上帝的手術刀(基因編輯簡史)/生命科學書系 》作者王立銘在書中回顧了100年來科學家如何孜孜 以求遺傳秘密的故事,介紹了目前主流的基因編輯技 術的發展歷史,展望了這一技術的前景,以及在倫理 和道德上的思考。
王立銘,1983年生,浙江大學生命科學研究院教授、研究員、博士生導師。《章魚胺決定饑餓》獲得2015年“菠蘿科學獎”化學獎。名的研究是“果蠅如何找吃的”。2011美國加州理工學院佳論文獎獲得者,2014入選國家“青年千人計劃”。2015年獲得年度“求是杰出青年學者獎”。
贊譽 推薦序一 科學的故事之旅 推薦序二 好科普如清泉 前言 基因編輯:連接歷史和未來 第1章 基因的秘密 達爾文的麻煩 種豌豆的神父 圍獵遺傳因子 雙螺旋 中心法則 第2章 給基因動手術 讓人生病的基因 基因入藥 成也病毒,敗也病毒 絕望后的希望 第3章 黃金手指 “缺啥補啥”遇到的新問題 里德先生的煩惱 基因組手術三件套 20年的獨角戲 第4章 編程時代 開源破牢籠 “神話”蛋白 顛覆和被顛覆 超輕量級選手 看不見硝煙的戰場 第5章 未來,未來的未來 意想不到的突破 基因編輯進化論 未來的未來 未雨綢繆:倫理還是監管 后記 參考文獻 圖片來源
達爾文的麻煩 “遺傳”,聽起來是個人人都能理解的科學名詞 。中國人說“種瓜得瓜,種豆得豆”“老鼠的兒子會 打洞”,英美人說“like fatherlike son'’(有 其父必有其子)。這些俗語里反映的生物代際之間的 相似性,就是遺傳。其實從這幾句俗語就能看出來, 先人們大概早就發現,不管是動物還是植物,不管是 生物的外形、行為,還是性格,這些性狀都能在一代 代的繁衍中頑強地延續和保留下來。
實際上,早在人類文明開始之前,人類就已經充 分——盡管也許是下意識——觀察到了遺傳現象的存 在,甚至已經開始利用遺傳規律改善自己的生活了。
現代人類的祖先可以追本溯源到數百萬年前的非 洲大陸。2015年,古生物學家在東非埃塞俄比亞發現 的下頜骨化石,將人屬生物出現的時間又一次大大前 推至距今280萬年前。在200多萬年的無盡歲月里,先 祖們在非洲大陸上采集植物果實、捕獲動物,過著靠 天吃飯、隨遇而安的日子。人類文明的曙光出現在距 今十幾二十萬年前。那時,現代人的直系祖先——人 屬智人種——出現在非洲大陸,并且很快一批批地走 出非洲,在全世界的各個大陸和主要島嶼上開枝散葉 ,也把采集和狩獵的固有天性帶到了世界各地。在那 個時候,還壓根看不出’。我們這些身材矮小、面相 平凡的先祖會在日后成為整個地球的主宰。
然而,就像突然擁有了某種未知的魔力一般,差 不多從10 000年前開始,在世界各地快樂采集和狩 獵的智人先祖們,幾乎在一眨眼問就改變了賴以生存 的生活方式。這些變化開啟了農業時代,也最終催生 了今天建立在發電機、汽車、互聯網和生物技術基礎 上的全新人類社會。而這一切變化的開端,就是祖先 們對于遺傳規律的利用。
在賈雷德 戴蒙德(Jared Diamond)的名著《 槍炮、病菌與鋼鐵》中對此有著生動詳盡的討論。就 在人類先祖走出非洲的必經之路上,地中海東岸生長 著繁茂的野生小麥,它們的種子富含蛋白質和淀粉。
因此我們不難想象,當生活在中東新月沃地的人類先 祖們在偶然問發現這種植物后,一定會如獲至寶地將 它們作為日常采集和儲藏的對象。對于先祖們來說, 這和他們數百萬年來在非洲大陸進行的日常采集工作 并無分別。 達爾文的麻煩 “遺傳”,聽起來是個人人都能理解的科學名詞 。中國人說“種瓜得瓜,種豆得豆”“老鼠的兒子會 打洞”,英美人說“like fatherlike son'’(有 其父必有其子)。這些俗語里反映的生物代際之間的 相似性,就是遺傳。其實從這幾句俗語就能看出來, 先人們大概早就發現,不管是動物還是植物,不管是 生物的外形、行為,還是性格,這些性狀都能在一代 代的繁衍中頑強地延續和保留下來。
實際上,早在人類文明開始之前,人類就已經充 分——盡管也許是下意識——觀察到了遺傳現象的存 在,甚至已經開始利用遺傳規律改善自己的生活了。
現代人類的祖先可以追本溯源到數百萬年前的非 洲大陸。2015年,古生物學家在東非埃塞俄比亞發現 的下頜骨化石,將人屬生物出現的時間又一次大大前 推至距今280萬年前。在200多萬年的無盡歲月里,先 祖們在非洲大陸上采集植物果實、捕獲動物,過著靠 天吃飯、隨遇而安的日子。人類文明的曙光出現在距 今十幾二十萬年前。那時,現代人的直系祖先——人 屬智人種——出現在非洲大陸,并且很快一批批地走 出非洲,在全世界的各個大陸和主要島嶼上開枝散葉 ,也把采集和狩獵的固有天性帶到了世界各地。在那 個時候,還壓根看不出’。我們這些身材矮小、面相 平凡的先祖會在日后成為整個地球的主宰。
然而,就像突然擁有了某種未知的魔力一般,差 不多從10 000年前開始,在世界各地快樂采集和狩 獵的智人先祖們,幾乎在一眨眼問就改變了賴以生存 的生活方式。這些變化開啟了農業時代,也最終催生 了今天建立在發電機、汽車、互聯網和生物技術基礎 上的全新人類社會。而這一切變化的開端,就是祖先 們對于遺傳規律的利用。
在賈雷德 戴蒙德(Jared Diamond)的名著《 槍炮、病菌與鋼鐵》中對此有著生動詳盡的討論。就 在人類先祖走出非洲的必經之路上,地中海東岸生長 著繁茂的野生小麥,它們的種子富含蛋白質和淀粉。
因此我們不難想象,當生活在中東新月沃地的人類先 祖們在偶然問發現這種植物后,一定會如獲至寶地將 它們作為日常采集和儲藏的對象。對于先祖們來說, 這和他們數百萬年來在非洲大陸進行的日常采集工作 并無分別。
但是如果先祖們想要把這些野生小麥挖出來,栽 培在自己村莊的周圍,為他們提供穩定的食物來源, 就會遇到一些棘手的問題。野生小麥的麥穗會在成熟 后自動從麥稈上脫落,將種子盡力播撒到周圍的泥土 里。這是這些禾本科植物賴以生存繁衍的性狀之一, 但這也使得人類先祖想要大規模收獲小麥種子變得非 常困難。畢竟,總不能24小時到晚盯著快要成熟的麥穗 ,在它們剛要成熟尚未脫落的短暫時間窗口里眼疾手 快地收割吧? 后來,在某個不知名的具體年代,生活在中東地 區的遠古居民們無意間發現了一些偶然出現的遺傳變 異小麥。這些小麥的麥穗即便成熟以后,也不會自動 脫落。我們可以很容易想象,如果這些變異小麥出現 在野外,將注定只有死路一條。因為它們無法通 過脫落的麥穗散播自己的后代。但這些變異植株對于 我們的先祖們來說卻無比珍貴,因為這樣的遺傳突變 小麥會大大方便他們在固定時間大批收割麥穗、儲存 麥粒(見圖1—1)! 更要緊的是,先祖們一定也在無意間發現了遺傳 的秘密——種瓜得瓜,種豆得豆,因此這些仿佛是上 天賜予般的神奇的小麥種子,也將會頑強地保留這種 對人類先祖而言——而不是對小麥自身,極其有利的 性狀。所以我們可以想象,先祖們可能會將這些奇怪 的植物小心移植到村莊周圍,用心呵護,直到收獲第 一批成熟的種子。這些種子將成為下一年擴大種植的 基礎。就這樣,伴隨著一代代人類先祖們的細心發現 、栽培和收獲,符合人類需要的優良性狀被保留了下 來,一直保留到今天。
這些無意間發現的遺傳突變小麥,可能標志著人 類農業社會的開端。
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