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(guó)皇家學(xué)會(huì)（Royal Society）參加一個(gè)科學(xué)會(huì)議。當(dāng)時(shí)，我坐在會(huì)場(chǎng)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(dòng)物，這種貓有6 趾，是多指畸形動(dòng)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(cuò)誤。

這些六趾貓和六指人的照片可能會(huì)很自然地讓人以為這種畸形是單個(gè)基因錯(cuò)誤所導(dǎo)致的。然而，事實(shí)并非如此。導(dǎo)致這種畸形的實(shí)際上是DNA 中的一段錯(cuò)誤區(qū)域，這個(gè)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(huì)在合適的時(shí)間、合適的位置開啟1 個(gè)基因，指導(dǎo)人指或貓趾的形成。此外，從分子層面看，這個(gè)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？

*** ***

我與現(xiàn)代遺傳學(xué)的首次真正接觸是在我的中學(xué)時(shí)代，這還得感謝那位令人生畏的邁爾斯副校長(zhǎng)。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(zhǎng)，他還兼任我們的生物老師。一天，輪到他主持學(xué)校的例會(huì)。我們老老實(shí)實(shí)成群結(jié)隊(duì)地走進(jìn)會(huì)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(tái)上，長(zhǎng)袍在身后像個(gè)斗篷一樣飄動(dòng)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(tái)上，情緒激動(dòng)不已，憤憤地朝我們揮動(dòng)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�？纯催@個(gè)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(shí)可能以為ACTG 是一個(gè)由4 個(gè)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(bào)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(xiǎn)�；�1000 美元就可以在數(shù)日內(nèi)測(cè)出你自己的基因組序列，測(cè)序結(jié)果會(huì)被妥善地存儲(chǔ)到一個(gè)優(yōu)盤里交給你。遺傳知識(shí)有力量拯救我們有些藥物是針對(duì)腫瘤中的錯(cuò)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(shí)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(duì)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?cè)缫炎鞴诺淖嫦饶抢铮�他們有可能是虔誠(chéng)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(gè)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(jì)算機(jī)的程序或建筑師的設(shè)計(jì)圖。DNA 的雙螺旋結(jié)構(gòu)已經(jīng)成為一種文化符號(hào)，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(shí)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(jiǎn)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(cè)。在你的身體里，幾乎每一個(gè)細(xì)胞中都包裹著2 米多長(zhǎng)的DNA 長(zhǎng)鏈，這個(gè)長(zhǎng)鏈上布滿了成千上萬的基因，而這些基因需要在合適的時(shí)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(gè)動(dòng)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(shí)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(jiǎn)直就是廢話。面對(duì)這個(gè)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(huì)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(gè)幸運(yùn)的精子進(jìn)入一個(gè)卵子內(nèi)，基因活動(dòng)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(gè)細(xì)胞發(fā)育成一個(gè)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(gè)過程中，每一種細(xì)胞都發(fā)揮了自身的專長(zhǎng)。皮膚細(xì)胞發(fā)展成結(jié)實(shí)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(shí)就認(rèn)識(shí)的，有一些是別人推薦給我的，還有一些是因?yàn)樗麄儼l(fā)表的言論或著作引起了我的興趣，于是我決定去會(huì)一會(huì)他們。他們的故事并不會(huì)都在這本書中呈現(xiàn)，但每一個(gè)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(shí)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(gè)人談?wù)撍麄兊难芯恐�外，在每次采訪結(jié)束時(shí)，我都會(huì)提出同一個(gè)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(shí)的同時(shí)，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(shí)候，我以為自己知之甚廣。畢竟我花了許多年時(shí)間來研究遺傳學(xué)，在實(shí)驗(yàn)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(huì)喜歡這本書。