基因组：生命之书23章

| 译者序 |

在很久以前，人们便习惯于仰望星空，思考我是谁、我从哪里来、要到哪里去的问题。正是这种对宏观世界的探索促进了社会的发展。如今我们已踏上外星球的土地，能用各种理论来解释世间万象，但我们对微观世界的了解并不多，对那些人之所以为人、地球生命如此缤纷的原因的深层次探究才刚刚开始。

达尔文提出演化论，孟德尔重复豌豆实验，摩尔根创立染色体遗传理论，薛定谔出版《生命是什么》，马勒研究人工诱发突变……遗传学研究随着一代代大师的新发现而不断向前发展。直到沃森和克里克发现DNA双螺旋结构，将遗传学的发展推至分子层面，至桑格发明台测序仪并完成噬菌体X174测序，人类才真正掌握了高效探索基因的工具，得以从分子层面了解自己。

作为一名投身生命科学领域二十年的理科生，我对“生命是什么”这个问题的理解是—生命的本质是化学，化学的本质是物理，物理的本质用数学来描述。化学统一在元素上，经典物理统一在原子上，量子物理统一在量子上，而生命统一在DNA（脱氧核糖核酸）上。在我看来，生命正是由一群元素按照经典物理和量子物理的方式组合起来的一个巨大且复杂的系统。

这本书英文原版作者马特·里德利既是一名动物学博士、纽约冷泉港实验室客座教授，也是著名的科普作家。在这本书里，他独辟蹊径，从23对染色体开始，介绍基因在人之所以为人的演化过程中所扮演的角色。在他看来，我们是基因制造的有智能行为的机器，演化是基因间的竞争。

从基因层面理解生命，会带给你很奇妙的体验。用第三视角审视人类这一物种，审视生命的演化，答案往往接近本质。

基因记录历史

人类乐于记录历史，无论是口口相传还是书写立传，这是人类传递生存经验的做法。其他生命没有如人类这般完善的语言和文字系统，但它们的经验另有传递方式。鸟儿懂得季节性迁徙，猪笼草能像动物一样捕杀昆虫，蚂蚁以社会协作的方式同居……科学家研究发现，这些都如同指令一般，镌刻在它们的基因里。

人同样随身携带历史，的染色体中藏着数百万年来的演化历程，甚至包括远古的记忆，那些与微生物交换基因，与鱼类同游海洋，与蕨类争夺阳光的过往，都印刻在基因里。

我们的基因分布在23对染色体上，影响着与我们有关的方方面面。单眼皮还是双眼皮，红头发还是黑头发，蓝眼睛还是棕眼睛……我们的外貌由传承自父母的基因决定。不仅如此，基因甚至还可以直接或间接影响我们后天的生活和行为：酒量、智商、寿命、患抑郁症的可能性、性取向、是否对某种物质过敏等。

人类基因组就是一部用遗传密码写就的人类历史，是一部人类的自传，它从生命诞生之时起，便用“基因语言”记录了人类所经历的世事更迭与沧桑变迁。

基因关联疾病

基因记录人类的历史，包括疾病。人类的构造和使用说明，都藏在基因里。

基因在“遗传”与“变异”的驱动下，在不同的环境变迁下为生命寻找着突破口。通过解读基因组，我们能够更好地了解人类的起源和演化，这将带给我们前所未有的全新体验与认知，也将给人类学、心理学、医学、古生物学等几乎所有学科带来一场崭新的革命。

基因突变是演化的动力，也是疾病的原因。当“变异”让生物更加适应环境时，我们称其为“有益的”，当“变异”导致生物体畸形、残疾甚至死亡时，则称其为“有害的”。这种有害的变异的结果，就是“遗传病”。

人类对于“遗传病”的理解也是随着认知水平的提高而发展的。初，只有可以世代相传的先天性疾病才被认为是“遗传病”（如血友病、白化病、软骨发育不全等），后来，随着对基因等遗传物质研究的深入，即使不能世代相传，但是由于遗传物质发生改变而导致的疾病也被纳入遗传病范畴（如肿瘤等体细胞变异），而从更广的意义上来看，病原微生物等入侵人体导致的疾病也可以看作属于外源遗传物质致病的范畴，因此除创伤、战伤、烧伤、意外事故引起的疾病外，几乎所有疾病都与遗传有关，真正毫无“遗传”因素的疾病反而是凤毛麟角。

本书的英文原版出版于1999年，这一年，人类基因组计划正如火如荼地进行，华大基因也因此诞生。毋庸置疑，人类基因组草图的绘制是21世纪以来重大的科学发现，它不仅解答了诸多长期困扰人类的难题，还提出了很多新的见解，深刻地影响着我们对疾病、寿命、记忆、意识的思考方式。

如今，距离人类基因组计划启动已有30年，我们从基因组的探索中收获颇多，我们能通过基因编辑技术医治疾病，用合成技术创造新的生命，但我们对生命的理解，可能仍处在入门水平。我们无法解释大脑的复杂结构如何形成、如何运行，我们也无法治疗许多疑难杂症，但我们正努力理解大脑，弄清病因。

随着人类基因组计划的开展及测序技术的不断升级，基因检测的成本正以超摩尔定律的速度逐年下降。目前基因检测市场如火如荼，据统计，即使在新冠疫情肆虐的阴霾下，2020年初，全球医疗健康产业总融资额已经超过120亿美元（中国国内同期融资总额超过160亿元人民币）。由于基因测序与疾病诊断、产前筛查、健康管理、用药治疗等精准医学领域息息相关，它俨然已经是串联医疗健康这个千亿美元市场的重要环节。资本的大规模介入不仅加剧了全行业的竞争，也催化了新技术的蓬勃发展。技术的革新转化为成本红利，新技术应用门槛也在不断拉低，终将惠及全民。

同时，基因科技发展也面临一些难题。基因检测是预测患病风险的方式，但目前仍被质疑，因为目前针对遗传病的治疗还没有取得突破性的进展。基因检测还容易被认为会带来基因歧视，基因到底是个人的隐私，还是应该公开的信息，这一点仍是生命伦理所讨论的问题。同时，在一些人看来，人为的基因操作方式是违背自然的，基因工程技术尚未被大众普遍接受。基因科技的普及，还有一段路要走。

基因决定一切？并非如此

基因影响着我们的过去和未来，并不意味着我们赞同基因决定论，事实上，环境发挥着同样重要的作用，后天的影响同样会带来复杂的后果。基因组和环境都在动态变化中，二者对人的思想和行为的塑造也是动态的。如作者所说，人类基因组计划所解读的“生命之书”，只是这本书的一张静态抓拍图而已。或许这就是生命面临的选择和真相—变化是永恒的，不变是暂时的。

达尔文的表兄高尔顿提出人种优化论，而赫胥黎用《美丽新世界》谴责了忽略人的遗传多样性、只用统一的后天方式塑造人的行为和思想的社会，那会是多么荒诞与恐怖。近代，一些欧美发达国家曾经一度禁止心智不全的人生育后代，这无疑是人类文明的一段黑历史。的基因理论罔顾人的主动性，令人只能毫无选择地承受被动的安排。

事实上，如果没有人为的阻碍，那么在基因面前，人并非毫无招架之力。基因会影响我们的性格与思想，但并非全然左右它们，从某种程度上来说，我们的意志是自由的。从基因上来看，每个人都是独一无二的，从思想上来说也是如此。

拥有自由意志的人类，却让这个星球的其他生命愈发不自由。我们改造环境，为满足物质生活和精神享受创造客观条件，却很少顾及其他生命的地球居住权。翻开人类历史，如今我们对于欧洲人攻占美洲，原住民大量死亡的那段故事已经回归了理性思考，可实际上，人类每时每刻都在对其他物种重复着这样的事。为了拓展居住和耕种领地，甚至只是为了贩卖自然资源，我们大肆砍伐森林，捕杀动物，填湖、填海，将原本有着丰富的生物多样性的地球，看作了只有人类一个主人。自然的报复来得同样猛烈，每隔一段时间，传染病便出现一次大爆发，仿佛生态被破坏的地球程序在自检，试图清理运行错误的数据。

是时候重读人的历史，思考生命的本质与意义，重新审视我们和其他生命、地球生态系统的关系，让我们少一点骄矜，多一些谦卑；少一点破坏，多一些和谐。地球不属于人类，所有生命都只是住客。说到底，我们所认识的独特人体也不过是由DNA/RNA编程设计的生态系统而已。

后，在本书宣告完稿之际，特别感谢在此过程中给予我帮助的同事们，尤其是基因组咨询团队的黄辉、翟腾、王惠、崔欢欢、吴静、陈卉爽、王岩岩、傅琴梅、陈冬娜、赵静、李伟等在此过程中所给予的帮助，也感谢夏志、彭智宇、胡宇洁等人在此书的成稿过程中所提出的宝贵意见和建议。有了他们的专业把关，可谓安心矣。

| 前　言 |

当我开始写这本书时，人类基因组仍是一个尚待开发的领域，已经大致定位了约8000个人类基因。我在书中提到了一些很有趣的基因，但是加快解读整个基因组的重任仍有赖于未来。如今，仅在一年多之后，这项庞大的任务便完成了。全世界的科学家已经解密了整个人类基因组，将其内容记录下来，并在互联网上分发给了所有想要查阅的人。现在，你可以从网络下载关于人体如何构建和运作的近乎整部指南。

革新之势一触即发。1998年初，参与由政府资助的“人类基因组计划”的科学家们仍预测，说他们至少还要花费7年的时间才能破译整个人类基因组，那时他们几乎只解读了其中的10%。随后，突然有一个搅局者站了出来。克雷格·文特尔（Craig Venter）是一名浮夸且急躁的科学家，目前在私营部门工作。他宣布，他正在组建一家公司，并将在2001年之前完成这项工作，且费用很低，不到2亿英镑。

文特尔以前曾发出过类似的威胁，并且他有抢先发成果的习惯。1991年，当每个人都说无法做到时，他发明了一种快速找到人类基因的方法。然后在1995年，为了使用一种新的“霰弹法”技术绘制整个细菌基因组图谱，他向政府申请拨款，但被拒绝了。官员们说，这项技术永远行不通。不过，在收到这封信的时候，文特尔的这项工作即将收官。

因而，第三次与文特尔打赌的人还真是糊涂。比赛开始。公立项目进行了重组和重点调整，投入了额外的资金，并设定了一个目标，以试图在2000年6月完成整个基因组的初稿。文特尔很快也设定了同样的截止日期。

2000年6月26日，在白宫的比尔·克林顿总统和在唐宁街的托尼·布莱尔首相联合宣布人类基因组草图完成。因此，这是人类历史上值得载入史册的时刻：在地球生命的长河中，物种首次破解了自身的底层奥义。对于人类基因组而言，这无异于得到了关于人体如何构建和运作的指南。正如我试图在书中所展示的那样，深藏其中的数千个基因和数百万个其他序列构成了哲学奥秘的宝库。多数有关人类基因的研究都是出于迫切需要治愈遗传病和癌症、心脏病等更常见的疾病，这些疾病的起源是由基因促成或加强的。现在我们知道，如果我们不了解癌症基因和抑癌基因在肿瘤发展过程中的作用，那么治愈癌症实际上是不可能的。

然而，相较医学，基因与遗传学的关联更大。正如我试图说明的那样，基因组包含来自遥远过去和不久之前的秘密讯息—从我们成为单细胞生物开始，从我们开始养成诸如奶牛养殖等文化习惯的时候开始。它也包含有关古代哲学难题的线索，尤其是关于我们的行为是不是注定的，以及那是如何实现的，乃至对所谓自由意志的奇异感知。

基因组计划的完成并没有改变这种情况，但它正逐渐为我在本书中所探讨的主题增添更多鲜活的元素。如我所述，我意识到当今世界日新月异。在科学文献之中，有关我的遗传信息正在暴增。那些激动人心的辩论，我略知一二。但是，未来仍然会有许多深刻的洞见。我认为，科学是在探寻新的奥秘，而不是对旧知分门别类。我毫不怀疑，在未来几年中，我们将有惊人的发现。我们次意识到我们对于自身了解得太少。

我无法预见的是，遗传学上的讨论将对公共媒体产生多大程度的影响。随着对转基因生物的激烈争辩，以及对克隆和基因工程日益增多的猜测，公众要求获得发表意见的权利。十分正确的一点是，不只是专家们在参与决策。不过，大多数遗传学家都忙于在实验室中钻研学术，以至于没有时间向公众解释其科学内涵。故而，就由像我这样的评论者来试图将基因的神秘故事用娱乐而非说教的方式传递给大家。

我是一个乐观主义者。从这本书中可以清楚地看出，我认为知识就是力量，而非祸端。对于遗传学知识而言更是如此。次了解癌症的分子本质，诊断和预防阿尔茨海默病，发现人类历史的秘密，重建前寒武纪遍布海洋的生物—这些在我看来，都是极大的福报。的确，遗传学也带来了新的危险和威胁（不平等的保险费、新形式的细菌战、基因工程意料之外的副作用），但其中大多数要么很容易应付，要么太过牵强。因此，我不能接受当下对科学的悲观主义思潮，也无法拥抱这样一个世界观：背向科学，且对新式无知进行无休止的攻击。

万物伊始，沸腾的远古地球海洋中诞生了一个“词”，它携带自身的信息，自我复制，永不停歇。它让大海改变了颜色，让大地充满了绿意，让生命在地球上滋长，在蛮荒的世界上洒下文明的曙光。它就是基因，它塑造了生命，重塑了整个星球，也塑造了我们人类。

基因不仅作用于我们的身体，甚至对于我们的行为、性格、语言结构，乃至社会组织的构成都有着影响。我们的记忆、生活方式、智力水平，甚至道德情操都在一定程度上受着它的影响与束缚。我们的成就、苦难、意识似乎都在为基因所左右。但是我们并不是基因的奴隶，随着人类基因组的破解，生命奥秘的面纱正在一步步为我们揭开。而本书将告诉你我们人类与基因间的故事。
性别、性格、智商、本能
记忆、疾病、自由意志……
我们人类的一切都记载在这本
由23条染色体组成的“天书”上