2000年，不滿23歲的顏寧如願進入了普林斯頓大學，師從施一公教授。但其後的兩年，她卻意外過上了“暗無天日”的日子：不僅課業辛苦，最重要的實驗環節，顏寧竟然卡住了，同伴們紛紛出成果，但她自己卻“做什麼，什麼做不出來”。
她不斷去觀察、學習，一次次的失敗後從頭開始，終於在一個冬天的夜裡，獨立完成了一個極為複雜的實驗。導師施一公說：顏寧，你終於會做實驗了。自那之後，顏寧完全沉浸在了實驗裡，沉迷在那些巧奪天工、精巧無比的分子機器當中，科研成了生命中不可或缺的東西，很少再有事情能帶給她同等程度的喜怒哀樂。
這便是一個科學家所能體會到的最為純粹的東西：把好奇心投入進去，科學會回報給你奧妙、成就感和美。這一切驅使、吸引著顏寧，朝著一個個分子生物學的重大課題前行，過程自然困難，但也充滿了天真的愉悅之情。
本文經出版社授權節選自《成為科學家》（中信出版社2021年5月出版），文字有刪改。前往“返樸”，點選文末小程式或“閱讀原文”可購買此書。
撰文 | 關琪
一招斃命
2006年年底，趁博士後研究課題告一段落，顏寧回到北京看望父母，順便去清華大學探望了自己曾經的系主任趙南明，趙老師幫她寫過推薦信。
“你的科研怎麼樣呀？在《自然》雜誌發論文了嗎？”見了面，趙老師問她。
“我發了呀。”顏寧挺驕傲地說。
“那你想回來做教授嗎？”
“可以啊。”顏寧以為老師在開玩笑，嘻嘻哈哈地回答。
趙南明沒有開玩笑，10天后，顏寧在清華大學醫學院透過面試，30歲的她成為清華大學最年輕的教授。
顏寧在清華大學授課（供圖：顏寧）
在那個年代，國內的生物學研究環境跟國外一流大學相比還有不小的差距。像顏寧這樣已經嶄露頭角、被學術界關注的年輕科學家通常很容易在全球條件最好的實驗室找到一份教職，接著穩步上升，直到拿到終身教職，前途是看得見的。而在這個時候選擇回國從頭建立實驗室，則意味著極大的不確定性。許多人都對顏寧的選擇感到詫異。事實上，顏寧只是在一如既往地做自己——一個“計劃趕不上變化”的冒險家。她想研究最重要的問題——那些能拓展人類認知的問題，“穩步上升”並不是她所在意的。
顏寧在清華大學帶的最早的一批學生直到今天都感到幸運。那時實驗室剛剛成立，尚未形成“老帶新”的完整鏈條，每個實驗都是顏寧手把手教出來。顏寧喜歡穿帽衫和牛仔褲，頭髮綁成馬尾辮，看起來跟學生沒什麼兩樣。在課題最緊張的階段，這位“小師傅”每天晚上都在實驗室裡跟學生們一起做實驗。大家平時換移液器槍頭時，習慣了看到哪個就換哪個，但顏寧說不行，容易犯錯，要嚴格按照順序，這樣萬一多加或少加了溶液就可以從槍頭的多少判斷問題出在了哪兒。顏寧把最枯燥的點晶體環節變成了跟學生的比賽，她會在取得速度優勢的時候得意地揚起下巴，炫耀說：“姐姐我用了不到一天時間就做出了你們三天的工作，我覺得你們還沒有出師啊！”碰到學生跟她爭論學術問題，顏寧會格外開心。“她永遠都這樣，”一位博士生回憶，“永遠說什麼時候你能把她說服了，她就覺得自己帶出了一個真正的博士。”當然，這種時候並不多。大多數爭論還是以顏寧的“勝利”告終。
從2007年到2011年，短短4年時間，顏寧帶領團隊解析出了5個膜蛋白結構，科研成果在2009年和2012年兩次被美國《科學》雜誌評選的年度“科學十大進展”引用。這在業界幾乎是不可能的成就。一位師兄曾經帶著驚訝問她，為什麼你們做東西這麼快？顏寧的答案很簡單：“無他，就是避免走彎路。不論學生有多聰明、多用功，經驗教訓總是比不上你的。他自己磕磕絆絆地折騰半天，也許你和他一起工作幾分鐘就幫他繞開了陷阱。”
到了2013年，實驗室已經運轉流暢，節奏宜人，培養了幾年的學生們也都跟著團隊在核心期刊發了論文，不再有畢業壓力。顏寧感到自己已經做好了準備。她停掉了那幾個用來給實驗室“練手”的研究方向，開始專攻膜蛋白領域的明珠——人源葡萄糖轉運蛋白GLUT1。有同事勸她，你這樣做是在冒險。更何況之前的幾個方向看上去前景光明，未來有很好的應用潛力，不接著往下做實在太可惜了。
就連顏寧自己團隊的博士生鄧東也認為導師做了不明智的決定。他跟顏寧為此爭論了很長時間。在鄧東看來，人源的葡萄糖轉運蛋白是前輩們努力了50年都沒有做出來的結構，他們應該更保守一點，先從昆蟲的同源蛋白做起。他當時已經拿到了一個昆蟲的葡萄糖轉運蛋白，並且成功讓蛋白長成了晶體，只差最後的一步，X射線衍射，成功看起來就近在眼前了。
然而這一次，一向歡迎“頂撞”的顏寧堅決地否決了自己的學生。她完全理解鄧東，先做同源蛋白，結構解析最難的三道關他已經過了兩關；而要直接攻克GULT1則要重新從第一關打起。“但是從我這兒來說，就是你這一道關過去了，你就直接登珠峰了，而你那個三道關過去了，你也才到六千米的那個地方。”有能力登上珠穆朗瑪峰的人不應該去爬玉龍雪山。
她對鄧東說，你已經做到了這個程度，不缺一兩篇《自然》或者《科學》的論文，我不在乎，你也不應該那麼在乎。你現在有時間、有精力、還有財力去做一件事情，為什麼要去做那個次等的，而不是那個最重要的？就直接一招斃命，拼了。
後來有學生告訴顏寧，師兄那天從你辦公室出來是“綠著臉走的”。回到實驗室他就跟師弟師妹們感嘆，我們選擇了一條不歸路啊，可能得四五年才看得到結果。
鄧東如今也做了教授，依舊在從事結構生物學方面的工作。關於GLUT1爭論的結局是，他到現在都非常佩服顏老師的果決和膽量。
2014年6月5日，國際頂尖的自然科學期刊《自然》發表了顏寧團隊解析出的人源葡萄糖轉運蛋白GLUT1的結構。諾貝爾化學獎得主布萊恩·克比爾卡將這項成果評價為“偉大的成就”，他對《自然》雜誌說：“至今獲得的哺乳動物膜蛋白的結構寥寥無幾，但要針對人類疾病開發藥物，獲得人源葡萄糖轉運蛋白結構至關重要。”美國國家科學院院士、加州大學洛杉磯分校教授羅納德·卡巴克表示，學術界對GLUT1的結構研究已有半個世紀之久，從某種程度上說，顏寧“戰勝了過去50年從事其結構研究的所有科學家。”
在憑藉“對包括具有里程碑意義的人源葡萄糖轉運蛋白GLUT1在內的關鍵膜蛋白的結構生物學研究做出突出貢獻”斬獲賽克勒國際生物物理獎後，顏寧的成果在主流媒體上引發了轟動。她看上去變成了一個公眾人物，雖然她本人並不在意，依舊在微博上我行我素、自由自在。
反倒是好友李一諾看不過千篇一律、枯燥的報道，在自己的微信公眾號“奴隸社會”上回憶了兩人的友誼。“好像做科學就得繃著、端著、冷冰冰地嚴肅著，”她在文中寫道，“其實科學家也是人，而且越是優秀的科學家越是有意思的人。”在她的眼中，顏寧的天真純粹一如既往。
此時的李一諾也已經回到國內，她辭去麥肯錫的工作，自願降薪三分之二成為蓋茨基金會北京代表處的首席代表，渴望解決更大的問題。她還在北京創辦了一所小學，致力於為孩子們提供個性化的教育。顏寧為她感到驕傲。這麼多年過去，兩個人同樣都還在追求那點兒“與眾不同”。在長久的友誼中，她們依舊不斷在贏得彼此新的尊重。
無限的秘密
差不多就在顏寧自己的研究取得突破的同一時段，結構生物學領域也正在經歷一場鉅變。2013年起，冷凍電子顯微鏡技術取得了革命性的進步，單顆粒技術使得生物大分子複合體的結構可以直接用冷凍電子顯微鏡進行解析，並且解析度達到了空前的原子級。也就是說，結構生物學家們不用再辛辛苦苦地想辦法獲取結晶了。如果結構生物學是一座山峰，冷凍電子顯微鏡的進步就像是為其建了索道，讓山峰變得更容易攀登。
2015-2017年，顏寧運用冷凍電子顯微鏡技術陸續解析出電壓門控鈉離子通道和鈣離子通道的結構（如下圖）。這些通道控制著神經之間電訊號傳遞、肌肉收縮等一系列重要的生理活動，從理論上說甚至比葡萄糖轉運蛋白更重要，然而顏寧明顯感到了幸福感的下降。雖然它們很重要，獲得的關注度也很高，但是當遊戲變得太簡單時，這對一個受好奇心和成就感驅動的玩家來說就沒那麼好玩了。
顏寧的代表性研究-鈉離子通道（右）和GLUT1效果圖（左）（供圖：顏寧）
2017年，快要步入不惑之年的顏寧離開了工作10年的清華大學，接受了另一所母校普林斯頓大學的邀請。與10多年前回國一樣，這個決定再次引起軒然大波。不過這次那個曾勸她不要太冒險的同事完全理解她的選擇，他們這時已經成為好友，他知道顏寧就是這樣的人。與外界的複雜猜想全然無關，顏寧只是想換一個全新的環境突破自己。
“她想要去檢驗她自己的邊界在什麼地方，”那位好友在一次採訪中說，“這種慾望也是她想要去幹科研這類事情的一個很重要的動力。我覺得這是一個很了不起的出發點。”
做生命科學研究久了，顏寧時常會產生一種卑微感。10歲時，她就曾望著窗外的星空思考人活一世的意義：既然太陽系總有一天會毀滅，不論貧富賢愚，到頭來這一身難逃那一日，那人類熙熙攘攘、利來利往所為何來？這個問題，她至今也沒有確切的答案。生命的出現讓地球上的物質轉換突然加速，創造出地球上原本不存在的大量物質，那麼生命的本質又是什麼？再往下將會怎樣？人類創造了文化、藝術，但從生命的角度來講跟動物並無本質區別。人類發明的機器沒有一種能精巧過我們細胞之中的分子機器。與自然造物相比，人類是很卑微的。
但是沒有關係，對她而言，真正的樂趣在於理解這個世界，在於親自發現某種東西，並讓它為人所共知。知道這個世界還有無限的秘密等待著被發現，她就可以像初中第一次在生物上知道“細胞”的那個時刻一樣，興致勃勃地去探索，去不斷突破。
這是獨屬於科學家的獎賞。
名詞解釋：
1. 葡萄糖是人體能量的主要來源，只有進入細胞當中才能被人體利用。由於葡萄糖親水，而細胞膜是疏水的脂質雙層結構，所以葡萄糖必須要藉助細胞膜上的葡萄糖轉運蛋白（glucose transporters，簡稱GLUT）才能進入細胞，實現人體對葡萄糖的攝入。
人體共有14種葡萄糖轉運蛋白，在這14個GLUTs中， GLUT1、2、3、4這四種蛋白負責最基本的生理功能，研究最廣泛，其中GLUT1因發現最早而得名。GLUT1幾乎存在於人體每一個細胞中，是紅細胞和血腦屏障等上皮細胞的主要葡萄糖轉運蛋白，對於維持血糖濃度的穩定和大腦供能起關鍵作用，與糖尿病、癌症等疾病密切相關。從上世紀80年代起，獲取GLUT1的三維結構就是結構生物學領域最令人期待的突破之一。
2. 對於鈉、鈣等對人體至關重要的離子來說，細胞膜是不可滲透的，必須透過細胞膜上的一類跨膜蛋白才能在進出細胞。電壓門控離子通道（Voltage-Gated Ion Channel）就像是細胞膜上供各種離子透過的大門，它們改變細胞膜上的電位，以此調節通道的開啟或關閉。調節的同時，細胞膜內外兩側會因為離子濃度的改變而產生電訊號，與肌肉收縮、神經訊號傳遞等重要生理活動密切相關。鈉離子通道和鈣離子通道是諸多國際大製藥公司研究的重要靶點，它們的異常會導致諸如痛覺失常、癲癇、心率失常等一系列神經和心血管疾病，其結構為學術界和製藥界共同關注。
