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目次

書摘/試閱

洞悉遺傳學的發展脈絡,探索生物技術時代的困境與突破!
從神話傳說到基因編輯,有趣的案例+精妙的敘述,一本書解決你關於遺傳學的所有疑問,生物技術時代不可或缺的科普手冊。


遺傳學起源於什麼時候?
基因的真正功能是什麼?
轉基因作物與食物有什麼益處與危害?
基因治療如何幫助我們治癒疾病?
現代遺傳學技術給人類帶來了哪些倫理挑戰?
……
從人類祖先馴化動植物到克隆羊多利的誕生,所有這些問題的答案,你都可以從本書中找到。《人人都該懂的遺傳學》這本書將遺傳學置於人類文化的更廣闊的背景中,證明了科學是如何與文明攜手發展的。
《人人都該懂的遺傳學》屬於湛廬文化重磅推出的“新核心素養”系列圖書之一。本系列圖書致力於推廣通識閱讀,擴展讀者的閱讀面,培養批判性思考的能力。其中涵蓋了哲學、心理學、法律、藝術、物理學、生物科技等諸多人文科學和自然科學的知識,其中《人人都該懂的遺傳學》涵蓋了遺傳學的發展脈絡、關鍵節點及相關倫理學討論,讓你一本書瞭解遺傳學的“前世今生”。

伯頓·格特曼
華盛頓州立大學名譽教授。

安東尼·格裡菲斯
加拿大英屬哥倫比亞大學教授。

戴維·鈴木
加拿大英屬哥倫比亞大學名譽教授。

塔拉·卡利斯
任教于哈佛大學,是社會與科學問題方面的專家。

這本書真正有趣的地方在於,它向讀者著重介紹了遺傳學中的一些基礎概念的社會背景和歷史背景。總而言之,這是一本值得強烈推薦的遺傳學普及讀物。
——《選擇》雜誌

●拓展知識廣度與深度,培養批判性思考能力,通識讀本“新核心素養”系列重磅推出!
現代大學的學術分科太過專門,知識被嚴重割裂,於是通識教育與通識閱讀應運而生。本書系目的在於讓讀者對不同的學科有所認識,能將不同的知識融會貫通,培養獨立思考能力,成為一個兼備人文素養與科學素養的全面發展的人。
●探究與生活息息相關的遺傳學新發展,一本書讀懂遺傳學的起源、發展及術突破。
《人人都該懂的遺傳學》一書為讀者介紹了遺傳學的起源、研究對象、關鍵突破與倫理困境等,譯文流暢、通俗易懂,書中更是夾雜著種種有趣又有料的精彩案例,是一本“值得強烈推薦的普及讀物”!

01遺傳學的過去、現在和將來
尋找秩序和意義的原動力
現代科學的面貌
最好的時代:理解、漸進、眾志成城
02從神話傳說到現代科學
人類對遺傳學的原始興趣
為每一個有用的物種指定一個保護神
可遺傳的血統和“社會階層”
孩子是怎麼來的?
03什麼是遺傳
細胞的結構
生物的結構
生物生長與合成

蛋白質
04遺傳學中的重大發展突破
孟德爾的發現
家族譜系圖
血型研究
測交與概率
親子鑒定
05遺傳與生殖
細胞與生殖
有絲分裂與細胞週期
核型
減數分裂
遺傳因子在哪裡
性染色體
染色體不分離與疾病
基因決定罪犯?
掌握嬰兒性別的渴望
06遺傳與健康
基因與代謝性疾病
“一個基因,一個酶”假說
“優型學”療法
苯丙酮尿症的飲食控制
治療鐮刀型貧血症的化學手段
07發現DNA
細菌
病毒
噬菌體
赫爾希-蔡斯實驗
雙螺旋模型假設
驗證DNA的結構
半保留複製與叉狀結構
08遺傳與基因的結構
基因的排列
基因內交叉互換
噬菌體
基因的線性結構
基因的最新定義與互補測定
DNA測序
DNA的結構分析與作圖
09破譯遺傳密碼
蛋白質如何合成
RNA分子
轉錄
翻譯
三堿基對應一個密碼子
基因與蛋白質的共線性關係
終止密碼子
密碼子的通用性
10細菌世界的遺傳
細菌突變體
大腸桿菌的性別
質粒
溶原現象
以病毒為媒介的基因轉移
細菌轉導
如何誘導培養細菌 
11基因調節與發育
細菌的基因調控
真核細胞的基因調節
真核生物發育的一般模式
調控發育的時序性
調控基因的空間性
胚胎發育中的系列事件與相關基因
12操縱DNA
重組DNA與限制性內切酶
單獨的克隆片段
轉基因生物
基因治療
基因組學
13遺傳學應用引發的爭議
對重組DNA研究的監管
轉基因技術帶來的兩難境地
用技術標準衡量遺傳學新技術
反對轉基因生物的聲音
轉基因食物會不會對人類健康造成危害
轉基因物種對環境的潛在危害
轉基因是一項極度非自然的技術
遺傳學家的責任
14遺傳學中的突變
無法預測的突變
人類中的突變
輻射
突變並不一定是壞事
DNA中的自修復系統
輻射對遺傳的影響
染色體畸變
人類染色體的畸變
15進化遺傳學
物種同源性與性狀的代際累積
進化的三大過程
群體遺傳學
從非洲走向世界
詞匯表
人類對遺傳學的原始興趣
在歷史中追尋人類關注遺傳學的早期證據時,我們發現即便是舊石器時代的人類也基本領會了生殖的規律。以遠古壁畫上對人類和動物交配與繁育行為的刻畫為例,這些壁畫往往有兩個方面的作用。一方面,它們以一種交感巫術A式的方式承載著古人對自身和馴養物多子多孫的希冀;另一方面,這些壁畫同時能用以告知孩子們人類和他們賴以生存的動物的長相、生命週期和生活習慣。這些壁畫表明,古人在雕刻、繪畫或書寫其傳說和神話時,已經對遺傳學的原理有了懵懂的認識。當初古人在創造那些源遠流長的神話時,已經懂得通過精心選擇公母種的品相來改善動植物的某一性狀。這些故事作為記錄新發現的載體,反映了人們的這種領悟,為遺傳學歷史提供了重要的線索。
神話有一條定律:諸神萬世難逃紅塵百態,嬉笑怒駡皆是人間煙火。古時候的神話是對侵略、遷徙、朝代更替、接納異教團體和社會改革等事件的誇張簡述。當麵包傳入希臘時(在那之前人們只知道豆子、罌粟子、橡子和水仙根),德墨忒耳(Demeter)和特裡普托勒摩斯(Triptolemus)的故事就對其進行了神化;在威爾士,同樣的事件催生了古老的白人神話(TheOldWhiteOne)——一位女神帶著穀物、蜜蜂和自己的孩子周遊全國;在農業方面,養豬和養蜂是被同一批新石器時代的入侵者教給原住民的。除此之外,還有神化釀酒法的傳說。
古人對生殖和遺傳關注的廣泛度和深度可以從一些主流文化提出的觀點中見識到,古人馴化動植物的理念就是一個典型的例子。在農業和養殖技術出現後,人們的目光轉移到了自己的繁衍上。神話中詳盡闡述了諸如嬰兒怎樣誕生、其性別如何決定等問題,讓我們來簡單看一看早期的一些解答。
為每一個有用的物種指定一個保護神
在眾多的繪畫、雕刻作品和神話故事中,古人記載了各種可以利用的農作物和牲畜,以及它們的出現對社會的影響。每當馴化一種有價值的動物或植物後,人們通常會指定一位神來代表或守護它。通過用祭品敬拜神或平息神的怒火,人們就可以借由這位神明左右無常的自然,同時這也表現出人們對相應植物或動物的感恩和依賴之情。為每一種植物和動物指定的保護神,對於創造它們的文化有著重要的象徵意義。
古埃及的相關範例更為豐富。人們把對其十分重要的麥子和葡萄的培育歸功於大神奧西爾(Ousir)。在古埃及神話中,奧西爾的降臨是為了教授庶民如何用犁耕地、播種、收割莊稼,他還讓人們嘗到了麵包、葡萄酒和啤酒的美味。英俊的奧西爾是一位特別善良的神,性格溫和、歌聲迷人,從埃及出發走遍世界,傳播耕種技術並催生文明,就像史前的蘋果佬約翰尼(JohnnyAppleseed)A。奧西爾的妹妹兼妻子伊西斯(Isis)教會了埃及婦女把穀物磨成粉,還有用亞麻紡線織衣。女性可能是歷史上最早的耕種者,在男性忙著用更原始、低產而不穩定的方法獲得食物和衣著時,是她們馴化了可食用植物與小型動物,如山羊和綿羊。在伊西斯-奧西爾神話的那個時代,社會上開始出現約定俗成、按部就班的馴化方法,而這些神話故事的細緻程度也顯示了古埃及人探索和利用植物的超高水準。
有一些動物在伊西斯-奧西爾神話當中起到了很關鍵的作用,尤其是牛。我們很難確定牛是什麼時候被馴化的,最早的洞穴壁畫表明,家牛來自三個祖先種:歐洲的兩種野牛(Bosprimogenius和Boslongifrons)與出自印度和非洲的肩峰牛(Bosindicus)。人們在阿特拉斯山發現的新石器時代的藝術作品描繪了溫順的牛任由繩子牽著走的樣子。在伊西斯-奧西爾神話形成之前,古埃及人就完成了對牛的馴化,因為伊西斯是和她的聖寵奶牛聯繫在一起的,所以伊西斯和奶牛女神哈索爾(Hathor)常被混淆。
牛的馴化過程一定是漫長而又艱辛的,因為原品種的野牛體形龐大、性情兇猛。人們可能先是把野牛抓起來關進結實的畜欄裡,通過一代又一代的人工選育,某些性狀逐漸得到積累和改良,直到新品種誕生。也許挑選宗教祭品的做法加速了馴化過程,把最大、最凶、最顯眼的動物個體獻祭給神明,就等同於留下了較小、較溫順的個體來繁衍後代,於是野性就逐漸地從群體中被移除了。也許人們最開始是在無意識中馴化牛的,後來才意識到不管是擠奶還是放牧,溫順的牛都要省心得多,隨後才發展成進一步的、有意識的馴化。
馴養得來的、聽話而多產的牲畜對古代社會意義非凡,以至於公獸和母獸都被人們與神聯繫起來。神話故事中常有牧師促進馴養方法優化的記載。每當一種經馴化的動物(牛、奶牛、貓或狗)成為一位神的聖寵,古埃及人就要學習新的遺傳學知識,用以選擇、培育帶有特定標記的動物來接續神殿中的神獸。舉個例子,人們認為孟菲斯的諸神之一——蔔塔(Ptah),曾讓一頭處子之身的母牛懷孕,母牛產下了小黑牛哈比(Hapi),或稱埃比斯(Apis,希臘語)。卜塔的化身哈比被供養在孟菲斯的蔔塔神廟中。這頭牛死後,牧師就要找到它的繼任者,這可不是隨隨便便哪頭牛犢都可以的。哈比必須是黑色,而且在額頭上要有一個白色三角,在背部、身體右側和舌頭上各有一道白色花紋,分別代表禿鷲、新月和聖甲蟲,它尾巴上的毛必須分兩岔。為保證總有一頭合適的牛來代替將死的哈比,牧師們會讓較有希望的公牛和母牛配對繁殖來生育一定數量帶白花紋的黑牛。神殿院子裡進行的每一個實驗都讓牧師們獲得了更多選育的道理,於是關於生殖和遺傳的認識開始快速增長。如此一來,培育牛獲得了人們的崇拜,而後者又刺激了實驗的進行。
其他文明的神話故事中也有關於培育植物和養殖動物的記載。西亞人在古希臘時代之前就明白兩性和生殖之間的關係;巴比倫人和亞述人在公元前5000年就知道棗椰樹分雌雄株;公元前1790—公元前1750年的漢謨拉比時代(Hammurabi)之前就有人在做人工授粉。在亞述巴尼拔時代(Ashurbanipal,公元前870年)的許多浮雕中,牧師們戴著面具、插著翅膀以代表長翅膀的精靈,他們用松果蘸取金色袋子中的雄株的花粉授給雌株的花。顯然他們是認識到了植物有雌雄之分,需要授精才能繁衍。人工授粉的做法促成了許多棗椰新品種的培育,到現在為止,被命名的品種已經超過了5000種。
5000年前的古中國人憑藉遺傳學知識培育了漂亮的玫瑰。種植玫瑰曾十分盛行,以至於漢朝皇帝不得不毀掉很多花圃來為食品生產騰出土地。兩個中國的玫瑰變種——月季和薔薇,直到18世紀、19世紀才傳入西方。但克諾索斯(Knossos)的濕壁畫表明,公元前1600年的克裡特人(Crete)也培育過玫瑰;1000年之後,兩種新玫瑰——法國薔薇(Rasagallica)和大馬士革玫瑰(Rosadamascena)出現在了埃及的繪畫作品和織物上。從古至今都有人培養變種玫瑰,比如邁達斯
(Midas)國王的花園裡生長著60瓣的玫瑰花。
有關農業的神是希臘、羅馬神話中最早出現的。之後,隨著馴化的普及,文明之間的衝突變得更加頻繁,於是原先的神當中有許多都被替換成了不那麼和藹的神。希臘神潘留存了下來,他有著半人半羊的形態,是牧羊人和羊群的守護神。傳說他可以讓綿羊和山羊多產,還因此在人們心中留下了一個頑皮的形象。潘因為把農耕文明帶入希臘而受人尊敬,據說他還會教授人們養蜂與培養橄欖和葡萄。
希臘神話中隨處可見的遺傳學創造力反映了當時社會對生殖的理解程度。希臘人懂得每種生物都是純育的——只生育與自身相似的後代,還有動物個體會表現出父母雙方的特徵。然而,就像後來的許多文化一樣,古希臘人不明白物種間的生殖隔離,還把一些不尋常的動物(如長頸鹿)當作不同物種間交配產出的後代(如花豹和鴕鳥)。這種認知反映在了神的宗譜中。為了解釋人羊嵌合的潘,人們就說是阿卡迪亞(Arcadian)中的神赫爾墨斯(Hermes)以雄山羊的形態接近珀涅羅珀(Penelope)並與其交配。與之相似的還有邁諾斯(Minos)的妻子帕西法厄(Pasiphaë),據說她與一頭公牛交配生下了有名的彌諾陶洛斯(Minotaur)——半人半牛的克諾索斯迷宮怪獸。
神話告訴我們,像山羊和牛一樣,馬在古希臘早期就被養做家用。在荷馬創作《伊利亞特》(Iliad)的公元前900年,動物養殖在人們的日常生活中就已經相當重要了,書中對特洛伊人埃涅阿斯(Aeneas)繁育的某個品種的馬有一段這樣的描述:
它們源於萬能的宙斯為回報特洛斯(Tros)之子伽倪墨得斯(Ganymedes)而賜予他的同一群馬,它們是全世界最好的馬。後來安喀塞斯(Anchises)王子在沒有拉俄墨冬(Laomedon)的准許下偷偷地用母馬與它們交配,在他自己的馬廄裡產下六匹小馬駒。他留下四
匹自己飼養,將另外兩匹贈送給埃涅阿斯做戰馬。如果能抓住它們,我們應當非常自豪。
在約公元前100年的古羅馬時期,維吉爾(Virgil)搞清了培育馬和牛的原理並留下了這條箴言:
正當牲畜年輕力壯時,放開公獸讓它們儘早交配,一代一代,如此反復。
英格蘭石灰岩壁上獨特的古代雕刻同樣提及了馬的重要作用。
從這些出自不同文明的神話故事中可以看出,理解動植物生殖規律對文明的崛起和神話的起源起著至關重要的作用。神話是對古代知識詩意的、富有想像力的渲染,它把原始的科學認識和歷史傳說創造性地融合到了一起,使得知識更有條理,也為早期人類在已知事物和未知事物間找到了平衡。當這些文明進一步發展,像亞裡士多德這樣的思想家便開始區分事實與想像,於是科學逐漸從迷信中脫出身來。最初人們對遺傳學的闡釋離科學十萬八千里,但是它們讓人相信遺傳學是有規律可循的,如果不然,人們哪裡能有如此持之以恆的興趣和熱情去探索後來的那些規律呢。

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