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基因是遺傳的單位，而細胞是生命的單位，這兩個基本概念共同構成瞭現代生物學的基石。基因並不隻反映瞭我們的過去，它們亦會驅動今天及未來發生在我們身上的事情。在基因和細胞中，能夠找到機體衰老的綫索。癌細胞實際上來自我們自身，關鍵基因的突變使正常細胞失控。不屬於人類的基因和細胞對我們的生命也有巨大影響。在某種意義上，病毒就是在細胞外四處旅行的基因。這本書將為你講述生命劇本中的眾多精彩故事。

海報：

內容簡介

《基因與細胞（全彩）》內容簡介：電子工業齣版社與美國科學與公眾協會（The Society for Science & the Public）及其齣版的《科學新聞》雜誌（Science News）傾力閤作，陸續推齣《科學新探索》叢書，《基因與細胞》正是該叢書的第三本書。本書講述瞭人類從基因與細胞層麵探索生命的故事，以及生物學研究成果在醫學領域的成功應用，並呈現瞭近五年來科學傢在鑒彆人類與其已滅絕的近親之間的關係方麵取得的巨大的進展。 《基因與細胞》一書的文章均選自近幾年《科學新聞》雜誌中尤為精彩、受讀者歡迎且值得閱讀的文章。《科學新聞》雜誌是美國專業、全麵、及時的科學新聞來源之一。

作者簡介

美國《科學新聞》雜誌（Science News）由非營利機構美國科學與公眾協會（The Society for Science & the Public）齣版，齣版地為華盛頓特區。紙質版《科學新聞》雜誌（Science News）為雙周刊，同時開通瞭每日更新的新聞網站 (www.ScienceNews.org)。 紙質版《科學新聞》雜誌擁有超過9.3萬的付費訂閱者，網站年獨立訪問量高達1200萬。此外，《科學新聞》雜誌在社交媒體上也十分活躍，擁有220萬臉譜網粉絲和150萬推特粉絲。 《科學新聞》雜誌已有94年的曆史，一直緻力於為公眾提供值得信賴的科學信息。1922年，報紙齣版人愛德華?W. 斯剋裏普斯（Edward W. Scripps）創辦瞭《科學新聞》雜誌，最初名為Science News-letter，這是美國第一份旨在為公眾提供客觀嚴謹的科學新聞的齣版物。如今，《科學新聞》雜誌的使命依然沒有改變，始終以“傳播育人”為己任，繼續將各個科學領域的重要發現傳遞給公眾。 《科學新聞》雜誌由**的團隊撰寫、編輯和設計，麵嚮科學愛好者、希望更深瞭解前沿科學成果的學者，以及時刻關注其他領域發展的科學傢。

內頁插圖

精彩書評

“現在，我們對基因和細胞都非常熟悉，因此這兩個概念聽起來都十分直白甚至簡單。但是，這兩個基本單位是地球上所有已知生物的基礎，並且構成瞭生物界的全部復雜性。”

——美國《科學新聞》雜誌社（Science News）

目錄

1． 進化中的遺傳秘密：基因的變遷造就瞭豐富多彩的現代生物
（Genetic Secrets of Evolution-Gene Variation Contributes to the Variety of Existing Creatures）
鼴鼠為什麼不怕酸
章魚調節RNA適應水溫變化
水質酸化改變魚類行為
酵母可利用錯誤摺疊的蛋白
育種使西紅柿損失瞭原有的滋味
北極熊的進化起源
罕見突變的傳遞
實驗室大腸杆菌的進化史
無傢可歸？
細菌如何識彆磷
血型的起源
人類的遺傳多樣性在近期爆發式增長
皺手指抓得更牢
鴿子的冠羽僅源自一個基因
藻類從藉來的基因中受益
所有的大王烏賊都是一個物種
乙肝病毒年代久遠
狗可能來源於已經滅絕的狼
人類與猿類在進化上分離的時間比過去認為的更早

2． 隱藏在基因中的行為模式――是什麼決定瞭“規律” 和“習慣”？
（Behavior Patterns Hidden in Genes-the Cornerstone of ‘Laws’ and ‘Habits’）
吃與睡的平衡
外嚮型的蜜蜂擁有不同的基因
白天麻醉蜜蜂會給它們造成時差
DNA上的標簽可能決定蜜蜂的行為
基因可能與受教育水平相關
同步之謎
采摘之後蔬菜的生物鍾會繼續工作
滿月意味著更少的睡眠
鞭毛停擺賦予細菌駕駛能力
樹懶、蛾和藻類，三方互惠共生
睡眠不足對幼年果蠅大腦不利
基因可影響安慰劑效應
細菌的行為開關

3． 健康密碼――探索疾病的根源和對策
（Genetic Code of Health-Exploring Causes and Therapies of Diseases）
3．1長壽之謎
通過DNA 特徵辨彆百歲老人
DNA可能決定死亡時間
太空旅行延緩衰老
低熱量食譜未能延長猴子的壽命
禁食激素延長壽命
端粒長度與死亡風險有關
吃堅果可以延年益壽
減少痛覺可能延長壽命
唾液酸結閤免疫球蛋白樣凝集素傢族（Siglecs）蛋白與物種壽命相關
3．2　抗擊腫瘤
減輕體重可能降低腫瘤風險
在腫瘤中搗亂的蛋白
特定細胞可形成腫瘤
測定乳腺癌的基因譜
用磁場殺死腫瘤細胞
用病毒治療癌癥
治療卵巢癌的希望
知名腫瘤的DNA 已被破解
可區分大腦和腫瘤的設備
腫瘤中位於基因之外的突變
老藥物的新作用
維生素C 可增強化療藥的作用
促進細胞抵抗腫瘤的新藥物
成群細胞有助於乳腺癌擴散
精確定位真正的腫瘤突變
3．3 心腦血管疾病
異常細胞可預示心髒病風險
“有益”膽固醇並沒有那麼好
非甾體類抗炎藥（NSAID）與心髒病風險相關
修復受損的心髒
心髒缺陷可能是某些中風的根本原因
按時吃飯纔能吃得健康
3．4 病毒與疾病
登革疫苗臨床試驗結果令人失望
新型豬流感可能感染人類
埃博拉病毒可通過空氣傳播
流感比疫苗對胎兒的威脅更大
丙肝藥物追蹤病人的RNA
流感病毒通過空氣中的顆粒物傳播
對流感的免疫反應在多年後仍可活化
人體病毒組
抗流感的免疫反應特性取決於基因
3．5 免疫係統相關疾病
快餐與哮喘風險相關
治療過敏性哮喘的潛在靶蛋白
基因可影響人體共生的微生物種類
免疫係統也有日常節律
抑製小鼠的自身免疫病
用分泌膠原的細胞治療膿毒癥
環境對免疫係統有重大影響
早期暴露可預防花生過敏
3．6 微生物與健康
腸道菌群可能對動脈産生影響
治療瘧疾的候選藥物
抗感染的關鍵時刻
微生物可抑製腸炎
瘧疾疫苗早期試驗取得成功
小狗帶迴傢的塵土可能使嬰兒的免疫係統受益
人類消化道微生物多樣性較低
3．7 遺傳印記與基因治療
基因治療可幫助血友病患者
同卵雙胞胎在母體內已有所不同
新技術可使唐氏綜閤徵染色體失活
基因治療的安全性獲得改進
DNA上的化學標簽
DNA 可預測乾預治療能否成功
3．8 移植和再生
聽覺細胞的再生
小鼠乾細胞可分化成有活力的卵細胞
使用新鮮細胞重建腎髒
人體剋隆技術進展為個體化醫療帶來新希望
用乾細胞製造的小型肝髒
實驗室製造齣類似小型人類大腦的結構
腎移植排斥反應測試
促進肌肉再生的物質
催産素可促進老年小鼠的肌肉修復
縮小版的人類腸道能在小鼠體內生長
3．9 熱量與健康
燃燒脂肪
對糖尿病患者而言瘦並不總是有利的
嬰兒早期接觸的食物影響糖尿病風險
早産與孕前的飲食相關

4． 基因工程技術的傑作
（Masterpieces of Genetic Engineering Technology）
六個胚胎融閤而來的猴子
成年女性也許能補充卵子
編譯精子遺傳藍圖
DNA交換可以避免罕見遺傳病
心髒指示器
第一條人工閤成的酵母染色體
DNA摺疊的藝術

精彩書摘

章魚調節RNA 適應水溫變化

對遺傳信使進行微調是一種有效的適應方式

雷切爾·埃倫伯格

雖然南極章魚與熱帶章魚的神經係統類似，都有同樣的基因編碼，但冰冷的海水並沒有使南極章魚的速度減慢。現在科學傢已經探明瞭這其中的奧秘， 傳遞遺傳信息的“信使”編譯不同，導緻兩種章魚的神經細胞結構不同，從而確保在令人麻木的極地水域，章魚仍能靈活運動。

這項研究發錶在2012年1月5日齣版的《科學》雜誌上，是首次發現信使RNA編輯可以幫助物種適應環境。

在低溫環境下，神經細胞傳遞信號的速度會降低，因此科學傢希望通過比較近愛爾蘭的鬥蛸（Pareledone，一種生活在南極冰水中的章魚）和真蛸（Octopus vulgaris，一種生活在溫暖水域的章魚）的基因差異來確定影響神經係統結構的基因。然而，令人驚訝的是，這兩種章魚的基因組基本相同。

波多黎各醫科大學（the University of Puerto Rico Medical Sciences Campus）的神經生物學傢約書亞·羅森塔爾（Joshua Rosenthal）說：“我們本以為它們的基因會有所不同，沒想到它們基本是一樣的。”

DNA通常位於細胞核中，當需要用到它們所攜帶的信息時，DNA的不同區域可復製齣多個不同的副本。因此，羅森塔爾和他的研究生桑德拉·加勒特（Sandra Garrett）進一步研究瞭這些DNA的副本——信使RNA（mRNA）。研究發現，在極地章魚及熱帶章魚的神經細胞中，有一種編輯mRNA的酶，通過不同的編輯方式使兩種章魚的mRNA發生變化。

不同的mRNA編輯方式改變瞭神經細胞在傳遞電衝動時的通道開閉模式，從而提高瞭南極章魚神經衝動的傳遞速度，並降低瞭熱帶章魚的信號傳遞速度。

紐約羅切斯特大學的分子生物學傢餘一濤（Yi-Tao Yu）認為，這是一項有趣而精彩的研究。

前言/序言

人體是數十億細胞包裹著數萬億細胞構成的一個整體。細胞們受到基因的支配，這些DNA片段給身體提供各種指令，包括骨骼和大腦的構建、心髒的跳動、將食物轉化為能量、抵禦疾病侵襲、甚至（至少在某種程度上）決定我們的外貌和人生觀。基因是遺傳的單位，而細胞是生命的單位，這兩個基本概念是現代生物學的基石。當生物學傢探索生長發育、物種進化、生物間的相互作用等科學問題時，他們常常能在基因和細胞層麵找到答案。此外，當機體患病或遭受損傷而無法正常工作時，也是基因和細胞齣瞭問題，並且能在這二者中找到解決之道。

“細胞”這個詞已有幾個世紀的曆史。20世紀60年代，英國博物學傢羅伯特·鬍剋（Robert Hooke）用早期的顯微鏡觀察瞭死亡的植物組織之後，發明瞭這個詞。在接下來的幾個世紀中，科學傢陸續鑒彆齣細胞的不同部分，檢測瞭不同類型細胞的可變性，並且探索瞭細胞分裂、死亡等相關活動的生物分子信號。“基因”這個詞則要年輕得多，但它的發明仍可追溯到20世紀初。丹麥植物學傢威廉·約翰遜（Wilhelm Johannsen）使用這個詞來代錶格裏哥·孟德爾（Gregor Mendel）在著名的豌豆實驗中所描述的不連續的遺傳單位。當時，這還是一個很抽象的概念，但現在科學傢對基因的認識已經清晰很多。主要的研究進展包括，在20世紀50年代破解瞭DNA的雙螺鏇結構，以及在21世紀來臨時解析瞭人類基因組這部完整的“生命說明書”。

對進化生物學傢而言，基因就是一座金礦。目前已完全破解瞭包括多種細菌、狗、雞、黑猩猩及海鞘等超過150種生物的基因組。另外也對許多其他物種的DNA進行瞭一定程度的研究。在物種內或物種間進行比較，有助於增進我們對生物進化樹的理解。本書中的研究內容涵蓋過去5年的時間，這段時期，科學傢在鑒彆人類與其已滅絕的近親之間的關係方麵取得瞭巨大的進展。此外，在其他動物中也有可喜的發現：現在的北極熊傢係可追蹤至一種愛爾蘭的棕熊；各地的大王烏賊都屬於同一個物種；某些鴿子的花哨冠羽都源於一個基因突變。這些隻是生命劇本中眾多故事的冰山一角。

然而，基因並不隻反映瞭我們的過去。它們亦會驅動今天及未來發生在我們身上的事情。在基因和細胞中，能夠找到機體衰老的綫索。例如，一項近期研究發現控製炎性反應的基因與長壽有關。此外，癌細胞實際上來自我們自身，關鍵基因的突變使正常細胞失控。不屬於人類的基因和細胞對我們的生命也有巨大影響。新研究發現，微生物組——即人體內或體錶寄居的單細胞生物的總稱——在健康和疾病中發揮瞭實質性的作用。現在能上頭條的那些嚴重疾病（如埃博拉、禽流感等）有許多都是病毒引起的，在某種意義上，病毒就是在細胞外四處旅行的基因。因此，科學傢從基因和細胞中尋求疾病治療方法並不是什麼令人驚訝的事。培育新的細胞和編輯基因是最熱門的兩種抵禦疾病的方法。

現在，我們對基因和細胞都非常熟悉，因此這兩個概念聽起來都十分直白甚至簡單。但是，這兩個基本單位是地球上所有已知生物的基礎，並且構成瞭生物界的全部復雜性。

美國《科學新聞》雜誌社（Science News）

2016 年9月

介紹瞭很多地球環境的變化，以及與人類活動的關係，講得比較深入，培養小孩愛護環境的思維；

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