我是2002年入学的博士研究生，蔡启瑞先生的关门弟子。那时候蔡先生已经90高龄了，精力还相当充沛，思维敏捷，和老先生相比，我们这些年轻后生，仍自叹不如。2011年春节的摔跤，导致快速衰退，这是未曾料到的。
蔡先生的化学模拟生物固氮项目始于1972年，前期的参加者是万惠霖、黄静伟、周朝晖等，他们相继独立后，又招了我。对于固氮，我主要做质子传递机理的研究。这个题目有一定的难度。蔡先生之前提出了质子传递的双通道模型，要我把两条传递的途径弄清楚。我们设计了一些分子探针，希望在酶催化反应条件，就是在生化条件下来验证我们的机理。本来我们的专业是催化，现在又涉及到探针分子，它属于有机合成，然后又做生化，这些都离我们原来的知识范畴较远。为此，蔡先生请了其他的老师来帮忙，探针分子的合成请了黄培强老师指导，生化的外援主要是中国农业大学的李季伦院士，他是微生物行家，专门提取固氮酶，我的师兄黄静伟也在李先生那边做过实验。

我在李先生实验室进行着酶的提取，和活性测试，主要是把我们的探针分子放到酶里面测它的生物活性。结果不太令人满意。我们使用的是取代法，而不是体外重组，测到过的活性可以翻倍。这个结果还有待于验证。按照我们的预估，其生物活性应该翻好几倍，而不是仅仅一倍而已。

我们讨论过以上实验现象，认为这是因为酶本身很大，如果没有一个口切进去，就没办法取代，也就是说当通道很小时，只有很少一部分进去，导致活性上不去。后来，我们想采用体外重组法，但是国内还没有这方面的技术。
 70年代就有人做体外重组的研究，但是像我们这样做质子传递机理方面的，迄今为止国际上还非常少。

我们要证明质子传递两条通道的假设，就需要把我们自己合成的探针分子装进生物体内，然后测定生物活性。为此，需要把一些酶，比如一些蛋白质提取出来，再放在一起，让它在生物发酵过程中组合在一起，这就是体外重组技术。
 但是，体外重组技术以固氮为对象的还很少，原因就在于蛋白太大了。固氮酶是目前为止金属蛋白酶中最复杂的一个，包含三种类型的金属原子簇，它需要很多的基因，比如 nifE、nifA、nifN，才会有活性，要把每一个都克隆出来的工作量特别大。还有，固氮酶很怕氧，暴露在10ppm的氧气氛下该蛋白酶就会失去活性。我们去李先生那边做的活性最高也就达到一千多一点，现在国外可以做到三千，差距较大。所以，国内这样的水平，很难被高档刊物所接受。

其实，氧量的控制能够达到，倒是各种各样指标的达标并不容易，世界上做得好的也就那么几个实验室，比如，美国的Dean、Rees。弗吉尼亚大学的Dean擅长于研究基因点突变，加州理工学院的Rees主要做蛋白结构，固氮酶的三维结构就是他们确定的。应该说这两个组目前对固氮酶的贡献非常大。还有，确定出来的三维结构是静态的，而生物体不可能固定不动，实际上，酶的作用是一个动态过程，不断变化着，因而，Dean就用基因定点突变技术来研究一些氨基酸的功能，这个很重要，也是我们后来做质子传递的基础。现在固氮机理研究的最大困难仍然在于还没有办法确定氮分子怎样和金属簇，即铁钼辅基进行络合，如何被活化和被还原的，这是研究的核心。合成氨铁催化剂是结构敏感的，需要多个原子簇来络合，双促进合成氨工业催化剂和生物固氮遵循的应该都是同样的模式。现在在固氮酶层面关于氮分子怎样络合和活化的争议比较大。英国有人认为固氮酶里面的一个钼来还原蛋白质，其他人则提出两个铁络合一个氮分子的看法，更多人坚持了多金属原子簇来络合的观点。蔡先生在七十年代就提出多金属原子簇活性中心的观点，那个时候比较不准确，不知道固氮酶的结构。我认为蔡先生关于氮分子必须通过多金属来络合和活化的想法是正确的，这和他六十年代提出的配位催化活化的观点一脉相承。这是因为那么惰性的氮分子用简单的一两个金属来络合和活化可能不够，所以有了后来提出的七核的活性中心模型。1995年庆祝卢老先生80周岁的时候在《Journal of Cluster science》上发表了一篇review，就提出了这个模型。

现在这方面的争议还很大，因为大家都没有确切的实验结果加以证明，所谓单核，双核，多核都是理论计算提供的依据。有时候计算与实际差别还挺大，比如后来测定的固氮酶结构里面含有一个轻质原子，很多人根据理论计算认为它是氮，但是后来证明不是。这是因为分子太复杂，计算就会出偏差。蛋白很大，它的理论计算就出现大的偏差。

我的博士论文的题目是“质子传递的双通道模型”。质子传递的双通道不光在固氮酶里面，在所有的生物体系里面都会存在质子传递现象。要理解酶的机理，动力学方面也要涉及，所以我要对质子传递机理进行研究，除了固氮酶之外，我们的目标自然要扩展到其他的生物体系。

前面说到，要深入进展需要具备体外重组技术，对此，国内没法做。蔡先生有很多想法，由于条件的限制没法进行下去。  我合成了探针分子，做了生化体系活性实验，活性只提高一倍，不够理想。但是我们把双通道的途径，它从哪里开始走，怎么走，如何走到活性中心的，已经指了出来。一些实验事实也证明我们的假设可能是正确的，只是要完全证明它还有很长的路要走。这就是我博士论文的主要工作，后面因条件限制没办法做下去，就卡在这项体外重组技术上。  
 老先生除了学术之外，许多方面也很具特色。

我觉得老先生培养学生的方式应该好好讲一讲。对于培养学生，很多学生都叫老师为老板，而蔡先生对我们的培养是给一个题目，让你充分发挥自己的能动性。他一直跟我说，“我讲的也不一定对哦”。他说不要迷信前人，他们不一定是对的；他说可以提出问题一起讨论。例如，在质子传递的途径上我们也有争论，他认为是这样，有时候我并不同意。对于氨基酸的壁抓质子的争论，到底是不是这边抓一个摆到那边。后来觉得彼此都有一些道理。原因在于固氮酶很复杂，没办法马上断定对与否。如果能做一些氨基酸的定点突变实验将有助于对争论问题的理解，却苦于没有条件。

福州物构所吴新涛院士还在做着化学模拟的研究，比如模拟金属簇。周朝晖老师主要做晶体结构，例如做一个钼的模型，这与固氮酶活性中心的结构差得很远。  做到这里就卡住了。如何再往下推进要看看有没有其他实验室可以合作。我们是化学出身的，对生物对酶不够熟悉，要完整得把它做下来有困难。  还有工业催化氨合成方面的工作，由林敬东、廖老师负责，他们有许多想法。老先生不光有我这个课题，他还有不少想法，包括氨合成、氘的反同位素效应等。  研究生物固氮对氮分子的络合和活化，对非酶氨合成肯定有启示，搞清楚了定能令非酶氨合成取得重大突破，这是基础研究的功用。还有质子的传递问题，它在生物体系里很普遍，如果研究清楚了也很有用。  现在氮分子的活化大家都讲不清楚，只有理论计算。工业规模的氨合成已出现100多年，几年前《Angew Chem Int Ed》上那一篇“A Never Ending Story？”文章，说的是，一百多年的合成氨，至今仍然是一个没有完结的故事，还有很多秘密。生物固氮也一样，到现在更是一个never ending story，远未结束，还有很大的挑战等着大家。
 生物固氮是在常温常压下完成的，工业氨合成却需要高温高压。生物固氮需要传递质子，还要放氢，这个体系很复杂。一般就是反应一下一个质子过来，氮的还原需要8个质子，还需要放出一个氢气，所以固氮酶本身除了固氮以外，还起到放氢酶的作用。老先生的另一个助手周泰锦，就用计算的方法进行着放氢酶的研究。  固氮酶本身除了要把氮还原为氨之外也放氢， 所以从广义上说，固氮酶可以看成氢酶。

蔡先生不会把我们限得很死，不会天天说你必须做这个或怎么样，如果你提一条新的路线，他觉得有道理就会支持你。比如合成探针分子，刚开始给我一条路线说是哪一位老师设计的，但是没做出来；后来我们自己选择了另一条路线就做成了。老先生一看就给以支持，这就是我刚才说的注意发挥学生的能动性，把潜能发挥出来。另外，因为我们还和其他课题组的老师合作，老先生就特别强调团队的作用，要互相尊重，这一点至少重复了五十遍。有时候讲着讲着，他会把话题转向要和谐，要和其他课题组愉快合作，对待成果他一直讲要实事求是。还有，他一再强调从事研究一定要踏实严谨，经常说：“我们的工作成绩只能讲八分的话，不能把话说满，不能拔高”。现在很多文章都不是这样，而是把自己的东西讲得很好。他一再讲对待自己的工作和成果，要客观、中肯地评价自己。我们实验室的确是这样，学生做的结果都要重复好几遍，一些做得不够好的就没有发表，所以，我们出文章的速度显得较慢。我个人认为做得不好的可以发表，但投稿于差的杂志我就没有热情，要求他们做较好较有意义的工作，所以我们数量很少，三年下来也仅发表一篇欧洲化学的论文，其他的大多还压着。

我博士论文期间的工作还希望后续补做一些验证。那些工作要发一篇中文的不会有问题，但太可惜了，如果要发英文稿，就需要更多翔实的数据。所以，我博士论文最主要的工作到现在都没发表，只是分子探针部分发表了，其他的都还在手里。
 大家知道蔡先生八十岁才学电脑，后来用Chemdraw和Hyperchem，比我们都在行，特别是那个Hyperchem用得真好，叫人不得不佩服。他经常讲活到老学到老。八十岁学电脑，画图软件比我们这些年轻人学得还精，用得还好，出乎很多人意料。
 Hyperchem太大了，看蛋白需要把它揪出来，需要花时间和精力，还要有眼神，有一段时间我天天跟他全神贯注于Hyperchem，非常复杂，看得眼睛都花花的。

我的博后也在这边做。自己独立工作之后，就自己开了一部分课题，因为固氮比较难，不新开一些课题难活下去。这是现实的要求，现在就是要求文章，我也只好随大流。
 蔡先生常对我说，只要基本培训过关，以后做什么都不必担心。这个理念很对。不可能说老师培养一个学生，以后所有的学生都做同样的题目，所以我也不断开拓着新课题，目前进展尚可。只要我把蔡先生的治学理念和从事研究的方法传承下来，以后做其他课题也不错。我跟我的学生讲，你们现在做的和我以前做的完全不一样，需要你们发挥自己的潜能和能力，努力去做，努力实现它，可能出很好的结果，当然也可能失败。蔡先生讲过：“在失败的过程中总能找到方向”，这是至理名言。我们实验室也常有题目做不下去的时候，主要目标没有达到，但是能发现一些新的方向就是不错的收获。

蔡先生瞄准的不少是多年的老题目，存在较大争议，由于它很复杂，要一下子攻克它，我认为没那么快。每个人只要做一点，就可以慢慢推向前进，这样就不错了。作为他的学生能够学到他从事研究的方法，自己能够开拓出一些新的方向，也算是成功。
 他从事研究的方法很难用言语具体表述，我跟他快十年了，潜移默化的影响也许更加重要。我们觉得蔡先生很多东西挺平常，没有报道说的那么玄乎

读书的时候，经常中午在老先生家里吃饭，老先生一个星期会来实验室三到四次，主要跟我谈课题。我也经常到他家去，因为他的很多事物是我帮助处理，经常在他家里吃饭。别看老先生学问做得好，生活也料理得不错，会自己做汤，有一次把我留下吃饭，他说没关系我们自己做汤吧，拿点东西放在碗里面，放在微波炉里面煮一煮，五分钟一碗汤就出来啦。现在，我同样经常跟对学生说，真正棒的化学家不光会做化学研究，还要会生活。大家讲起来都是谈老先生的学问，我觉得在生活上也挺有意思。因为我经常在他家吃饭，看他吃的东西很随便，让我这样的客人也很放松。有时一天去几趟，早上去，下午再去，或许晚上还去，边泡茶边聊课题，老先生就是这样。

重复一下，化学模拟和生物固氮是七十年代开始的，到2000年这一段做了不少工作，既发表了文章，也颇多国际交流，在国际上很有影响，提到蔡先生在固氮方面的研究，很多人都知道。国际固氮大会上，做固氮的并不多，比如Orme-Johnson、Hodgson 等 ，他们的工作在国际上影响还是比较大的，跟我们很熟。只是我关于质子传递的课题还没有发表文章。