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| 編輯推薦： |
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本书适合对生物遗传领域感兴趣的读者参考阅读。
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| 內容簡介： |
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本书介绍了10 位在遗传密码领域的杰出科学家及其理论观点、历史贡献和所获荣誉，有自己独特的体例———每章都有引言、正文、总结、扩展阅读及参考文献。本书试图再现科学家群体在遗传密码领域从事科学研究活动的历史图景， 凝练科学家们的研究风格、特征及被誉为自身主宰的科学精神， 进而使读者获得启示与激励。
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| 關於作者： |
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孙咏萍，女，蒙古族，1979年生，中共党员、博士、教授、硕士研究生导师；现为内蒙古师范大学物理与电子信息学院学科教学（物理）教育硕士学位点负责人、物理系副主任。2012年6月在内蒙古师范大学科学技术史研究院获得理学博士学位，2013年被评为副教授，2021年晋升教授；主要从事科学史及学科教学（物理）方向的研究工作；曾先后在香港科技大学（2005年）、剑桥李约瑟研究所（2014—2015年）、上海师范大学（2019年）做访问学者；2020年，被学校评为首届“我最喜爱教师”。
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| 目錄：
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第一篇 获得诺贝尔奖的遗传密码破译者
第1 章 尼伦伯格(Nirenberg) / 003
1. 1 生平简介/ 004
1. 2 尼伦伯格的遗传密码研究/ 006
1. 3 分析与启示/ 013
参考文献/ 018
拓展阅读/ 019
第2 章 霍拉纳(H. G. Khorana) / 022
2. 1 霍拉纳生平简介/ 023
2. 2 霍拉纳的遗传密码研究/ 025
2. 3 影响与启示/ 029
参考文献/ 033
拓展阅读/ 034
第3 章 霍利(R. W. Holley) / 037
3. 1 霍利生平简介/ 037
3. 2 霍利与遗传密码研究/ 038
3. 3 影响与启示/ 042
参考文献/ 048
拓展阅读/ 050
第二篇一张遗传密码表下的先驱者
第4 章 奥乔亚(S. Ochoa) / 053
4. 1 奥乔亚的生平简介/ 053
4. 2 奥乔亚在遗传密码领域的历史贡献/ 056
4. 3 总结/ 061
参考文献/ 063
拓展阅读/ 064
第5 章 布伦纳(S. Brenner) / 065
5. 1 学习及工作经历/ 066
5. 2 勇于开拓 学术精湛/ 071
5. 3 遗传密码研究/ 075
5. 4 总结与讨论/ 086
参考文献/ 089
扩展阅读/ 091
第6 章 克拉克(B. Clark) / 093
6. 1 克拉克的人物生平/ 094
6. 2 克拉克的遗传密码研究/ 097
6. 3 分析与结论/ 109
参考文献/ 111
扩展阅读/ 113
第7 章 沃森(J. D. Watson) / 114
7. 1 沃森的生平/ 115
7. 2 前遗传密码研究/ 125
7. 3 后遗传密码研究/ 128
7. 4 人物分析与评价/ 131
参考文献/ 135
相关资源/ 137
第8 章 伍斯(C. Woese) / 139
8. 1 伍斯的进化观/ 140
8. 2 分析与启示/ 150
参考文献/ 153
拓展阅读/ 156
第9 章 克里克(F. Crick) / 157
9. 1 克里克的两位杰出同事/ 159
9. 2 克里克的科学精神与使命传承/ 163
9. 3 分析与结论/ 172
参考文献/ 173
扩展阅读/ 175
第10 章 罗辽复(L. F. LUO) / 176
10. 1 罗辽复生平及主要贡献/ 177
10. 2 在遗传密码领域的历史贡献/ 191
10. 3 总结/ 201
参考文献/ 203
扩展阅读/ 206
第三篇 思考与辨析
第11 章 科学史与科学哲学视角下中国人眼中的克里克/ 211
11. 1 学术研究———克里克的历史贡献/ 213
11. 2 纪念“DNA 结构的发现” / 215
11. 3 克里克著作的中译本/ 219
11. 4 分析与讨论/ 222
参考文献/ 223
第12 章 科学追求的哲学辨析———以科学家克里克的科学研究为案例/ 226
12. 1 克里克科学研究的哲学根源/ 227
12. 2 克里克科学研究蕴含的哲学逻辑/ 230
12. 3 进一步分析与结论/ 235
参考文献/ 238
扩展阅读/ 239
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| 內容試閱：
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序 言
诺贝尔物理学奖获得者温伯格(S. Weinberg， 1933—2021) 曾在《终极理论之梦》讲述了对自然的统一理论的伟大追求———一个能解释从原子内部的联结到天体间彼此吸引等不同的力的理论， 他希望找到解释宇宙一切现象的几条最基本的规律去圆一个“终极理论” 之梦。在化学领域， 科学家曾不懈寻找一切元素共同遵循的统一法则。在元素周期律的指导下， 利用元素之间的一些规律性知识来分类学习物质的性质， 就使化学学习和研究变得有规律可循。现在， 化学家们已经能利用各种先进的仪器和分析技术对化学世界进行微观的探索， 并正在探索利用纳米技术制造出具有特定功能的产品， 使化学在材料、能源、环境和生命科学等研究上发挥越来越重要的作用。
相应地， 在生物学领域， DNA 双螺旋结构的阐明、“遗传密码” 的破译和中心法则的提出， 奠定了人们从分子水平进行生物学研究的理论基础，促进了分子生物学、生物物理学和基因工程的飞速发展。无论是追求自然科学的“大统一” 性， 还是各学科内理论体系在本质上的深层次考察都体现了沉浸其中的专家学者们治学穷理的初衷。本书试图再现科学家群体在
遗传密码领域从事科学研究活动的历史图景， 凝练科学家们的研究风格、特征及被誉为自身主宰的科学精神， 进而获得启示与激励。在此， 首先需要澄清三个重要的问题: 其一是“遗传密码” 的重要地位; 其二是遗传密码研究的重要价值; 其三是在遗传密码研究中， 人的重要作用与影响。为了回答这三个问题， 下面将从研究背景(包括文献综述)、研究意义、内容
和目标、研究方法层面总体阐述研究概况。
一、研究背景
世纪之交， 生物界曾发生过两件轰动全球的大事。第一件当属哺乳动物克隆技术的出现———克隆羊多利诞生， 而另一件则是堪比阿波罗计划的人类基因组计划(Human Genome Project)。这两件震惊全球的大事将生命科学推到风口浪尖， 才有了那句“21 世纪是生命科学的世纪”。2000 年6月26 日， 参与国际人类基因组计划的六国， 美国、英国、德国、日本、法国、中国联合宣布， 人类基因组工作框架图已绘制完成， 这是人类历史上“值得载入史册的一天”。2001 年8 月26 日， 国际人类基因组计划中国版部分“完成图” 提前两年高质量完成绘制。其中， 文特尔(C. Venter) 采用“全基因组鸟枪法” 测序， 节省了时间， 提高了效率。人类此项生命科学的伟大行动， 与阿波罗登月及曼哈顿原子弹计划， 被并称为自然科学史上的“三大计划”。
人类基因组计划的最终目标是认识、分离出人的所有基因， 绘制出一张包含人体所有“生命密码” 的“人体地图”。脱氧核糖核酸(DNA) 的排列次序就是蛋白质合成的遗传密码———基因指令。基因的改变可以导致某种蛋白质的过量生产、消失或功能的变异， 如果此蛋白质在生物化学过程中发生关键作用， 就会造成某些疾病或疾病倾向。完整剖开人类10 万个基因密码是一个巨大的系统工程， DNA 测序是“上游” 作业， 寻找基因和开发新药则是“下游” 作业。
破译人类的“生命密码” 非常重要。比如， 医院会对要求人工授精的夫妇打开“精子库” 里由计算机控制的鉴定仪， 屏幕可清晰呈现精子的活泼健康程度， 也可查验出是否有遗传缺陷或疾病……后来经人工授精后，母亲成功生下了一个健康可爱的孩子。实际上， 一个受精卵共有46 条染色体， 23 条归父， 另外23 条归母。每条染色体内又包含数以万计的基因， 它们携带所有的遗传信息， 并控制受精卵生长发育的整个过程。然而， 千万勿小觑这微乎其微的基因， 现代科学研究证实人与猩猩之间的基因差别仅为1% 左右。然而， 差之毫厘， 失之千里， 人类的全部智慧、能力和文明就是赖于这仅仅1% 的差异。
2020 年， 各国科学家纷纷致力于夯实基因测序证据， 追踪新冠病毒溯源工作。现代医学还告诉我们， 只要基因内的核苷酸化学物排列次序出一点儿差错， 就会生育出先天愚型的低能儿。欲治某种病， 就得先找这个病的基因， 分离此基因。做到了这一点， 这种病才能被预测、诊断， 直至被最终攻克。当今世界上， 癌症和肿瘤还被认为是较难医治的疾病之一。科学家研究证实: 乳腺癌、骨癌等一部分癌症与基因有关， 今后可采用“基因疗法” 使病人恢复健康。国外有专家评述， 人体基因被认为是21 世纪医药学的朝阳， 破译“生命密码”， 将为制药行业打开一片全新的天地。
生物理论和技术应用的美好愿景可追溯至20 世纪50 年代伊始的遗传密码的研究。遗传密码作为重要的桥梁与纽带， 将孟德尔(G. Mendel)、贝特森(W. Bateson)、摩尔根(T. Morgan) 的遗传物质研究与后来的波意尔(H. Boyer)、科恩(S. Cohen)、毕晓普(M. Bishop)、瓦穆斯(H. armus)等的基因工程联结起来。在这个链条中， 没有对“遗传密码” 的充分理解和研究， 基因组技术与计划显然是无法实现的。实质上， 至此， 我们主要说明了遗传密码在生物学中的核心地位、遗传密码研究的重要价值。然而，正如科技革命也必须和牛顿(I. Newton)、达尔文(C. Darwin) 及爱因斯坦(A. Einstein) 这些鼎鼎大名的人物紧密联系一样， 在遗传密码研究的背后，作为个体的人同样具有不可估量的推动作用， 展示出科学家群体的集体力量。科学活动的主体是科学家。围绕科学家群体的研究已经取得了不少成果， 但锁定遗传密码研究领域对群体科学家进行的系统研究尚待推进。
于此， 梳理遗传密码研究中群体科学家贡献的国外、国内研究进展情况。英国记者、传记作家雷利(M. Ridley) 认为: “DNA 造就了克里克(F.H. C. Crick)， 而克里克发现了遗传密码”， 然而无论是DNA， 还是遗传密码，都是包括克里克在内的群体科学家为生物学建立框架的经典之作。迄今出现了以揭示DNA 与遗传密码为主线的一些历史研究成果。国外的研究文献主要有: 美国沃森(J. D. Watson) 的《双螺旋———发现DNA 结构的故事》(1968)、法国学者申伯格(M. Sundberg) 出版了《生命的秘密钥匙: 宇宙公式、易经和遗传密码》(1973)、英国奥布(R. Olby) 的论著The Path to the Double Helix: The Discovery of DNA (1974)、美国贾德森(H. F. Judson) 的著作《创世纪的八天》(1996)、凯(L. E. Kay) Who Wrote the Book of Life?(2000)、雷利的传记Francis Crick: Discoverer of the Genetic Code (2006)、美国作家扬特(L. Yount) 的Modern Genetics: Engineering Life (2006)、奥布另一部佳作Francis Crick: Hunter of Lifes Secrets (2009) 及德国Soraya de Chadarevian的成果Designs for Life: Molecular Biology after World War Ⅱ (2011) 等。这些作品的重点都不是从内史角度， 也未从学术专业的层面系统研究为遗传
密码的发现作出突出贡献的群体科学家: 克里克、沃森、布伦纳(S. Brenner)、尼伦伯格(M. W. Nirenberg)、霍利(R. W. Holley)、柯拉纳(H. G.Khorana)、奥乔亚( S. Ochoa)、克拉克( B. F. C. Clark) 和伍斯( C.Woese) 的科学活动。由于年代、地域和研究方法等原因， 上述工作没有过多涉猎生物物理学家伍斯、起始密码子的主要研究者克拉克以及当代突变危险性密码理论的创始人罗辽复(中国最早系统研究遗传密码的第一人，对遗传密码研究始于20 世纪80 年代) 在此领域的突出贡献， 也没有详细考虑编史学方法问题。
国内杨雨善、李建会、郭晓强、任本命、谢文纬、向义和、雷瑞鹏和辛亭转等学者在陆续公开的成果中分别涉及对生命遗传密码及部分相关科学家的介绍和评述， 可追溯至1988 年。基于对CNKI、JSTOR、PUBMED 中英文数据库的全面检索， 体现人们对克里克、沃森、布伦纳、尼伦伯格、霍利、柯拉纳、奥乔亚、克拉克和伍斯在遗传密码领域的历史性研究并不
多， 就《易经》与“遗传密码” 的关系而言也未能从本质上进行研究。而且， 目前史学界对已经取得一定国际影响力的中国学者(如罗辽复) 在遗传密码领域所进行的原创性和拓展性工作(其中富含对遗传密码从局部到整体的系统理论研究和从分子水平理解“遗传密码” 与《易经》关系的原理)， 并没有给予足够的重视。
二、研究意义、内容和目标
(一) 研究意义
科学思想史研究也是一个动态发展的过程。如今即便是在充满浓厚书香气息的剑桥， 当你问及大众关于沃森和克里克的事迹时， 几乎所有人会立刻谈到克里克和沃森一定窃取了富兰克林(R. Franklin) 的研究成果。人们关注的焦点似乎不是他们在发现DNA 结构时所付出的努力， 他的智慧与洞察力， 更不用谈及群体科学家在后来的遗传密码研究中付出的心血与汗
水了。在克里克生活的国家尚且如此， 那么若在其他国家的人群里散发问卷， 得到的答案可能会更令人失望。
幸运的是， 在学术圈里， 科学家及学者们普遍承认克里克独特的历史地位， 也毋庸置疑， NA 结构、中心法则和遗传密码成为分子生物学的基石和核心。但是， 克里克、沃森、布伦纳、克拉克、尼伦伯格、霍利、柯拉纳、奥乔亚和伍斯等科学家是在怎样的情形下进行生命密码研究的呢?他们又是如何将其自然科学素养呈现在前沿科学研究中， 并发挥作用的呢?他们如何面对挑战和克服困难? 承载群体科学家进行自然科学研究的英美发达国家又是以怎样的土壤环境滋养他们的科学人生? 如何解析科学家们对“遗传密码的发现” 既是科学的必然性， 又是科学的偶然性? 克里克与伍斯两派对立的遗传密码“冻结偶然性” 理论和“立体化学” 原理对后来的密码研究产生了怎样的影响? 如何在此解析科学思想的连续性和继承性?如何从分子层面说明西方遗传密码与中国古代《易经》在本质上的统一性?基于这一系列问题引发的从内史角度出发， 在世界史范畴对群体科学家的科学活动进行整体和细节上的研究仍须深入进行。
综上而言， 在世界历史中， 对群体科学家在遗传密码领域提出的理论、研究方法及呈现的科学精神进行专业性探索的历史研究仍然是非常欠缺的，特别是中国人对中西方科学家在分子生物学遗传密码领域科学活动的历史研究并不多见。虽然在一些论著中的分子生物学、分子遗传学和生物物理学部分都会提及相关科学家的工作， 但是这一群体科学家在生物学核心问题———遗传密码的研究中是如何发挥作用的， 他们提出的研究方法和理论是如何产生、形成和发展的， 他们的科学成就又具有怎样的史学意义? 这些问题还有待进一步追问和系统地研究。
还有一个让我们聚焦于“群体科学家在遗传密码领域的历史贡献研究”的原因是来自美国从事生物学史研究的玛格纳(L. N. Magner) 博士的声音。
她认为1953 年后的分子生物学发展的近况比1953 年前的所有事件的总和还要多好几倍， 不宜在生物学的一般历史中叙述， 也就是说应该做一些专门主题的历史研究。因此， 遗传密码的发现作为DNA 结构阐明后的一个重要近况， 史学研究具有很大的必要性， 背后有诸多科学家的力量贡献， 因此，本研究具有独特的意义， 其学术价值和应用价值主要体现在以下四个方面。
第一， 深入研究群体科学家克里克、沃森、布伦纳、克拉克、伍斯、尼伦伯格、霍利、柯拉纳、奥乔亚和中国学者罗辽复在密码研究中被广泛认可的方法、成就和科学精神， 有助于获得和理解科学家的学术风范， 传播推广科学家思想及揭示数理精神在生物学研究中发挥的特殊作用， 同时可为生物物理学交叉学科的发展提供历史依据和研究范例。
第二， 阐明双螺旋、适配子假说、编码问题、中心法则、三联体、信使、古密码子、冻结偶然性理论、立体化学作用原理、起始密码子和突变危险性理论等抽象化生物学知识的本质内容， 深化人们对遗传密码研究的认识， 揭示密码研究的历史脉络、研究进展和未来趋势， 可为遗传密码进一步的理论研究及基因工程的应用性研究提供理论依据。
第三， 通过国内外科学家学术研究方法、研究对象和结果的比较， 说明科学思想的连续性和继承性， 并对本项目的编史学方法进行辨析， 旨在为伟人研究提供范式。
第四， 从一个学术视角揭示西方“遗传密码” 与中国古代《易经》的本质统一性， 体现中西方思想的碰撞、结合和异曲同工之处， 深化学术界对“遗传密码” 简洁性与《易经》复杂性的理解。
(二) 研究内容和目标
以理论生物学、分子生物学和分子遗传学的核心———遗传密码的发展为主线， 走内史路线， 研究和揭示群体科学家精英在这一领域的历史贡献，凝练科学精神， 获得启示和激励是我们研究的内容主线、指导， 更是目标。
以研究大科学家克里克为例， 本项目以2004 年英国Wellcome 图书馆收藏的一切已经分类归档的克里克生前文字、音像材料以及项目负责人在克里克科学活动的主要场所———英国剑桥搜集和整理的照片和人物专访等第一手材料为基础， 通过对克里克在遗传密码领域发表的37 篇原始论文及4部主要论著的研读， 并对实地采集照片和专访材料进行整理， 旨在梳理和完善研究克里克的科学人生; 对克里克个人的学术思想和风格， 其在科学研究中的诸多理论、假说等科学思想的学术价值及影响进行深入探索， 进而诠释克里克的学术研究思想， 重点分析和说明他的自然科学研究素养对克里克生物物理学研究的促进作用和指导意义。
在此基础上， 辐射性阅读为遗传密码的破解、起源与进化等进一步理论研究作出杰出贡献的科学家: 沃森、布伦纳、克拉克、伍斯、尼伦伯格、霍利、柯拉纳、奥乔亚和中国学者罗辽复的作品， 研究群体科学家的学术成就、科学及时代精神; 澄清克里克与伍斯提出的两派密码起源理论的本质与异同点; 比较中西方科学家罗辽复与克里克在不同历史时期对密码研
究的异同; 辨析本项目研究的编史学方法; 从学术专业的视角揭示西方“遗传密码” 与中国古代《易经》的本质统一性。研究的基本框架详见专著目录。
三、研究方法
首先， 本研究应用内史研究的路线。总体研究主要采用了文献研究法、人物专访、概念分析法、比较研究法及综合研究法。接下来， 具体研究思路如下。
(1) 基于文献研究法， 给出密码研究的历史脉络、密码研究中存在的焦点问题和未来发展趋势， 将遗传密码研究的焦点问题(反常密码子、密码的扩张问题、密码起源问题和密码子多态性) 和研究趋势(数理分析工具在研究中的广泛使用， 以及遗传密码在生物信息学、分子遗传学、理论生物学、哲学和科学概念普及和推广中地位的上升) 做一个系统考察， 以深化学术界对密码研究的全面认识。
(2) 充分利用档案资料和所采集图片(科学家们的生活居住地、办公地和纪念馆) 和人物专访， 如对克里克同事布雷切尔(Bretscher)， 劳伦斯(Lawrence)、儿子迈克尔·克里克(M. Crick) 和女儿加百利·克里克(G.Crick) 的人物专访， 力求真实、全面和生动地解析所列各位科学家的科学人生， 并解析科学研究中理性精神。
(3) 利用概念分析法、文献研究方法、比较研究方法及综合研究方法将群体科学家的科学思想和理论， 如双螺旋、中心法则、适配子假说、无逗号密码、编码问题、三联体、摆动假说、UGA 终止密码子、古密码子和冻结偶然性理论、立体化学作用原理和突变危险性理论等进行梳理， 澄清在研究中科学研究洞察力所发挥的作用和指导意义。
(4) 选择学术界关注的热点话题进行深层次思考。例如， 以“中国人如何看待克里克?” “是否应该认为沃森也将遗传密码研究进行到底?” “为什么全程参与遗传密码的研究的克里克没有因此获得诺贝尔奖?” 等为议题进行内史方面的研究， 从而满足学术界对科学史中争议问题的追问、思考和解密。
(5) 重点考察克里克与伍斯两派的密码起源观———冻结偶然性理论与立体化学作用原理; 重点比较研究克里克与中国学者罗辽复密码研究的异同点; 从学术视角揭示西方“遗传密码” 与中国古代《易经》的本质统一性， 说明中西方思想的碰撞与异曲同工之妙。
按上述方法与思路， 研究力求突出以下三点创新。
第一， 通过实地收集诸多科学家档案资料、采集真实图片和做人物专访的方法集合研究克里克、沃森、布伦纳、克拉克、尼伦伯格、霍利、柯拉纳、伍斯、奥乔亚及罗辽复10 位直接参与密码研究的中西群体科学家的历史贡献;
第二， 首次从内史的角度深入比较研究中西科学家的遗传密码理论:冻结偶然性理论、立体化学原理和突变危险性理论的本质内涵， 揭示遗传密码与中国传统文化易经思想的异曲同工之妙， 体现中西方科学思想的碰撞、对接与融合;
第三， 揭示并分析遗传密码研究的焦点问题(反常密码子、密码的扩张问题、密码起源问题和密码子多态性) 和研究趋势(数理分析工具在研究中的广泛使用， 以及“遗传密码” 在生物信息学、分子遗传学、理论生物学、哲学和科学概念普及和推广中地位的上升)， 深化学术界对密码研究的全面认识。
最后需要说明的是对群体科学家的研究方法。科学家的生活方式亦是科学共同体的生活方式， 是围绕科学活动所形成的一套价值体系、制度约束、思维方式、行为准则和社会规范。科学家的生活某种程度上决定了科学文化的本质。科学家对价值理念的坚持和追求、对思维方式的引导、对科研行为的规范、对科技评价的规范、对科研成果应用的规范以及科学共同体价值理念和行为规范体现了科学文化的社会功能。对7 个层面的科学家群体的研究， 其成果已经涉及对科学发展的总趋势、科学知识的产生方式、学科领域的兴衰、社会文化对科学发展的影响等诸方面， 意义远远超出了科学家群体本身。
就具体的研究方法而言， 在科学家群体的现有研究中， 最常见的是集体传记、群体分析和格/ 群分析， 还有科学计量学手段。可以期待， 如果新的研究方法引入到科学家群体研究中， 我们一定会获得对于科学家群体的新认识。近年来， 将语境论与科学史联系是当代科学史研究的一个趋向。
科学史， 究其本质， 是探讨历史上的“事件” 和“人物” (科学家)。那么， 历史事件与科学家是两大核心元素。历史事件是语境论的根隐喻， 追踪历史事件及其中的科学家行为， 必然渗透着语境分析。因此， 在研究中不可规避且自然地采用了语境论的编史学纲领， 因为语境论编史学强调“语境中的行为”， 这对科学史学家分析科学家的行为大有裨益。
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