第1章
初来美国，计划赶不上变化
刚离开印度的时候，我一心想要成为理论物理学家。当时我19岁，刚从巴罗达大学（Baroda University）毕业。当时的常规路线是留下来在印度拿到硕士学位然后出国申请博士，但是我想马上去美国，越快越好。对我而言，美国不仅遍布机会，而且还盛产像理查德·费曼（Richard Feynman）这样的理性英雄，他著名的《物理学讲义》早已纳入我的本科课程中。另外，我的父母当时也在美国，我的父亲在伊利诺伊大学香槟分校做短期学术休假。
去美国是我最后一刻的决定，所以事先也没有考美国研究生院要求的GRE（留学研究生入学考试）考试，因而大部分学校根本不会考虑我的申请。伊利诺伊大学的物理系一开始决定接收我，但是当研究生院发现我只有19岁的时候，他们说我最多能以拥有两年学分的本科生身份入学。印度的中产阶级家庭当时是不可能负担在美的学费和生活费用的。与此同时，巴罗达大学院长给我看了一封俄亥俄大学的信，信上希望院长能让申请研究生的学生了解他们系的项目。我从没听说过俄亥俄大学，但是申请项目上说这个系有一台IBM system/360电脑以及一台范德格拉夫加速器，这个系的教授们都是从最好的大学毕业的。这样的条件对我而言足够好了。他们取消了常规的GRE考试要求，而且给了我奖学金赞助。战战兢兢地在孟买的美国领事馆面试之后，我顺利拿到了学生签证，买了去往希望之地的机票。
一考完期末考试，我就逃离了印度的高温热浪，飞往美国。我感冒发烧，而这航程简直没完没了，中转贝鲁特、日内瓦、巴黎、伦敦，最后才到了纽约。之后我上了去往芝加哥的飞机，又搭了短途飞机才终于抵达香槟—厄巴纳。1971年5月17日的晚上，当我走出机舱踏在停机坪上的时候，我感受到了平生从未经历过的刺骨之冷。
融入美国的大学生活一下子给我很强的文化冲击。印度的大学生活特别平淡，学生们穿着保守、埋头学习，大部分学生都像我一样还跟父母生活在一起。约会，特别是婚前性行为都极其罕见。刚来的时候，我就是个剃着平头、戴着塑料粗黑框眼镜、穿着大两号橙色仿麂皮鞋的书呆子，而1971年的美国仍是60年代的延续。美国学生看起来像是完全不同的物种：男生穿着破洞牛仔裤，留着比女生还长的头发，而女生们则身着热裤、吊带衫，跟我熟知的印度女人相比简直像没穿衣服。当时全美国的大学校园充斥着反对越战的抗议活动。一个下午，出于好奇心和同情心，我参加了一次和平运动。我在人群中显得那么格格不入，随后我发现了两个站在后面的年纪略长的男人，他们跟我一样也剃着短发，穿着便宜的涤纶裤和涤纶衬衫。我走了过去，亲切地搭讪，而他们的回应生硬得令人怀疑。直到后来我才知道他们是FBI探员，是来盯梢反战的闹事分子的。
整个夏天我都在伊利诺伊大学上课，补一些之前在巴罗达没学过的内容。夏天末，我和父母还有妹妹一起开车来到了雅典（Athens），这座大学城风景优美，山峦起伏，位于俄亥俄州的南部，之后几年这里就是我的家了。首要的问题是先得找到一个住处。靠着助教的收入来源过活，而我又吃素，所以我想最好能租一个小的公寓，这样我可以自己做饭。我们寻遍报纸上的租赁广告也没找到合适的。其中一次，一个女房主说有一间公寓有空，但当我们过了几分钟去看的时候，她说这间屋子“刚刚被租出去了”。那是我在美国第一次遭遇种族歧视。因为那个周末没找到公寓，我就只能签了学生宿舍，第一年就是靠着吃自助餐厅里的芝士三明治过活的。
虽然在学生宿舍吃饭不方便，但是它的好处是让我迅速交到了一大群朋友，从而避免了一个人的孤独感或者像很多外国学生一样聚成小团体。我的舍友们帮助我迅速地融入了美国大学生活。第一个周六，我们一起去看了橄榄球比赛，啦啦队、乐队和吵闹的广播声交织而成的盛况好像淹没了比赛本身。
住在宿舍还有一个好处，就是离物理系很近，有几个同届的博士生住在邻近的宿舍，方便我们组织学习小组，一起适应研究生生活。物理博士生通常花费一到两年的时间上专业课，通过综合考试之后才开始学术研究。尽管我完成了专业课，综合考试的笔试部分也没有遇到太多问题，但是口试部分让我第一次隐隐感觉我好像没有那么想成为物理学家。当我被问到我最近读过哪些物理学的新奇发现的时候，我一个也答不上来，最后在逼问之下我才说出了一个我认为有趣的领域。教授们还是让我通过了考试，我决定师从著名的凝聚态理论物理学家田中寅泰（Tomoyasu Tanaka）。那个时候，我已经被一些生物问题撩拨了心弦，所以在博士论文提案中我也放进了那些问题。但无论是寅泰还是我都对生物学一无所知，这些提案就成了空中楼阁，很快被我抛在脑后。
图1.1 在俄亥俄大学读物理学博士时期的作者
当我开始进行论文研究的时候，我意识到我都提不出重要的研究问题，更不用说如何解决它们了。更糟的是，我觉得我的研究工作很无趣。我以社交活动作为逃避，参加学校的国际象棋队，跟我的朋友苏蒂尔·凯克（Sudhir Kaicker）一起去爬山，跟另一个朋友托尼·格里马尔蒂（Tony Grimaldi）学习西方古典乐，什么都做，就是自己的研究工作毫无进展。寅泰是个典型的非常礼貌的日本人。他时不时到我的办公室来，小心翼翼地问我工作进展，我就迂回地表示没什么进展。这样的状态持续了好几年。我经常说如果我有这样的研究生，我早就把他们开除了！
命运在我遇到薇拉·罗森伯里（Vera Rosenberry）的时候出现了转机。她刚分居，带着4岁的女儿。我们共同的朋友觉得我俩应该见见面，也许是因为我俩都吃素，这在20世纪70年代的俄亥俄州还是罕事。我并不知道我们的第一次见面是被朋友安排的，当时我俩都参加了一个感恩节大聚会。我朋友见我毫无反应，决定再推我一把，于是请我去了一个除我们之外只有另外一对情侣的晚餐聚会。薇拉的聪明和古典美十分动人，但当时我想我根本配不上她，而她也不会对我有兴趣。于是我给她介绍我的另一个朋友，请他一起来和薇拉还有她的女儿谭雅（Tanya）吃饭。我拉着谭雅一起玩，制造机会让我的朋友和薇拉单独聊天。我的朋友后来跟我说，她感兴趣的是我而不是他，更重要的是，她看你跟她女儿相处得这么好对你更有兴趣了。我的迟钝让这段关系的开始有点笨拙，但是我们进展神速，在她正式离婚之后不到一年时间我们就火速结婚了。在23岁的时候，我成了已婚、有着5岁继女的父亲。
婚姻让我端正自己的心思在自己的事业上。薇拉还想要一个孩子，而我面对需要养家的责任却不知道自己下一步该干什么。毫无疑问，如果我继续留在物理学界，下半辈子我会在枯燥的计算中做点小发现，而不会给学科带来什么实质上的进展。另一方面，生物学正在经历物理学20世纪初期那种翻天覆地的变化。由解析脱氧核糖核酸（DNA）结构开始的分子生物学革命性的发展势头十分坚挺。对于困惑了我们几个世纪的决定生物学过程的分子基础，那时候我们刚刚开始有了深入的了解。几乎每一期的《科学美国人》杂志都会报道生物学领域的新突破，看上去好像是我这样的凡人也能做出的成就。但我的问题是我只知道最基础的生物学知识，完全不了解生物研究是如何开展的。所以在我完成物理学博士学位之前，我就做出了一个艰难的决定，从零开始，再读一个生物学的博士，因为我心中的杰出科学家，马克斯·佩鲁茨（Max Perutz）、弗朗西·克里克（Francis Crick）、马克斯·戴尔布鲁克（Max Delbrück）也选择了相同的转行道路。
我给好几个一流大学写了申请，但是很多学校不愿意招收已经有一个博士学位的人再读研究生院。两封回复信让我印象深刻。第一封来自耶鲁大学的富兰克林·哈钦逊（Franklin Hutchinson）教授，他非常友好地回复说，他们不能招我做博士生，但是他会把我的简历发给其他教授们，看看有没有人有兴趣雇我做博士后。两名教授愿意招我：唐·恩格尔曼（Don Engelman）以及现在想来显得有点滑稽的汤姆·斯泰兹。我回信感谢了他们，并且说我没有足够的生物学背景，做不了博士后，我想先接受一些正规训练。与哈钦逊回信相对的另一个极端来自加州理工的詹姆斯·博纳（James Bonner）。在我的申请中，我写道我只有23岁，再上一个博士也足够年轻。博纳对于我鼓吹自己的年龄嗤之以鼻，他强调他自己拿到博士学位的时候也只有23岁，在他们家看来已经算晚的了。他还说我提到的那些研究领域，类似异构体、膜蛋白、神经生物学，毫无新意，因为这些都是当时生物学最热门的领域。如果我想在那里工作的话，他写道，我必须先展示出我在这些领域很有竞争力，而加州理工是绝对不会招收我做学生的。我怀疑他从未读过《第二十二条军规》[1]。幸运的是加州大学圣迭戈分校的丹·林兹利（Dan Lindsley）愿意收我做生物系的博士生，并且提供奖学金。更幸运的是，薇拉和谭雅非常愿意搬去加州，也不在乎一个博士生的微薄津贴以及刚诞生的婴儿——更要命的是连车都没有。
当时我东拼西凑写了篇勉强能交差的博士论文。我的儿子拉曼（Raman）在我博士答辩前的一个月降生了。几个星期后，我和一个朋友开了一辆装满行李的莱德卡车从俄亥俄开往加州。薇拉、我们的孩子和岳母一周以后坐了飞机赶来。1976年的秋天，入住妥帖之后，我迫不及待地开始了学业。
生物学给我的第一个冲击就是你需要记住那么多的事实。研究生的导论课程全是一堆我听不懂的行业术语。为了跟上进度，我选了很多本科生的遗传学、生物化学和细胞生物学课程。另外，第一年的研究生还需要做实验室轮转学习，所有美国研究生在决定选择一个实验室做博士论文之前都会先进行为期6个星期的短项目。我对实验室的工作一窍不通，因为之前的物理学研究完全是理论工作。这一点我在米尔顿·赛尔（Milton Saier）的实验室做短期实习时体现得淋漓尽致。这个实验室研究细菌对于糖分的摄取。其中一个实验需要在细菌培养基里于初始时间加入一定量的放射性葡萄糖，在之后的不同时间测量有多少葡萄糖进入了细菌体内。要加入的葡萄糖量比我之前称量过的任何体积都要小得多——大概只需要20微升（比一茶匙的百分之一还少）。如何测量这么小的体积？我问道。培训我的技术员很开心地给我展示一种叫作移液器（Pipetman）的工具。它就是一根管子，上面的活塞可以调节高度，以精确抽取液体。她展示了如何调节刻度盘定量，如何提取正确的液体量，最后要多按一下上面的按钮保证所有的液体都已打出。就是这么用，她说。我拿起移液器就戳到了放射性葡萄糖溶液里面，她惊呼，“天啊，你在干什么啊？要用吸头！”移液器太常用了，她忘了告诉我移液器头上要装上一次性的塑料吸头以防止接触样品导致的污染。
带着一个小孩和一个婴儿生活并不利于学习一个新领域。不过，特别幸运的是薇拉可以在家工作，她当时开始投身儿童插画师的工作。她负担了几乎所有的育儿和家事，让我可以专心学业。第一年结束后，我很乐观地认为我掌握了足够的生物学背景，也有了较全面的实验室经历。第二年的时候，我开始跟着毛利西欧·蒙塔尔（Mauricio Montal）工作，当时他正在研究膜蛋白，这种蛋白使离子得以通过包裹一切细胞的薄脂质层。当时我并不知道我不会在他的实验室待很久，偶然的机会，我将会再次搬迁，横穿美国，开始研究生命体中最古老也是最核心的分子。