为什么地球上的所有生物都和自己的父母长得很像？这个问题看似简单，人类却怀着无限的好奇心，用两千年左右的时间开创了一门名为“遗传学”的学科，才真正在两根螺旋形的链条中找到了它的答案。有趣的是，关于遗传学的故事，是从我们碗里的大米饭开始的…… 科学史是人类一步步认识自己、掌握自己命运的历史。千百年来，人们一直在不断探索有关生命信息是如何传递下来的神奇密码，经过若干科学家猜测、尝试、钻研、实践，终于突破了重重困难，揭开了深藏在每个生命背后的神秘面纱。在这部书中，你将和古今中外20余位科学家一起，以历史和科学的眼光，去重新看待包括我们自己在内的每个生命个体，用全新的视角审视这个世界，从而踏上延续生命的伟大阶梯，了解遗传学发展的来龙去脉，更深层次地认识生命、生物、生活。

**章 一万年前·虽然不懂遗传学，但是会应用 遗传学的历史很短，只有一百多年的时间，但早在几千年前，我们的祖先就已经开始了解并运用遗传学相关的知识了。正是靠着这些知识，古代中国人培育出包括大米在内的很多农作物以及牲畜。有意思的是，在古希腊神话中，同样可以看到那时的人们对于遗传学基本规律的认识。 中国农业造福世界：一切从米饭开始 关于遗传学的故事，是从我们碗里的大米饭开始的。 人类想要有大米吃，就需要种水稻。水稻的种子有一层硬壳，把它去掉之后就是我们熟悉的大米了。在大约一万年前，就已经有人开始种水稻了，这些人正是咱们中国人的祖先。没错，中国是全世界*早驯化和种植水稻的地区之一。 在人类把植物驯化成农作物之前，它们只是野草而已。但是，我们的祖先发现有些野草的种子不一般，它们不但可以填饱人们的肚子，味道似乎还很好。于是，祖先们很自然地想到一个问题，能不能把它们变得产量更大并且更好吃呢？如果能够成功做到这样，人们不就获得稳定的食物来源了吗？ 带着这样的愿望，人类经过了上万年的努力，驯化了很多植物，直到今天这些植物还在为我们提供粮食、蔬菜等生活必需品。看上去这似乎并不是一件大事，事实上，这是人类历史上至关重要的转折点，因为它宣告了农业时代的开启。农业让我们的祖先有了充足的食物，让他们能够获得更稳定的生活，进而孕育出伟大的文明。没有农业，我们今天看到的一切都无从谈起。 在世界各地的早期文明中，都有关于驯化植物、种植农作物和发展农业的故事，我们的祖先在其中做出了极为突出的贡献。大豆、小米、柑橘类水果、瓜类水果还有茶叶，这些东西都是中国人*早种植出来的。 不得不说，在帮助人类填饱肚子这件事上，中国人的贡献无可替代，水稻是其中特别重要的一种作物。 由于年代太久远了，现在我们已经无法知道水稻种植技术出现的具体时间，更无从知道究竟是谁开创了农业，不过，无论如何我们要感谢开创农业技术的那些无名英雄。那么，农业技术究竟是怎样出现的呢？ 首先，我们可以设想一下，祖先们觉得什么样的植物适合种植？当然是产量大、味道好，而且有营养的植物，如果它们还能在恶劣的环境中顽强生存、种植起来又方便，就更**了。毕竟，只有这样才能保证产量*大化。而当这些愿望都得到满足的时候，便是野草正式变为庄稼的时候。 今天，我们只能进行合理的猜测和想象：在一万多年前的某**，一个人发现某种草的草籽很好吃，于是，他选了一块肥沃的土地，并在这里撒下草籽，希望它们能够在第二年结出更多的种子。如果能够成功的话，他和他的族群就不需要再四处迁徙，因为只要守着这片能结出种子的草，就可以得到足够多的食物。幸运的是，他真的成功了，并且得到了一种能够稳定提供粮食的植物，从此，他和他的族群结束了四处迁徙的生活，年复一年地住在同一个地方。 人类只是大自然中的一分子，并不是所谓“大自然的宠儿”。大自然不会主动创造一种植物，让它来专门满足人类的愿望，想要得到适合种植的农作物，这个任务只能靠人类自己来完成。 为了达到这个目的，我们的祖先挑选了*大、*饱满的野草种子，然后将它们种在地里，默默期待它们长出大而饱满的种子。经过一代又一代的筛选，祖先们终于得到了水稻，满足了他们对食物的需求。 今天我们熟识的水稻，在收获、脱壳之后变成了大米，每一粒都晶莹剔透，吃起来香甜松软，令人回味无穷，自然界中的某种野草就这样被人类驯化，成为水稻这种农作物。 虽然完全没有自觉意识，但在驯化水稻的过程当中，我们的祖先已经利用到了遗传学的知识。当他们挑选大而饱满的种子，将它们种到田地里的时候，一定希望能够得到同样大而饱满的种子，这便是遗传学中*重要、*核心的内容之一：生物的后代总是会保留前代的特性。 同时，我们的祖先经过不断筛选，得到了更大、更好的水稻品种，而在这个过程背后隐藏着遗传学的另一个重要现象：虽然生物的后代保留了前代的特性，但它们并不是完全相同的，而是会有细微的差别。换句话说，在遗传的过程中会发生变异。 现在我们可以看出，遗传学要讨论的基本问题有两个：一是相似；二是变异。 不过，遗传和变异究竟是如何发生的？这背后的原理到底是什么？人类花费了一万年的时间才找到了这些问题真正的答案。而在这一万年的时光里，大米跟随人类的脚步走遍了全球，*终在世界范围内成为重要的主食之一。比如，在七八百年前，大米传到了意大利和葡萄牙等欧洲**，欧洲人也逐渐喜欢上了大米的味道。西班牙人也非常开心地接受了大米，为**的西班牙海鲜饭的出现做好了准备。直到今天，西班牙仍是世界上重要的大米出产国之一。 1492年，哥伦布发现了新大陆，而大米也从欧洲被带到了美洲，从此，大米成为跨大西洋贸易的重要组成部分。 对于美洲居民来说，一经发现大米既有营养又好吃，就无法抗拒这种食物的魅力。在美洲的加勒比地区，那里的人会把大米和豆子混合在一起做成饭，这是当地的传统食物。当然，所谓的“传统”，也不过区区几百年而已。毕竟，中国才是大米的故乡，而遗传学的种子也在大约一万年前随着水稻被种了下来。 那么，在中国古代，有关遗传学的故事还有哪些呢？ 中国古代遗传学成就：养动物我们是专业的 考古学发现证明，在六七千年前，中国的农业水平就已经很高超了。你肯定知道，中国古代*早的诗歌总集是《诗经》，在《诗经·大雅·生民》这首诗里，就记载着古人种植大豆的事迹。在整部《诗经》里，还记载了350多种植物，甚至提到了关于植物育种的知识，也就是怎样才能培育出品种更好的农作物。很多农作物已经分出了不同的品种，可以说，在那个时代里，这是相当大的成就。而在4000多年前的甲骨文上，还出现了猪、牛、羊、狗这些动物的名称，说明那个时代饲养牲畜也是日常生活的一部分。 同样，在《诗经》里，指称马和牛等动物的名词也特别丰富。比如，“骊”是纯黑色的马，“骐”是青黑色形成像棋盘一样花纹的马，一辆车驾三匹马是“骖”，驾四匹马就是“驷”。这也从侧面说明，在当时中国不但已经大规模饲养了马和牛，并且祖先们利用遗传和育种的知识，培养出了很多不同的品种。 到了汉代，**思想家王充写下了《论衡》这部伟大的作品。在书中，王充曾提出“种类相产”“子性类父”这样的观点，意思是说生物繁殖的时候都会生出和自己相似的后代。可见，在大约2000年前，中国人已经清楚地认识到遗传现象。 大约在1500年前，贾思勰写出了《齐民要术》，这部作品是有关中国古代农业的伟大代表作。《齐民要术》这个书名是什么意思呢？其实就是“能让老百姓养活自己的重要的技术”。 《齐民要术》一个重要的内容是农作物育种的技术，而育种属于进化论所描述的人工选择，至于怎么分辨植物的雌雄，在这部典籍里也记录了相关的鉴定方法。 这本书的实用性特别强。书里不但教读者怎么分辨植物的雌雄，还把给植物授粉的技术传授给了他们，连怎么鉴定农作物品种的好坏，作品里也提到了非常明确的标准。 在种植果树方面，《齐民要术》也有很丰富的记载。比如，有些植物是需要通过有性繁殖的，也就是用种子来种植；而有些树则需要采用无性繁殖，也就是压苗等方式来种植。在养殖动物方面，《齐民要术》同样有非常充实的记录。比如，如何鉴定马和牛是否属于优良品种，这些相牛和相马技术看似简单，其实有着很高的技术含量。在那个时候，世界上的其他地区都还没有这么系统鉴定牲畜的方法，尽管当时的中国农业专家还没有从遗传现象里总结出遗传学规律，但是他们从经验里得到的实用方法是十分准确的。 在900多年前，宋代的沈括写出了另外一部重要的科技著作——《梦溪笔谈》。在这部作品里已经明确提到生物会在遗传的过程中发生变异，包括环境的因素、气候的因素和人为影响的因素都会造成生物变异的发生。 在大约700年前，元代对于农作物栽培技术有了更详细的论述，甚至有了关于植物的图谱。不光是农作物，连那些观赏植物也被画成了图谱。在这些图谱中，详细地记载了各种观赏植物的特点以及栽培方法。可别小看这些花花草草的栽培方法，这说明中国古代人已经认识到可以人工控制生物的进化方向。也就是说，只要人为地控制培养条件，就能培养出人们想要得到的新品种。这样的思维已经是在有意识地利用遗传学知识了。 总之，在古代社会里，遗传学知识和农业密不可分，而农业高度发达的中国在这个方面非常领先。除了这些农业知识，古代中国人也认识到子女会继承父母的特性，这同样是遗传规律的体现。那么，欧洲人有没有发现这一点呢？答案是肯定的，我们在希腊神话里能看到这一点。 古希腊神话：注定不平凡的孩子 当人类可以相对轻松地吃饱穿暖之后，就有了更多时间去思考关于这个世界的知识。他们发明了数字、文字，并且开始思考一些**问题：这个世界究竟从何而来？我们自己又是从何而来？ 但是，那时的人类对世界上的自然现象都不太理解，他们不知道为什么太阳东升西落，不知道为什么一年有四季的变化。于是，他们只能想象在这个世界上有一种超自然的力量，或者说是神灵造就了他们所能看到的一切。就这样，人类进入了神话时代。 在神话时代，同样存在着对于遗传学的朦胧认识。人们认识到父母的特性会被子女继承，于是产生了丰富的想象。神话时代的人们认为神灵与神灵结合生下的孩子天生就有不可思议的力量，注定也会成为神灵。而对于神灵与凡人的孩子来说，他们有可能成为神灵，也有可能只是人类。只不过，就算是身为人类，这些神灵的孩子也绝非无名之辈，他们几乎都成为赫赫有名的大英雄。一句话，神灵的孩子注定不会平凡。在古希腊神话里，我们可以找到无数这样的例子，下面这个家族就非常具有代表性。 伟大的宙斯是众神之神、世界的统治者，他战无不胜、无所不能。宙斯还是雷电之神，当他挥舞着雷电的时候，可以打败所有的敌人。在宙斯众多的孩子之中，有一位高大英俊，浑身充满光明的力量，和宙斯一样强大的，他就是太阳神阿波罗。 阿波罗不仅是太阳之神，还是音乐、艺术、诗歌、占卜和医学之神。希腊人非常崇拜阿波罗，直到今天，我们还能感受到他们对于阿波罗的热情，2004年雅典奥运会会旗上的标志就是象征阿波罗的桂冠。 阿波罗的儿子同样不同凡响，他有一个儿子名叫阿斯克勒庇俄斯。阿斯克勒庇俄斯继承的正是阿波罗在医学方面的天赋。阿斯克勒庇俄斯刚出生的时候是凡人，渐渐地成长为一代名医。传说在他行医的时候，总会随身携带一根手杖，身边还跟着一条大蛇，于是，蛇缠绕手杖的标志就变成了医学的标志。直到今天，我们在救护车和世界卫生组织的标志上还能看到它。阿斯克勒庇俄斯去世之后，他的形象升入天空，成为蛇夫座，阿斯克勒庇俄斯随之成为医学之神。 在这些故事里，我们可以看到这样的规律：宙斯是希腊神话中*强大的神灵，他的儿子阿波罗是太阳神，同样拥有强大的力量，而且掌管了诸多行业。至于阿波罗的儿子，虽然开始是个凡人，但*终还是升入天空，成为神灵。 这些神话表明，古希腊人已经清晰地形成了这样的观点：孩子会从自己的父母那里继承很多特性，或者说，孩子会和自己的父母保持高度相似。也正是因为有了这样的观点，古希腊人形成了一个有趣的传统，只要是有身份地位的人，往往都会给自己找到一位神灵当作自己的祖先。你一定听说过希波克拉底这个名字，他被认为是西方医学的创始人，被尊称为“医圣”，以他的名字命名的《希波克拉底誓言》是**行业世世代代留传下来的道德规范。而希波克拉底*重要的贡献就是让医学摆脱了神灵的影响，是他**医学走向了理性的道路。非常有趣的是，《希波克拉底誓言》里写进了很多神灵的名字。誓言的**句话是这么说的：“谨在**之神阿波罗、阿斯克勒庇俄斯、海吉亚、潘西斯及天地诸神面前为证。”这是不是有点奇怪呢？希波克拉底让医学摆脱了神灵的影响，进入一个新的时代，但为什么在《希波克拉底誓言》里，提到了古希腊那么多负责**的神灵呢？ 其实，根据传说，希波克拉底是**之神阿斯克勒庇俄斯的后代，而这个誓言中提到的海吉亚和潘西斯两位神灵也是阿斯克勒庇俄斯的子女。很明显，《希波克拉底誓言》提到这些神明并不是要宣传神灵医学，而是要向医学界宣告，希波克拉底是神灵的子孙，所以理所当然是医学界的权威。也就是说，在写下《希波克拉底誓言》的人眼里，只有具备医神血脉传承的人，才配得上医学界**的身份。 通过希波克拉底的故事，我们可以看到，在古希腊人看来，神灵或人的特性是会被代代相传的，这正是他们对遗传学知识的某种朦胧的认识。也正是希波克拉底通过理性思考提出了关于遗传学的理论，从此开启了通向遗传学的大门。

前面的话 用好奇心探索生命的秘密 **章 一万年前·虽然不懂遗传学，但是会应用 中国农业造福世界：一切从米饭开始 中国古代遗传学成就：养动物我们是专业的 古希腊神话：注定不平凡的孩子 古希腊时代·小颗粒和遗传信息 希波克拉底（Hippocrates，前460—前370） 德谟克利特（Democritus，前460—前370） 亚里士多德（Aristotle，前384—前322） 希波克拉底的遗传学：我猜有些小颗粒 德谟克利特的原子论：世界都是小颗粒 亚里士多德的哲学观：根本没什么颗粒 19世纪·达尔文需要你 查尔斯·达尔文（Charles Robert Darwin，1809—1882） 弗朗西斯·高尔顿（Francis Galton，1822—1911） 恩斯特·海克尔（Ernst Haeckel，1834—1919） 达尔文的泛生论：小颗粒重出江湖 高尔顿与统计学：哥哥，你说得对 海克尔与遗传学：偶像，你说得对 19世纪·种豌豆的人 格雷戈尔·孟德尔（Gregor Johann Mendel，1822—1884） 孟德尔的角色：不懂生物学的生物学家 孟德尔的理论：藏在豌豆里的秘密 孟德尔的结局：被遗忘的人 19世纪·小颗粒出现了 瓦尔特·弗莱明（Walther Flemming，1843—1905） 约翰内斯·弗里德里希·米歇尔（Johannes Friedrich Miescher，1844—1895） 瓦尔特·弗莱明的新技术：给你点颜色看看 细胞的有丝分裂：我们要藕断丝连 化学的奥秘：生物学需要化学 米歇尔的探索：脓液里的宝藏 20世纪·原来真的有小颗粒 雨果·马里·德弗里斯（Hugo Marie de Vries，1848—1935） 卡尔·埃里克·科伦斯（Carl Erich Correns，1864—1933） 埃里克·冯·切尔马克（Erich von Tschermak，1871—1972） 沃尔特·斯坦伯勒·萨顿（Walter Stanborough Sutton，1877—1916） 西奥多·波弗利（Theodor Boveri，1862—1915） 威廉·贝特森（William Bateson，1861—1926） 威廉·约翰森��Wilhelm Johannsen，1857—1927） 又见孟德尔：被遗忘的人重出江湖 萨顿与波弗利的发现：遗传信息在哪里 贝特森与约翰森确定术语：我们终于有名字了 20世纪·染色体就是那些小颗粒 托马斯·亨特·摩尔根（Thomas Hunt Morgan，1866—1945） 摩尔根的故事：另类人物成长史 遗传学研究的前线：德国风格的美国大学 摩尔根的功劳：基因在染色体上 20世纪·基因可以传递 弗雷德里克·格里菲斯（Frederick Griffith，1877—1941） 奥斯瓦尔德·艾弗里（Oswald Avery，1877—1955） 格里菲斯的追问：基因可以传递吗 艾弗里的疑问：基因在DNA里吗 20世纪·DNA的成分很重要 埃尔文·查伽夫（Erwin Chargaff，1905—2002） 阿尔弗雷德·赫尔希（Alfred Hershey，1908—1997） 玛莎·蔡斯（Martha Chase，1927—2003） 查伽夫的贡献：我弄清了DNA成分的比例 赫尔希和蔡斯的结论：基因在DNA里 20世纪·还有一步之遥 莫里斯·威尔金斯（Maurice Wilkins，1916—2004） 罗莎琳德·埃尔西·富兰克林（Rosalind Elsie Franklin，1920—1958） 物理学家进军生物学：让人心灰意冷的战争 威尔金斯的功绩：我给DNA拍照片 富兰克林的突破：我拍的照片更清楚 20世纪·英雄所见略同 詹姆斯·杜威·沃森（James Dewey Watson，1928— ） 弗朗西斯·哈利·康普顿·克里克（Francis Harry Compton Crick，1916—2004） 纳斯·卡尔·鲍林（Linus Carl Pauling，1901—1994） 沃森的兴趣：我要追随前辈的脚步 沃森和克里克的友谊：理想让我们相遇 沃森和克里克的挫折：科研需要争分夺秒 20世纪·曲终人不见，江上数峰青 莫里斯·威尔金斯（Maurice Wilkins，1916—2004） 罗莎琳德·埃尔西·富兰克林（Rosalind Elsie Franklin，1920—1958） 詹姆斯·杜威·沃森（James Dewey Watson，1928— ） 弗朗西斯·哈利·康普顿·克里克（Francis Harry Compton Crick，191—2004） 沃森和克里克的成就：生命的螺旋阶梯 富兰克林的遗憾：世界欠她一个诺贝尔奖 沃森的错误：落寞的收场 克里克的进展：DNA的作用 后面的话 科学理念永存