序言 堿基決定一切

話要從一張貓的照片說起。有一次，我在倫敦的英國皇家學(xué)會（Royal Society）參加一個科學(xué)會議。當(dāng)時，我坐在會場的后排。忽然，一只爪子格外大、樣子很可愛的貓吸引了我的視線。這是一只海明威貓。演講者一邊說著，一邊指著他背后的大屏幕上顯示的動物，這種貓有6 趾，是多指畸形動物。據(jù)說，歐內(nèi)斯特 海明威喜歡這種貓，直到今天，它們依然生活在佛羅里達(dá)州的海明威故居里。再看這里……他按了一下電腦，換了一張幻燈片，這張幻燈片上盡是畸形人手的照片，……這些是畸形六指患兒的手。導(dǎo)致這類畸形的是同一種遺傳錯誤。

這些六趾貓和六指人的照片可能會很自然地讓人以為這種畸形是單個基因錯誤所導(dǎo)致的。然而，事實并非如此。導(dǎo)致這種畸形的實際上是DNA 中的一段錯誤區(qū)域，這個區(qū)域發(fā)揮著調(diào)控開關(guān)的功能，在人胚胎或貓胚胎的發(fā)育過程中，它通常會在合適的時間、合適的位置開啟1 個基因，指導(dǎo)人指或貓趾的形成。此外，從分子層面看，這個調(diào)控開關(guān)與其所調(diào)控的基因相距甚遠(yuǎn)。了解了海明威貓及其被損害的調(diào)控開關(guān)，我便思考下面的問題：基因是如何發(fā)揮作用的？作為一名科普作家和科學(xué)節(jié)目主持人，我怎樣才能通過我的工作向大眾解釋基因發(fā)揮作用的原理？

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我與現(xiàn)代遺傳學(xué)的首次真正接觸是在我的中學(xué)時代，這還得感謝那位令人生畏的邁爾斯副校長。他常常怒氣沖沖地穿過學(xué)校的走廊，冷冰冰的目光里透著苛刻和不滿，他還隨意扣留學(xué)生。除了擔(dān)任副校長，他還兼任我們的生物老師。一天，輪到他主持學(xué)校的例會。我們老老實實成群結(jié)隊地走進(jìn)會議大廳，盤腿坐在地板上，盡量避開他的目光。他穿著黑色學(xué)袍走到臺上，長袍在身后像個斗篷一樣飄動著，他手里緊緊攥著的好像是一本雜志，不過那肯定是某種科學(xué)期刊。他站在臺上，情緒激動不已，憤憤地朝我們揮動那本雜志，仿佛那是從男士衛(wèi)生間的水箱后面搜出的一本色情讀物。看看這個吧！他一邊大聲地說著，一邊拍打著布滿了字母A、C、T、G 的一頁紙，那些字母好像在無限地交替排列著。這就像

電話簿一樣！全都是字母。字母，字母，字母。他停頓了一下，喘了口氣接著說，這就是現(xiàn)在的生物學(xué)。

邁爾斯先生當(dāng)時可能以為ACTG 是一個由4 個字母組成的詞。然而近年來，基因領(lǐng)域的術(shù)語已經(jīng)頗為常見�；�因就是你的DNA中決定你的眼睛藍(lán)、肚子大或者頭發(fā)卷的那些成分。報紙上說，基因控制著我們患癌癥、心臟病、酗酒及老年癡呆癥等疾病的風(fēng)險�；�1000 美元就可以在數(shù)日內(nèi)測出你自己的基因組序列，測序結(jié)果會被妥善地存儲到一個優(yōu)盤里交給你。遺傳知識有力量拯救我們有些藥物是針對腫瘤中的錯誤基因進(jìn)行治療的，基因治療領(lǐng)域的一些新近的研究成果能夠使盲人重見光明。我們可以在地球上看似無盡的生命變體中追溯顯而易見的基因發(fā)展軌跡歸根結(jié)底，進(jìn)化只是遺傳物質(zhì)隨時間發(fā)展的結(jié)果。

今天，我們愉快地談?wù)撝�在我們的基因中的一切，從歌唱天賦到危及生命的癌癥都是我們談?wù)摰脑掝}。我的母親對家族史非常癡迷，認(rèn)為我或者我的姐妹在性格上的方方面面幾乎都能追溯到我們早已作古的祖先那里，他們有可能是虔誠的傳教士，也有可能是郁郁寡歡的酒鬼。（這兩種性格特質(zhì)我竟然都具備。謝謝你，媽媽。）科普作家興致盎然地描述基因組一個生物體所攜帶的一套完整的DNA 序列將其比喻為生命的藍(lán)圖，類似于計算機(jī)的程序或建筑師的設(shè)計圖。DNA 的雙螺旋結(jié)構(gòu)已經(jīng)成為一種文化符號，甚至連一些廣告也將其用作科學(xué)的代名詞。雖然遺傳學(xué)術(shù)語已經(jīng)滲入到公眾的意識中，但是真正了解基因及其功能的人卻少之又少。

大多數(shù)生物學(xué)教材把基因定義為特定的DNA字母鏈即叫作堿基的化學(xué)物質(zhì)所有的生命體都包含4 種堿基：A（adenine， 腺嘌呤）、C（cytosine， 胞嘧啶）、G（guanine， 鳥嘌呤）和T（thymine，胸腺嘧啶）。這些字母的具體排列順序編碼成為指令，指導(dǎo)身體里的細(xì)胞制造出各種各樣的分子，這就像不同的食譜指導(dǎo)人做蛋糕、餡餅或者燉菜一樣。

不幸的是，我們不能簡單地把我們的基因組看成具有生命的張三或者李四。隨著技術(shù)的發(fā)展，科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)了更多隱藏在我們的細(xì)胞內(nèi)部的秘密，基因開始變得深不可測。在你的身體里，幾乎每一個細(xì)胞中都包裹著2 米多長的DNA 長鏈，這個長鏈上布滿了成千上萬的基因，而這些基因需要在合適的時間、合適的位置被開啟或關(guān)閉。根據(jù)我們現(xiàn)在的了解，基因組可不像一套裝訂整齊的食譜，而是像一個動態(tài)的螺旋狀的圖書館，里面有很多生物學(xué)讀者和作者在忙忙碌碌。書上的內(nèi)容被不停地復(fù)制，不停地修改，有時甚至?xí)�被徹底損壞。每一本書上都寫滿了注釋，還有成千上萬頁的內(nèi)容看上去簡直就是廢話。面對這個圖書館的編目系統(tǒng)，即使是世界上至為能干的圖書管理員也會感到崩潰。然而，就是在這樣的混沌中，我們創(chuàng)造著生命。

起初，當(dāng)一個幸運(yùn)的精子進(jìn)入一個卵子內(nèi)，基因活動所演繹的復(fù)雜的生物芭蕾舞便創(chuàng)造出生命，使我們從一個細(xì)胞發(fā)育成一個嬰兒。復(fù)雜的結(jié)構(gòu)由此形成了：彎彎曲曲的血管，布滿褶皺的大腦，形似鳥兒的小小骨架。在這個過程中，每一種細(xì)胞都發(fā)揮了自身的專長。皮膚細(xì)胞發(fā)展成結(jié)實而平整的皮膚，把肉體包裹起來；腦細(xì)胞之間通過微小的突觸傳遞腦電波。這一切都是由基因來控制的。然而基因是如何做到這些的？基因究竟是怎樣發(fā)揮功能的？

為了尋找答案，我以面談和電話溝通的形式訪問了近年來世界各地工作在遺傳學(xué)前沿的一些研究者。我的訪問名單并不是通過某種特別高明的方法來篩選制定的。在這些受訪者中，有一些是我以前做科研工作時就認(rèn)識的，有一些是別人推薦給我的，還有一些是因為他們發(fā)表的言論或著作引起了我的興趣，于是我決定去會一會他們。他們的故事并不會都在這本書中呈現(xiàn)，但每一個與我交談過的人都以某種方式影響了我的思想。我很感謝他們花時間慷慨地與我分享了他們的學(xué)術(shù)成果，還陪我喝了咖啡。真是喝了很多咖啡。

除了與每個人談?wù)撍麄兊难芯恐�外，在每次采訪結(jié)束時，我都會提出同一個問題：你覺得什么是怪異的？科學(xué)的歷史告訴我們，今日無法解釋的怪異現(xiàn)象是明日革命性的突破。在梳理眼前知識的同時，我也想展望一下未來的路徑。當(dāng)我開始提筆寫這本書的時候，我以為自己知之甚廣。畢竟我花了許多年時間來研究遺傳學(xué)，在實驗室里工作，潛心研究基因轉(zhuǎn)錄和翻譯的過程。然而，當(dāng)我開始與這些人交談，閱讀他們的研究成果，繼而思考這些內(nèi)容，我先前的想法就像任性的小貓一樣飛身離我而去。出乎意料的是，關(guān)于我們的基因，可以確定的內(nèi)容遠(yuǎn)遠(yuǎn)少于許多人預(yù)想的數(shù)量，而未解之謎的數(shù)量則大大超出了許多人的想象。

在此書中，我嘗試把我從各處汲取的理念匯集在一起。這絕非一本艱深的遺傳學(xué)教科書，相反，這本書中充滿了故事，講述你、你的基因以及基因組是如何發(fā)揮作用創(chuàng)造出生命的傳奇。希望你會喜歡這本書。