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《海明威的猫：基因是如何运作的》是一本欢快好读的基因入门书。 大文豪海明威在1935年时养了一只叫“白雪”的猫，它是一只罕见的六趾猫。它的后代也有着相似的六趾，而且目前仍然悠游自在地生活在海明威故居，吸引着大量好奇的游人。科学家们也注意到这种有着大爪子的猫，并且弄清楚了这种多趾现象的成因——基因的“调控开关”。这个开关遥控着一段基因，而这个开关比生成脚趾的基因小得多，它把科学家引入更微观的基因世界。 如果你问科学家近来在基因世界找到了什么，答案很可能是：更多的困惑，更多的发现。 “根据孟德尔的理论，这是不可能发生的！”生物学家米诺在看到自己的实验结果时，难掩自己的惊讶和困惑，继而投入新的探索。我们课本上曾经言之凿凿的科学结论，背后浮现出越来越多的亟待解开的谜团。后天形成的特征竟然会遗传给下一代？洋葱的DNA数量比人类多5倍，这多出的DNA有何用处？人类单性生殖为什么是不现实的？ 在基因研究中，旧的标杆已然松动，新的标杆尚未确立，《海明威的猫》带你来到新突破降临的节点。作者阿尼从英国广播公司BBC科学节目主持人化身为背包客，走访世界各地的诺贝尔生理学奖得主、前沿科学家们，聊了聊基因的新发现。这是一部充满幽默对话的书，他们边开脑洞边调侃，从电子游戏聊到发育过程，从菜谱聊到DNA结构，从逛酒吧聊到蛋白质组合……就这样拼出基因科学的新版图，这或许也是通往未来新发现的地图。 作者简介
[英] 凯特·阿尼（Kat Arney） 科学家、科普作家，也是BBC两档科学节目的主持人。她于2002年获得剑桥大学遗传学方向的博士学位，2004年加入英国癌症研究所，现为自由作家。阿尼致力于科学技术的普及工作，尤其是鼓励女性对于科学的关注和参与。她为《科学》杂志撰稿，还有大量科普作品发表于《连线》《卫报》等主流媒体。她还有一个身份是竖琴演奏家。现居英国伦敦。
序言碱基决定一切 话要从一张猫的照片说起。有一次，我在伦敦的英国皇家学会（Royal Society）参加一个科学会议。当时，我坐在会场的后排。忽然，一只爪子格外大、样子很可爱的猫吸引了我的视线。“这是一只海明威猫。”演讲者一边说着，一边指着他背后的大屏幕上显示的动物，“这种猫有6 趾，是多指畸形动物。据说，欧内斯特·海明威喜欢这种猫，直到今天，它们依然生活在佛罗里达州的海明威故居里。再看这里……”他按了一下电脑，换了一张幻灯片，这张幻灯片上尽是畸形人手的照片，“……这些是畸形六指患儿的手。导致这类畸形的是同一种遗传错误。” 这些六趾猫和六指人的照片可能会很自然地让人以为这种畸形是单个基因错误所导致的。然而，事实并非如此。导致这种畸形的实际上是DNA 中的一段错误区域，这个区域发挥着调控开关的功能，在人胚胎或猫胚胎的发育过程中，它通常会在合适的时间、合适的位置开启1 个基因，指导人指或猫趾的形成。此外，从分子层面看，这个调控开关与其所调控的基因相距甚远。了解了海明威猫及其被损害的调控开关，我便思考下面的问题：基因是如何发挥作用的？作为一名科普作家和科学节目主持人，我怎样才能通过我的工作向大众解释基因发挥作用的原理？ *** *** 我与现代遗传学的首次真正接触是在我的中学时代，这还得感谢那位令人生畏的迈尔斯副校长。他常常怒气冲冲地穿过学校的走廊，冷冰冰的目光里透着苛刻和不满，他还随意扣留学生。除了担任副校长，他还兼任我们的生物老师。一天，轮到他主持学校的例会。我们老老实实成群结队地走进会议大厅，盘腿坐在地板上，尽量避开他的目光。他穿着黑色学袍走到台上，长袍在身后像个斗篷一样飘动着，他手里紧紧攥着的好像是一本杂志，不过那肯定是某种科学期刊。他站在台上，情绪激动不已，愤愤地朝我们挥动那本杂志，仿佛那是从男士卫生间的水箱后面搜出的一本色情读物。“看看这个吧！”他一边大声地说着，一边拍打着布满了字母A、C、T、G 的一页纸，那些字母好像在无限地交替排列着。“这就像 电话簿一样！全都是字母。字母，字母，字母。”他停顿了一下，喘了口气接着说，“这就是现在的生物学。” 迈尔斯先生当时可能以为ACTG 是一个由4 个字母组成的词。然而近年来，基因领域的术语已经颇为常见。基因就是你的DNA中决定你的眼睛蓝、肚子大或者头发卷的那些成分。报纸上说，基因控制着我们患癌症、心脏病、酗酒及老年痴呆症等疾病的风险。花1000 美元就可以在数日内测出你自己的基因组序列，测序结果会被妥善地存储到一个优盘里交给你。遗传知识有力量拯救我们——有些药物是针对肿瘤中的错误基因进行治疗的，基因治疗领域的一些新近的研究成果能够使盲人重见光明。我们可以在地球上看似无尽的生命变体中追溯显而易见的基因发展轨迹——归根结底，进化只是遗传物质随时间发展的结果。 今天，我们愉快地谈论着“在我们的基因中”的一切，从歌唱天赋到危及生命的癌症都是我们谈论的话题。我的母亲对家族史非常痴迷，认为我或者我的姐妹在性格上的方方面面几乎都能追溯到我们早已作古的祖先那里，他们有可能是虔诚的传教士，也有可能是郁郁寡欢的酒鬼。（这两种性格特质我竟然都具备。谢谢你，妈妈。）科普作家兴致盎然地描述基因组——一个生物体所携带的一套完整的DNA 序列——将其比喻为生命的蓝图，类似于计算机的程序或建筑师的设计图。DNA 的双螺旋结构已经成为一种文化符号，甚至连一些广告也将其用作科学的代名词。虽然遗传学术语已经渗入到公众的意识中，但是真正了解基因及其功能的人却少之又少。 大多数生物学教材把基因定义为特定的DNA“字母”链——即叫作碱基的化学物质——所有的生命体都包含4 种碱基：A（adenine，腺嘌呤）、C（cytosine，胞嘧啶）、G（guanine，鸟嘌呤）和T（thymine，胸腺嘧啶）。这些字母的具体排列顺序编码成为指令，指导身体里的细胞制造出各种各样的分子，这就像不同的食谱指导人做蛋糕、馅饼或者炖菜一样。 不幸的是，我们不能简单地把我们的基因组看成具有生命的张三或者李四。随着技术的发展，科学家们发现了更多隐藏在我们的细胞内部的秘密，基因开始变得深不可测。在你的身体里，几乎每一个细胞中都包裹着2 米多长的DNA 长链，这个长链上布满了成千上万的基因，而这些基因需要在合适的时间、合适的位置被开启或关闭。根据我们现在的了解，基因组可不像一套装订整齐的食谱，而是像一个动态的螺旋状的图书馆，里面有很多生物学读者和作者在忙忙碌碌。书上的内容被不停地复制，不停地修改，有时甚至会被彻底损坏。每一本书上都写满了注释，还有成千上万页的内容看上去简直就是废话。面对这个图书馆的编目系统，即使是世界上至为能干的图书管理员也会感到崩溃。然而，就是在这样的混沌中，我们创造着生命。 起初，当一个幸运的精子进入一个卵子内，基因活动所演绎的复杂的生物芭蕾舞便创造出生命，使我们从一个细胞发育成一个婴儿。复杂的结构由此形成了：弯弯曲曲的血管，布满褶皱的大脑，形似鸟儿的小小骨架。在这个过程中，每一种细胞都发挥了自身的专长。皮肤细胞发展成结实而平整的皮肤，把肉体包裹起来；脑细胞之间通过微小的突触传递脑电波。这一切都是由基因来控制的。然而基因是如何做到这些的？基因究竟是怎样发挥功能的？ 为了寻找答案，我以面谈和电话沟通的形式访问了近年来世界各地工作在遗传学前沿的一些研究者。我的访问名单并不是通过某种特别高明的方法来筛选制定的。在这些受访者中，有一些是我以前做科研工作时就认识的，有一些是别人推荐给我的，还有一些是因为他们发表的言论或著作引起了我的兴趣，于是我决定去会一会他们。他们的故事并不会都在这本书中呈现，但每一个与我交谈过的人都以某种方式影响了我的思想。我很感谢他们花时间慷慨地与我分享了他们的学术成果，还陪我喝了咖啡。真是喝了很多咖啡。 除了与每个人谈论他们的研究之外，在每次采访结束时，我都会提出同一个问题：“你觉得什么是怪异的？”科学的历史告诉我们，今日无法解释的怪异现象是明日革命性的突破。在梳理眼前知识的同时，我也想展望一下未来的路径。当我开始提笔写这本书的时候，我以为自己知之甚广。毕竟我花了许多年时间来研究遗传学，在实验室里工作，潜心研究基因转录和翻译的过程。然而，当我开始与这些人交谈，阅读他们的研究成果，继而思考这些内容，我先前的想法就像任性的小猫一样飞身离我而去。出乎意料的是，关于我们的基因，可以确定的内容远远少于许多人预想的数量，而未解之谜的数量则大大超出了许多人的想象。 |
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