;DNA測序,他又做了20年。他不拿工資,不求名利,不搞噱頭,心中唯一所想便是自己從事的科研項目。真真正正做事,平平淡淡做人,安安靜靜離去。沒有太多的羈絆,拂去塵世功名的紛擾,這也是桑格能終其一生,潛修精進,有所成就的一個重要原因。有些成功,與智商高低真的沒有多大必然聯系,難就難在你能否靜下心來,用一輩子把一件事情做好!
【適用話題】淡泊名利 超然物外 意志堅定 執著追求 興趣
(特約教師 陳保侯)
弗雷德里克·桑格(Frederick Sanger)堅持認為自己是個普通人。
智商一般,成績普通,學生時期沒拿過獎學金;靠不拿工資才找到一份科研工作,實驗臺就緊挨著養小白鼠的籠子;一輩子只做了兩三個課題,幾乎沒怎么發論文;更沒有任何行政職務,甚至連個教授都不是。
就如此普通的一個人,得了諾貝爾獎,兩次。
一個富二代的選擇
1939年,21歲的桑格本科畢業,走到了人生的岔路口,問出了那個年紀所有人都困惑的問題:“我將來應該干什么工作?”
打量下自己,覺得做研究還蠻有意思,于是桑格寫信給一些學校,看能否爭取到相關的工作。以桑格如此普通的簡歷,是難以打動各大教授的。他想了想,于是在求職信后面加了一句“我不缺錢,可以不拿工資”。
嗯,桑格家有錢。如果不做科研,他就只能去繼承萬貫家產。
不出意料,教授們很歡迎這種自帶工資的勞動力,紛紛給他遞來橄欖枝。最后他選擇了劍橋的一個實驗室。
就這樣,桑格開始了他的研究生涯。
蛋白質測序——埋頭苦干換來的諾貝爾獎
桑格確實不是聰明人,起初他所能做的,只是跟著研究員一起做實驗。
當時,桑格的實驗室在地下室,終日不見陽光。而且因為跟人合用的關系,他的工作臺緊挨著養小白鼠的籠子。然而,除了覺得鄰居們味道不好,桑格對自己的實驗室十分滿意。
逐步適應了科研之后,桑格漸漸獨立開展起了工作,而他的目標是給蛋白質測序。受技術條件所限,當時人們對蛋白質的結構了解不多,甚至一度認為蛋白質是一種無序的高分子結構。
為了明晰蛋白質究竟長什么樣,桑格選擇了胰島素作為研究對象。這一選擇有兩方面的考慮:一是因為胰島素作為生物體內常見的蛋白質激素,具有極大的研究價值。另一個原因則是易于獲得,胰島素是當時市面上少數幾種可以買到的純凈蛋白質。
桑格研究發現,胰島素并不是一種無序結構,而是由兩條長肽鏈組成,分別含有21和30個氨基酸。為了測定這些氨基酸的序列,桑格發明了一種試劑,可以把這些長肽鏈分解成只含有兩到三個氨基酸的短肽鏈。隨后,再通過電泳等方法確定每個短肽鏈的頭和尾的次序。
這還沒完,桑格還要將測序好后的短肽鏈重新拼湊回原來的長鏈,以最終確定整個胰島素的氨基酸序列。
大體相當于把完整的拼圖拆碎,之后蒙著眼睛再把它們恢復原狀。
就這么拆解、測試、拼合氨基酸,如此反復,很難談得上有多大的成就感。這個看不到盡頭的拼圖游戲,即使好似不會疲倦的孩童,也不見得堅持很久。
但這項工作,桑格一做,就是10年。
“我很喜歡這項研究,不用跟別人攀比進度,只要做好分內事就可以了。”桑格如是說。
他成功了。桑格推翻了原本蛋白質是無序高分子的推論,證明了它其實是氨基酸的特定序列。這項研究極大地推進了生命科學的發展,并給桑格帶來了1958年的諾貝爾化學獎。
正如諾貝爾獎委員會對他的評價:“有些時候,重要的科學發現是突然出現的——如果時機恰當,而前期研究也足夠成熟的話。但桑格的發現卻不屬于這一種,測定蛋白質的結構是多年努力和辛勤工作的結果。”
DNA測序——他的第二個諾貝爾獎
一般來說,科學家的一生,從辛苦努力開始,到榮獲諾貝爾獎結束,起承轉合,已經接近圓滿。給蛋白質測序后的漫長10年,桑格在科研上幾乎毫無建樹。他沒發表任何一篇文章,成果幾乎空白。人們更加堅信了這樣的猜測。然而,桑格對外界的這些質疑滿不在乎,還是老樣子,默默做著實驗。
他的研究目標是DNA。
20世紀中葉,隨著表征技術的發展,人們開始一點點地揭開DNA的神秘面紗。在這一浪潮中,最著名的無疑是克里克和沃森,他們如有神助般證明了DNA的雙螺旋結構。
在此基礎上,人們想更進一步確定DNA的組成。當時的學界已經探明了DNA是由四種核苷酸排列組合而成。如果能解析這些核苷酸的順序,勢必能更為深入地解讀人類這一本天書。
桑格默默地工作,就是想給DNA測序。
這項任務要比蛋白質測序難很多。主要因為在序列的數量上,一條DNA上的核苷酸數量要比胰島素中氨基酸數量多幾個量級。
面對如此艱巨的挑戰,桑格的應對策略只有一個——埋頭實驗。按他自己的話說,“科學家主要有三個能力:思考、交流和行動。我比較擅長最后一個,思考也還行,但是不太會交流”。
那個時期,桑格的實驗記錄本上,出現最多的結論是“這個方案就是浪費時間……得從頭再來”,辛酸程度如同一個為畢業掙扎的研究生。
從測序蛋白質后,經過近20年隱修般的工作,這位自認并不聰明的科學家,終于開發出了一套高效的DNA測序方法,名為“雙脫氧鏈終止法”,后來被稱為“桑格法”。
通過這種方法,桑格帶領他的團隊成功完成了一種噬菌體的基因測序,其中共測定5386個核苷酸。而之前,人們所能測定的核苷酸數量,最多只有80個。隨后,這套方法逐漸演變成了世界通用的DNA測序手段,并為浩蕩的“人類基因組計劃”拉開了帷幕。
1980年10月,那通來自瑞典的電話,再次在桑格的案頭響起。
因為“打開了分子生物學、遺傳學和基因組學研究領域的大門”,弗雷德里克·桑格獲得了當年的諾貝爾化學獎。
同你想的一樣,雙份諾貝爾獎加持的桑格,仍然活躍在實驗室中。直到1983年的某一天,桑格突然感到自己已經夠老了,于是放下了移液槍,從此離開了實驗室,離開了科學。
桑格拒絕了女王的封爵,搬到鄉下小屋,一心打理起了花園。
2013年,95歲的弗雷德里克·桑格在睡夢中離世。
一個普通人,安然結束了一生。
(林冬冬摘自微信公眾號“我是科學家iScientist”)