桑格：唯一得了兩次諾貝爾化學獎的人│科學史上的今天：10/15

桑格。圖片來源：Wikipedia

1980 年 10 月 15 日，諾貝爾獎宣布化學獎的得主，英國的生物化學家桑格（Frederick Sanger, 1918－2013）成為史上唯一獲得兩次諾貝爾化學獎的人。他兩次得獎都是因為發明定序法，提供了探究生命秘密的有效工具。

第一項是蛋白質定序法。構成生物體的分子中，蛋白質可說是最主要卻也是複雜的分子。它負責執行絕大部分的功能，但對於它的結構，科學家只是一知半解。桑格花了近十年的時間，才找出方法將蛋白質降解成小片段，再予以分離、拼湊出構成蛋白質的胺基酸序列。最後終於在 1955 年完整定出胰島素的胺基酸序列，並證明不同蛋白質各有明確而獨特的化學結構，因而於 1958 年首度獲頒諾貝爾化學獎。

第二項則是 DNA 定序法。長久以來，我們就知道 DNA 攜帶了遺傳基因，但即使華生與克里克於 1953 年發現 DNA 的雙螺旋結構，科學家仍不知構成基因密碼的序列是什麼。

1975 年，桑格在 DNA 的複製過程中加入四種不同的雙去氧鹼基，因為它們會分別與複製模板上的 A、T、G、C 結合而阻礙複製的 DNA 長鏈繼續增長，結果便會獲致許多長短不一的 DNA 片段。（想像你複製一首歌詞，因為病毒作祟，每次複製中途都可能因為病毒卡進來而中斷，如果複製次數夠多，你就會分別得到只有頭一個字、前兩個字、前三字、……等等不同長度的歌詞，而最後都卡著某種病毒。）

再將這些 DNA 片段放在裝了特殊凝膠的板子上，施加電場，就會促使它們開始「電泳」；因為短片段游得比長片段快，過一定時間後所有 DNA 片段就會區隔開來；遊得遠的就是越短的片段，代表的就是愈前面的 DNA 序列，而我們可以根據它所帶的雙去氧鹼基類別，得知此片段最後的字母是 A、T、G、或 C，再將它們由遠而近依序排列，就可以得出完整的 DNA 序列。

桑格就因為發明如此巧妙又好用的 DNA 定序法而再次獲頒諾貝爾化學獎。後來的人類基因組計畫也是以此「桑格法」為基礎才得以展開。他退休後成立的「桑格研究院」至今仍是全球最主要的基因組研究中心之一。

本文同時收錄於《科學史上的今天：歷史的瞬間，改變世界的起點》，由究竟出版社出版。