上帝的手术刀Epub+Pdf+Mobi+Txt+Azw3 下载在线阅读

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内容简介

《上帝的手术刀》一书主题聚焦于21世纪生命科学领域最为热门的基因编辑技术，可以说是国内第一本系统讲述基因编辑技术这一革命性研究进展的大众科普读物，给很多人带去了对新技术和人类未来世界的想象。

这本书从孟德尔神父的“豌豆实验”入手，用跌宕起伏、起承转合的文学讲述手法，在全书中埋下层层伏笔，抖出一个又一个重磅包袱，将基因科学的发展简史向读者娓娓道来，宛如一位智者在科学之树下摇着扇子讲故事。

其内容之深入浅出、讲述手法之驾轻就熟，令人手不释卷。

新版《上帝的手术刀》在首版基础上新增内容近20%，王立铭教授精挑细选了诸多最新进展和典型案例，为读者悉心梳理了自首版上市以来基因编辑领域的三大重要变化基因编辑技术的持续进化、基因编辑技术的应用场景不断拓宽、基因编辑技术的监管日趋完善和成熟，将帮助广大读者持续追踪与探索这一具有极大发展潜力的热门领域。

作者简介

王立铭教授以一贯通俗易懂、趣味十足的写作风格，将复杂的基因科学知识用浅显生动的语言讲述出来。阅读这本书，读者可以亲身感受基因科学的冲击和神奇，同时还可以获得对现实生活的启发。

所有对基因科学感到好奇及想要了解病毒会怎样影响我们未来生活的人，都可以在这本书中有所斩获。

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部分试读：

在中东、黄河两岸以及中美洲的丛林里，通过对遗传现象的理解和利用，我们的祖先选择和驯化了籽粒更饱满、发芽和成熟时间更统一的小麦和大麦，豆荚永不会爆裂的豌豆和大豆，有着超长纤维的亚麻和棉花，还有绵羊和鸡、鸭等各种家畜、家禽。人类的文明时代就这样开始了。

因为这些遗传现象，人类祖先得以告别随遇而安的狩猎采集生活定居下来，靠用心侍弄作物和家畜过活。

也因为这些遗传现象，人类祖先可以生产出多余的粮食养活神父、僧侣、战士，可以组织并建立复杂的政府机构和地域广阔的国家，建造辉煌的神庙和宫殿，并最终孕育出神迹般的现代人类社会。

但是遗传的本质究竟是什么呢？
为什么是“种瓜得瓜，种豆得豆”“老鼠的儿子会打洞”呢？
反过来看，如果遗传的力量是如此强大，为什么我们仍然可以在自然界中看到各种各样的变异现象呢？
为什么生长在中东新月沃地的野生小麦，数百万年来遵循着成熟即脱落的繁衍规则，却还是能偶然产生麦穗不会脱落的后代，而这种奇特性状又可以稳定地遗传下去？
为什么经过一代代的筛选后，长得像狗尾巴草一样的野生玉米会变成今天穗壮粒满的模样(见图1-2)？

最早从理性高度思考遗传现象本质的，是同样生活在地中海边的古希腊人。

在古希腊哲学家德谟克利特和希波克拉底看来，遗传现象必然有着现实的物质基础，不需要用虚无缥缈的神祇来解释。在他们的认知里，遗传的本质取决于一种叫作“泛生子”(pangene)的微小颗粒。

这种肉眼不可见的颗粒在先辈的体内无处不在，忠实记录了先辈从形态到性格的各种性状，并且会在交配后转移到下一代体内。以泛生子颗粒承载的信息为蓝图，后代得以表现出对先辈们的忠实模仿。

必须承认，泛生子这一概念的提出，其实并没有解决任何实际问题。换句话说，这只是把人们习以为常的遗传现象用一个听起来晦涩难懂的名词概括出来而已。

但是，这个从现象到概念的抽象过程绝非毫无用处。至少，借用这个概念，人们可以把许多看起来很不一样的现象联系起来。

例如，无性生殖——大多数微小的细菌和真菌能够一分为二，产生两个子代

有性生殖——雌雄家畜交配后会生出一群嗷嗷待哺的小崽儿

甚至还包括果树的嫁接——为什么果树嫁接后的果实会带有接穗(用来嫁接的枝条或嫩芽)和砧木(用来承接接穗的树木)的共同特征，不就是因为泛生子颗粒能够从砧木毫无障碍地传递到接穗里面去，和接穗的泛生子合二为一！因此，这个生命力顽强的概念从古希腊时期一直流传到了近代。

甚至在19世纪中期，在达尔文创立进化论，为地球生命和人类的起源找到科学解释的时候，他仍然借用泛生子这一概念作为自然选择理论的遗传基础。

在达尔文看来，一个生物个体的所有器官、组织乃至细胞，都拥有自己专属的泛生子颗粒。

手的泛生子记录着手掌大小、宽窄、掌纹乃至毛发的生长位置，眼睛的泛生子当然少不了记录眼睛的大小、虹膜的颜色、视力的好坏，等等。

在交配过程中，来自父母双方的泛生子融合在一起，共同决定了子代五花八门的遗传性状，就像红、蓝墨水混合以后产生的紫色液体，仍旧带着红色和蓝色的印迹(见图1-3)。

更要紧的是，泛生子携带的生命蓝图一旦出错，就会导致后代遗传性状的“突变”，而这些突变，就是进化论中自然选择和适者生存的物质基础。正是因为有突变，一代代生物个体才会具有微小但能够稳定遗传的差异，而这些遗传差异影响着生物个体在环境中生存和繁衍的能力，并最终导致适者生存。

就像许多读者早在中学时期就耳熟能详的那样，进化论在创立后遭到了猛烈攻击。特别在宗教界人士和虔诚的信徒们看来，该学说亵渎了人类万物之灵的神圣性，也把传说中按照自己模样造人的上帝置于可有可无的尴尬地位。

牛津主教塞缪尔·威尔伯福斯(Samuel Wilberforce)的那个著名问题——“尊敬的赫胥黎先生，你是否愿意承认自己的祖父或祖母是猿猴变来的”，还被引入中小学教科书。

但很少有人知道的是，进化论同样遭遇了严肃的科学批评。

热力学创始人之一、物理学家开尔文勋爵(Lord Kelvin)当时估算出地球的年龄至多不会超过一亿年(当然，后来人们意识到地球的年龄远大于此)，而这点时间远远不够积累出进化论所需要的五花八门的遗传变异。

古生物学家们对此发出了诘难，按照进化论，地球上必然存在过许许多多物种之间的中间形态，但是它们的化石又在哪里呢？
(2)有一个批评可能是最致命的，因为它声称发现了进化论和融合遗传理论的深刻矛盾，换句话说就是，达尔文辛辛苦苦为进化论找到的遗传基础，可能根本不支持进化论本身！

这一批评来自苏格兰工程师、爱丁堡大学教授亨利·弗莱明·詹金(Henry Fleeming Jenkin)。

他评论说，按照达尔文的进化论，生物的遗传物质需要经历漫长、微小的突变过程，才能产生足够显著的性状变化，最终造就地球上五花八门的物种(见图1-4)。

打个比方，有一头小猪，今天替换鼻子，明天替换尾巴，如果在这个过程中不考虑小猪的感受，几个月后，我们就能把它变成一头小牛。如果泛生子融合理论是正确的，那么任何生物个体中出现的微小的遗传变异，都会在交配繁衍的过程中湮灭。

就像一滴墨汁滴入一大杯牛奶，黑色很快会消失不见一样。

我们立刻可以看出，小猪变小牛和墨汁滴入牛奶，是完全无法相容的两套理论。如果自然选择理论是正确的，就像在说一滴墨汁——不管多么微小，都可以让整杯牛奶变黑

而如果泛生子融合理论是正确的，那么小猪根本不会失去任何原有的特征，因为所有微小的遗传变异都会像牛奶里的一滴墨汁一样，会被毫不留情地稀释，甚至消失。

达尔文也许并没有多么严肃地看待詹金的辩驳。数年后，达尔文出版了他的另一本巨著《人类的由来和性选择》，正式把人类从伊甸园中开除，成为猿猴们的近亲，他的依据仍然是进化论。

而达尔文和詹金都不知道的是，就在他们为泛生子融合理论反复辩驳的同时，在数百千米之外的一座不起眼的修道院里，人类的目光已经穿透纷繁壮美的地球生命，第一次看到了遗传的真正秘密。

遗传的秘密隐藏在黑暗之中。

上帝说，请让豌豆开花结果。于是一切有了光明。

种豌豆的神父

除了抽象的哲学思辨——想想德谟克利特、希波克拉底和达尔文——以外，世界各地的农牧民们也在自觉或不自觉间探究着遗传的秘密。

当然，其中的缘由是很朴素的。

农民和牧民们担心的问题也许只是，怎样才能培育出更符合人类需要的植物或动物？
如果发现了有益于人类的生物性状，怎样保证这些性状能稳定存在下去并为人类所用？
一个很经典的例子是达尔文曾经在自己的《物种起源》中讨论过的“安康羊”(见图1-5)。

1791年，美国马萨诸塞州的一位牧民偶然在自家的羊圈里发现了一只腿短、跳跃能力极差的小羊。这只小羊立刻被用来繁育更多的后代，因为它的后代根本无法翻过低矮的羊圈，这使得羊群管理变得方便了许多。

当然了，农牧民们还有一些在技术层面上更复杂的目标，例如怎样把不同的优良性状整合起来。

显然，这里的“优良”一词仍然仅对人类适用，对于动植物而言就不一定是什么好事了，比如短腿的安康羊和麦穗不会自动脱落的小麦。

以另一种重要的驯化动物——家猪为例，脂肪含量比野猪高、体型比野猪小、圈养在一起也从不打架斗殴的家猪是远古农民梦寐以求之物。而繁育出这样的猪并不容易。

农民们经常会发现，试图把几种优良性状集中起来的尝试往往以失败告终，而成功一般只会在漫长的等待和无数次的失败中偶然且随机地出现。

打个比方吧。假设农民手中现在有了两种差强人意的家猪一种肥肉较多，但脾气暴躁，不易于集中饲养，我们叫它“肉猪”

一种脾气倒是不错，可惜骨瘦如柴，我们叫它“乖猪”。

如果他们要驯化出肉多又乖的“完美”家猪，一个简单的思路就是，选一头公肉猪，一头母乖猪(当然也可以选公乖猪和母肉猪)，让它们交配产崽。

按照泛生子融合理论，子代岂不是应该同时具备来自父母的两种优良性状？
然而现实往往是，生出来的小猪有很高概率不会是又肉又乖，反而连原本的“肉/乖”性状也会不太显著。

更令人失望的是，可能还会有一些小猪融合了两种较差的性状，变得又瘦又暴躁。因此，往往需要反复多次的交配繁殖，农民们才能得到真正融合了两种优良性状的小猪

为此他们通常需要很长的时间，才能找到把这两种生物性状稳定遗传下去的小猪，真正开始他们繁育“肉+乖”猪的伟大事业(见图1-6)。

为什么有的性状能够稳定遗传，而有的出现了一次就消失不见了呢？
为什么有的性状看起来黑白分明，有的却会出现各种复杂的颜色变化？
为了搞清楚遗传的秘密，1854年，一位瘦削的中年神父在奥地利的圣托马斯修道院的后院种下了一批豌豆。这位神父的名字叫格雷戈尔·孟德尔(Gregor Mendel)。

那个时候，我们故事的第一位主角达尔文早就结束了随“贝格尔号”军舰的环球旅行(见图1-7)。

他从非洲、美洲、大洋洲和太平洋小岛上采集的无数珍奇标本早已让他作为博物学家享誉天下。

旅途中，达尔文曾在厄瓜多尔以西的加拉帕戈斯群岛短暂停留了一个月。

在那里，达尔文看到了许多让他困惑不已的现象。一些体型不大、毛色暗淡的小鸟(这些鸟后来以“达尔文地雀”为名名垂史册)吸引了他的注意。这些小鸟分属十几个物种，嘴巴形态不一，有的很圆钝，有的较尖锐，而其他性状都非常接近，这暗示它们有着很近的亲缘关系。

所以，达尔文自然而然地设想，这些小鸟应该有着共同的祖先，在漫长的世代繁衍中逐渐出现了各种遗传变异，影响了鸟嘴的形状，进而进化成了不同的物种。这个现象对于笃信《圣经》的达尔文来说意味着一次重大危机，因为按照《圣经》所言，地球上所有物种都是上帝在创世纪的几天里创造的，是一成不变的。《圣经》并没有给地球生物的任何细微变化留出空间，更不用说全新物种的出现了。

可能正是基于这样的观察和思考，达尔文在结束旅行后的20余年里离群索居，直到1859年出版了那本震惊世界的《物种起源》。

而作为我们故事的第二位主角，孟德尔神父的目标远没有达尔文那么宏大(见图1-8)。和我们刚刚提及的农牧民一样，他大概仅仅希望从自己的豌豆田里，看看能否发现遗传的秘密。

就像我们刚刚说过的，生物的性状究竟是按照什么样的规律遗传下去的，为什么有时稳定，有时多变，有时黑白分明，有时又呈现出黑白之间的各种灰色地带呢？