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『簡體書』基因前传:从孟德尔到双螺旋

書城自編碼: 3326796
分類: 圖書→大陸圖書→自然科學→生物科學
作者: 陈文盛 著
國際書號(ISBN): 9787569925708
出版社: 北京时代华文书局
出版日期: 2019-03-1

頁數/字數: /
書度/開本: 16开 釘裝: 平装

售價:HK$ 77.5

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編輯推薦:
☆一册探索生物科技的简史,一部学习生命新知的佳作!
☆还原发现基因百年之旅,解秘众生之源!
☆从古典遗传学到尖端生物科技,科学家一百年的接力,成就了今天的基因工程、生物科技和分子医学。这一切,无不与我们的生活息息相关!
1. 再现生物学发展历程上出现的耳熟能详的称谓和隐藏其背后的故事:豌豆、果蝇、细菌、噬菌体蛋白质、RNA、DNA、遗传密码
2. 从达尔文、孟德尔到薛定谔、沃森、克里克等35位诺贝尔奖获得者,娓娓道来的几代科学家百年接力的故事曼妙如史诗。
3. 发现基因之路上的酸甜苦辣,照亮后来者前行的道路,启迪思考和增长智慧。
內容簡介:
《基因前传:从孟德尔到双螺旋》从1859年达尔文发表《物种起源》谈起,一直介绍到1967年,阐明了DNA的遗传密码是怎样决定蛋白质氨基酸的排序为止。这其中,重点介绍了孟德尔通过豌豆杂交实验建立遗传原理、荷兰和德国等国家的三位欧洲植物学家通过果蝇突变实验发现连锁遗传、对基因是蛋白质还是DNA引发的争论和探究、双螺旋结构诞生的过程、发现DNA如何编写遗传密码、遗传信息在细胞内的转接等过程。
书中所介绍的都是真实的对遗传科学探究的历史故事,在阅读娓娓道来的字句时,能够感受到智慧的灵光充盈心窍,从而追随着历史的时空幻化着吞吐万象的神奇。本书还对志于从事遗传学研究的人,具有极大的启发性,且能极大地提升对科学研究的兴趣。
關於作者:
陈文盛
台湾桃园人,从小热爱文学、艺术和科学;台湾东海大学生物系毕业后,就读于美国得克萨斯大学达拉斯分校,并获得分子生物学博士学位;毕业后曾任职于汎球药理研究所,后担任台湾阳明大学遗传所及生命科学系教授;1998年出版自传《线索:一位本土科学家的心路历程》,陈述自己对细菌染色体研究的一段历史。
目錄
推荐序
为什么要再探孟德尔之梦?
见证分子遗传学的荣光
从求知、求真到人性
自序
为什么比什么重要
楔 子 酒馆中的狂言
第1章 鸽子与豌豆
达尔文是自然学家,着重于观察和归纳,孟德尔受的训练则是比较严谨的物理和数学。孟德尔用豌豆实验建立
起的遗传原理,大力支持了达尔文提出的进化论。
第2章 果蝇与霉菌
白眼突变果蝇的实验结果,扎扎实实支持着孟德尔的遗传论,还因此发现了连锁遗传!以X射线诱发的红面包
霉营养需求突变株,联结生化与遗传学,成为快速方便的实验材料。
第3章 量子与基因
薛定谔引用德尔布吕克的模型,从量子力学的角度讨论基因为何物、如何储藏大量信息。物理学家领
略了到遗传学的物理意义,遗传学的诡异更使他们兴奋不已。
第4章 噬菌体与吃角子老虎机
细菌对于噬菌体的抗性,是突变还是适应?关键在于有没有基因参与, 以及发生的时机。赌场里吃角子老虎机的中奖率,刚好给了卢里亚实验灵感。
第5章 灰姑娘与果汁机
基因是蛋白质还是DNA?蛋白质多彩多姿,DNA就像灰姑娘般被冷落了。利用果汁机阻断噬菌体感染的一个简单实验,竟然帮助DNA翻身!
第6章 铁丝与纸板
根据X射线绕射DNA类晶体所得到的数据及理论的演算,科学家用纸板和铁丝构筑了立体的分子模型。双螺旋结构就此诞生。
?第7章 毛毛虫与蝴蝶
沃森与克里克最担心的是DNA结构会很无聊,没想到他们看到美丽高雅的双螺旋,其中隐藏着达尔文和孟德尔追寻的秘密。他们寻找毛毛虫,却发现了蝴蝶。
第8章 罗塞塔石碑与纸牌屋
DNA的碱基序列如何编写遗传密码?罗塞塔石碑式的策略太费时。钻石密码、三角密码、无逗点密码这些理论模型十分美妙,却都是弱不禁风的纸牌屋。
第9章 琥珀与乳糖
噬菌体的遗传解析揭示碱基序列的交换,琥珀突变帮助DNA和蛋白质共线性的建立。细菌先消耗葡萄糖再利用乳糖的现象,隐藏着基因的调控机制。
第10章 糖水与指甲
双股的DNA如何复制?利用同位素标记是个可行的方法,但要怎么观察到结果?指甲的密度应该接近DNA,先剪一片指甲丢进糖水里试试看。
第11章 信使与转接器
一定有某种物质,把遗传信息从细胞核带到细胞质中的核糖体。RNA是最可能的信使。现在还缺一个可接特定氨基酸的转接器,而20种氨基酸至少要有20种转接器!
第12章 滤纸与密码
遗传密码的密码子显然是三联体。但是氨基酸和密码子之间如何配对?理论空谈没有用,只能依靠实验室里的试管、酶和滤纸,按部就班一一解出来。
后记
附录
发现基因的百年历史与后续的里程碑
內容試閱
为什么比什么重要
1953年夏天,美国长岛冷泉港实验室的第18届定量生物学研讨会具有特别的历史意义。会场的聚光灯聚在DNA身上。沃森(James
Watson)在大会演讲,讲他和克里克(Francis Crick)刚发现不久的DNA双螺旋模型。
这是双螺旋首次公开露脸。在另一场演讲中,赫尔希(Alfred Hershey)发表了他们著名的果汁机实验。
生物学的学生们应该都读过赫尔希和他的助理蔡斯(Martha Chase)做的果汁机实验。他们用T2噬菌体(感染细菌的病毒)进行实验。他们想问的是:DNA或者蛋白质是遗传物质吗?一般的教科书告诉我们:赫尔希和蔡斯用放射性的硫标示噬菌体的蛋白质,用放射性的磷标示噬菌体的DNA;他们发现T2感染大肠杆菌的时候,进入细菌的是放射性的磷(DNA),没有放射性的硫(蛋白质),所以赫尔希和蔡斯证明了基因是DNA。
事实是这样吗?显然不是。如果我们置身于1953年的这场大会,我们会听到赫尔希说:我个人的猜测是,DNA不会被证实是遗传专一性的独特决定者。他不确定遗传物质就是DNA。
如果我们再阅读他们九个月前发表的论文,就会看到文中如此说:感染?的时候,大部分噬菌体的硫留在细胞表面,大部分噬菌体的磷进入细胞。注意,文章只说大部分的硫留在表面,和大部分的磷进入细胞。可是大部分的教科书都说硫全部留在外头,磷全部进入,所以DNA是遗传物质。
这篇论文发表前八年(1944年),美国洛克菲勒研究所埃弗里(OswaldAvery)医生的实验室也提出支持DNA是遗传物质的论文。埃弗里的实验室用各种生化和物理技术,分析造成肺炎双球菌遗传改变(转形)的化学物质。他们在论文中下结论说:在技术的限制内,具有活性的部分不含有侦测得到的蛋白质大部分或许全部都是脱氧核糖核酸(DNA)。
埃弗里和赫尔希都是严谨的科学家,深知实验技术的限制,无法排除他们的DNA样本中完全没有蛋白质(或其他物质)的存在,所以不能肯定基因就是DNA。假如他们断然宣称基因就是DNA,他们一定饱受批评。
胡适曾经说:有几分证据,说几分话;有七分证据,不能说八分话。在证据不足的时候,要维持客观的存疑态度,不轻易论断。这是科学家必须具备的严谨治学精神。埃弗里等人以及赫尔希和蔡斯的研究结果支持DNA的遗传角色,没有错,但是他们都没有排除基因含有蛋白质或其他物质的可能性。这样保守的逻辑论证是绝对必要、不能妥协的。
如果我们把时间再提早九年(1935年),我们就会碰到刚好相反的情况。那时同样也在洛克菲勒研究所的斯坦利(Wendell Stanley)纯化了烟草花叶病毒,并且成功地将病毒结晶起来。病毒能够结晶,显然纯度很高。他分析晶体的化学成分,发现只有蛋白质。此外,纯化的病毒依然具有感染力,所以斯坦利下结论说:烟草花叶病毒可以看成一种自我催化的蛋白质需要活细胞的存在以进行复制。这项研究让那个时期的科学家更相信蛋白质是遗传物质。
现在我们知道烟草花叶病毒的遗传物质,其实是包在蛋白质中的RNA。这RNA占病毒重量的6%,但是斯坦利没有侦测到它,显然是技术上的不足。根据不完美的技术所得到的结果下结论是很危险的。完美的技术是很稀罕的。
教科书教我们DNA(以及有些病毒的RNA)才是基因的携带者,没有错,可以背起来。但是如果我们简化历史,说埃弗里等人以及赫尔希和蔡斯证明了这件事,我们就辜负了他们坚守的科学精神。这样的科学精神正是学生亟须学习的。
这些例子凸显阅读原始论文的重要性。在原始的论文中,我们才可以接触到原始的数据、推理和结论,而不是被扭曲、过度简化或过度诠释的结论。阅读原始论文,我们才能设身处地从作者的角度思考,了解来龙去脉,而不只是背书本告诉我们的条文。
求知不能只是背书。沃森说过:知道为什么(观念)比学习什么(事实)还重要。他早在大学时代就领悟到应该尽量接触原始论文和数据,不要太依赖教科书。教科书的内容大多是根据二手或更多手的信息,做简化的陈述。简化的结果常常就是误导。难怪德尔布吕克(MaxDelbrck)会说:大部分教科书交代科学发展史的方式都百分之百的愚蠢。
生物学应该是这个样子
1953年,我才八岁。我真正接触DNA的时候,已经是25岁。那时候我刚刚进入美国德州大学达拉斯分校(University of Texas
atDallas, UTD)的分子生物学系攻读博士学位。第一学年上了分子遗传学和巨分子物理化学两门核心课程,我才知道分子生物学是怎么一回事,DNA是怎么一回事,遗传密码是怎么一回事。
在出国前,我接触的传统生物学,像动物学、植物学、生理学、解剖学等,大都是相当表面的陈述,缺少基本层次的理论。这让原本在大学联考选择甲组(理工和医科)的我相当失望。接触到UTD的这些课程,才让我产生无?比的兴趣与热情。突然之间,我发现生物学应该就是这个样子,有物理、化学和数学支撑着的生物学。
当时UTD刚成立。分子生物学系第一届的学生只有六位。老师的人数却是我们的两倍。我选择的指导老师汉斯布瑞摩尔(Hans Bremer),是从物理学家转行的生物学家。系里的老师中,他治学最严,我选他也是因为他的严格。我希望从他那里学习自律,收敛松散。当时希望当他学生的还有一位美国女孩,汉斯选择了我。我就这样踏入了分子生物学的研究领域。
汉斯成为学术上影响我最深的人。他亲自教我实验技巧、教我撰写实验记录和科学论文,还和我逐字修润讲稿并排练演讲。最特别的是他开的论文研读课程。他挑选重要的论文,让我们课前阅读,然后在课堂中不厌其烦地讨论,不放过任何细节,如,作者为什么要做这项研究;实验为什么用这一个技术不用那一个;数据的分析和诠释有什么漏洞;实验的结果告诉我们什么,没有告诉我们什么。这样严谨的要求和琐碎的磨练,是我研究生涯中最重要的修炼之一。
汉斯在第二次世界大战结束后从德国移民到美国。他来达拉斯之前,先后在分子生物领导人德尔布吕克的研究所,以及斯坦特(Gnther Stent,见第2章)的实验室担任博士后研究员。系里还有很多老师也是来自欧洲。他们或他们从前的老师,有些会在本书中出现。如,我们的系主任是来自英国的克鲁兹(Royston Clowes),他曾是有名的遗传学家海斯(Willim Hayes,见第4章)的学生。来自德国的蓝恩(Dimitrij Lang)曾是电子显微镜大师克兰施密特(AlbrechtKleinschmidt)的学生,他们两人发展出用电子显微镜观察DNA的技术(见第4章)。
系里还有一群辐射生物学家,其中鲁柏特(Stanley Rupert,见第10章)是DNA修复的拓荒者之一。1958年他在大肠杆菌中发现修复紫外线伤害的光裂合酶。这个酶在可见光的照射下可以修复被紫外线破坏的DNA。20世纪70
年代,土耳其学生桑贾尔(Aziz Sancar)在他指导下分离出这个酶和基因。桑贾尔因为这个酶,与其他两位DNA修复酶的研究者在2015年共同获得诺贝尔化学奖。

一个挑战接着一个挑战,编织出精彩的历史。这不是一本轻松阅读的科普书籍。不管我们用何种方式进行,科学的学习永远不是轻松的,永远要花脑筋和精神的。别相信人说科学可以轻轻松松学习,那是骗人的。真正扎实的学习,永远必须付出扎实的气力。
将本书捧在手上翻阅,随时停下来思考,慢慢咀嚼和消化。碰到太艰深或太生涩的题材,不妨放下书,冲一杯咖啡,休息一下再回来;也不妨暂时跳过,搁置起来,或者找人讨论。除非你已经是专家,否则你一定会碰到障碍,但这没有关系。如果本书说的你都懂,你就没学到什么。发觉自己不懂或不解,就是进步的第一步。
愿本书带给你收获与快乐,也帮助你充实自己的心灵。

 

 

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