書(shū)名
基因社會(huì)
作者
（美）以太·亞奈（Itai Yanai） / （美）馬丁·萊凱爾（Martin Lercher）
譯者
尹曉虹 / 黃秋菊
豆瓣
http://douban.com/book/subject/27078158/
目錄
前言
序 基因的社會(huì)規(guī)則
第一章 八步輕松演化成癌
第二章 你的對(duì)手定義了你
第三章 性有何用晋南？
第四章 克林頓悖論
第五章 復(fù)雜社會(huì)中的隨性基因
第六章 猩人的世界
第七章 關(guān)鍵是你怎么用
第八章 剽竊、模仿和創(chuàng)新之源
第九章 陰影下那不為人知的生命
第十章 注定贏不過(guò)不勞而獲者
結(jié)語(yǔ)
致謝
拓展閱讀
前言
源遠(yuǎn)流長(zhǎng)的基因社會(huì)和人類(lèi)社會(huì)有著不可分割的聯(lián)系擂橘】友牛基因社會(huì)塑造著你的身體和頭腦氓轰，影響著你的本能和欲望腰根。這一社會(huì)引領(lǐng)人類(lèi)走到現(xiàn)在扯夭，但卻并不一定掌控著人類(lèi)的未來(lái)累澡。若想理解基因是如何影響我們的——并找尋人性逾越基因之上的方法——你也許會(huì)設(shè)想梦抢，我們得搞清每個(gè)基因的作用。
但這種方法并不會(huì)奏效愧哟，因?yàn)槲覀內(nèi)祟?lèi)并不是基因的單純加和奥吩。基因社會(huì)中的成員并非獨(dú)立存在蕊梧。它們需要協(xié)作霞赫，樹(shù)敵結(jié)友湃鹊，只有這樣卖漫，基因才能組成人體粘我，用以維持自身長(zhǎng)達(dá)數(shù)十年的生存，并在人類(lèi)中代代相傳扛拨。
探秘人類(lèi)基因組，關(guān)鍵就在于掌握這些基因的動(dòng)向谣光。我們會(huì)發(fā)現(xiàn)盐碱，基因組實(shí)際上是由復(fù)雜的合作網(wǎng)絡(luò)聯(lián)結(jié)在一起的利己基因集合。
序 基因的社會(huì)規(guī)則
隨著時(shí)間的推移玉锌，我們認(rèn)識(shí)到名挥，如果想深入理解各個(gè)生物體系和其演化過(guò)程，那么我們必須用整體的視角看待問(wèn)題主守≠骶螅基因的行為確實(shí)稱(chēng)得上自私，但基因和人類(lèi)一樣参淫，并非孤立存在救湖，任何基因都不能僅靠自己過(guò)活∠巡牛基因必須相互合作鞋既，共同構(gòu)建和經(jīng)營(yíng)一個(gè)又一個(gè)的生存機(jī)器，才能長(zhǎng)久地生存耍铜。
所有人類(lèi)基因組都由同樣的基因組成邑闺，但單個(gè)基因在不同個(gè)體中的拷貝有可能因?yàn)樽儺惗a(chǎn)生差異，并且同一基因的不同拷貝之間也為了爭(zhēng)奪未來(lái)幾代人類(lèi)基因組中的最高地位而進(jìn)行著激烈的競(jìng)爭(zhēng)棕兼。由于基因間有著復(fù)雜的相互作用陡舅，有著合作和競(jìng)爭(zhēng)，因此在整本書(shū)中伴挚，我們將所有基因均視為一個(gè)社會(huì)中的成員靶衍。這種“自私的基因”的概念引領(lǐng)著我們?nèi)〉昧?1世紀(jì)的無(wú)數(shù)進(jìn)步。如果我們延伸這種概念茎芋，將基因的整個(gè)“社會(huì)”都考慮進(jìn)來(lái)颅眶，那么接下來(lái)將更易取得進(jìn)展。
我們將在本書(shū)中闡釋個(gè)體基因間關(guān)系的總和是如何影響基因組的田弥。我們會(huì)用全面的生物視角進(jìn)行觀察涛酗，對(duì)“基因社會(huì)”的概念進(jìn)行詳細(xì)解讀，從人體內(nèi)部某單細(xì)胞的演化開(kāi)始皱蹦，隨后擴(kuò)展到更宏觀的時(shí)空尺度煤杀，直至追溯到生命之初。
第一章 八步輕松演化成癌
癌癥并非從身體外部展開(kāi)攻勢(shì)沪哺，也不只是身體內(nèi)部的重大事故沈自。與之相反，癌癥正是演化力量的體現(xiàn)辜妓。癌癥遵循著一種無(wú)法擺脫的邏輯枯途，即掌控著動(dòng)植物物種演化的邏輯忌怎。
惡性腫瘤是我們身體上不可分割的一部分，正因?yàn)榇瞬攀沟梅乐螑盒阅[瘤變得如此困難酪夷。我們可將人體視為一座建筑榴啸，這座建筑由數(shù)萬(wàn)億個(gè)名為細(xì)胞的建筑模塊構(gòu)成。細(xì)胞間會(huì)交換養(yǎng)分和化學(xué)信號(hào)晚岭。每個(gè)細(xì)胞都類(lèi)似一間小小的工廠鸥印，每種細(xì)胞都有自己專(zhuān)門(mén)的功能，所有細(xì)胞共同支撐著整個(gè)身體的運(yùn)作坦报。在癌癥患者體內(nèi)库说，有些細(xì)胞和身體其他部分停止了合作，轉(zhuǎn)而開(kāi)始失控地增殖片择。
構(gòu)建身體的細(xì)胞有著自己的家譜潜的。當(dāng)已有的細(xì)胞一分為二時(shí)，新的細(xì)胞便產(chǎn)生了字管。你身體里所有的細(xì)胞都處在一個(gè)龐大的家譜中啰挪，這些細(xì)胞的源頭就是你生命的初始細(xì)胞：你母親體內(nèi)的受精卵。
一枚受精卵發(fā)育成一個(gè)完整的人的過(guò)程并不需要施工經(jīng)理或建筑師的參與嘲叔。所有的細(xì)胞在發(fā)育過(guò)程中都肩負(fù)著密切配合的責(zé)任亡呵，就像是建筑中的每塊磚、每條電線硫戈、每條管道都對(duì)整體結(jié)構(gòu)了然于胸政己，并且和周?chē)拇u塊商量自己該安置在哪個(gè)位置一樣。
癌癥是患者的細(xì)胞譜系中的一支掏愁，是患者自身細(xì)胞過(guò)度繁殖產(chǎn)生的團(tuán)塊。每種癌癥在一開(kāi)始都是細(xì)胞譜系中的一個(gè)細(xì)胞卵牍。這個(gè)細(xì)胞及其后代細(xì)胞持續(xù)分裂果港，在本該停止分裂時(shí)仍不斷繼續(xù)。持續(xù)增殖的癌細(xì)胞擴(kuò)散至身體各處糊昙，攫取氧氣等重要資源辛掠。最終，癌細(xì)胞遍布全身释牺，大量消耗體內(nèi)的資源萝衩，于是身體其他部分由于資源匱乏而土崩瓦解，我們體內(nèi)細(xì)胞間的分工合作走向?yàn)?zāi)難性的崩潰没咙。
細(xì)胞間通過(guò)生長(zhǎng)因子（growth factors）進(jìn)行交流猩谊。生長(zhǎng)因子是一種特定的信使分子（messenger molecules），它在細(xì)胞內(nèi)生成祭刚，之后通過(guò)細(xì)胞膜輸送出去牌捷。只有當(dāng)一個(gè)細(xì)胞同時(shí)接收到周?chē)喾N不同細(xì)胞的信號(hào)時(shí)墙牌，這個(gè)細(xì)胞才能進(jìn)行分裂。這種結(jié)合多重信號(hào)的方式是種保障暗甥，能夠保護(hù)身體不受單個(gè)細(xì)胞的誤導(dǎo)喜滨。
基因組疾病
因?yàn)榘┘?xì)胞有別于其他細(xì)胞，它們?cè)谠鲋硶r(shí)不會(huì)理會(huì)周?chē)?xì)胞的信號(hào)撤防。每個(gè)細(xì)胞的核心——每個(gè)生命的核心虽风，就是基因組〖脑拢基因組是一系列名為染色體的脆弱分子構(gòu)成的辜膝。每個(gè)人體基因組都可視為包含60億字母的文本，這可比莎士比亞作品集總字?jǐn)?shù)多出了上千倍剥懒。這些字母共分為46卷内舟，每卷就是一個(gè)染色體。
我們的基因組天生就帶著自己的備份拷貝——這46個(gè)染色體就是23對(duì)幾乎兩兩完全相同的染色體初橘，唯一的例外就是雄性攜帶的兩個(gè)不成對(duì)的性染色體验游，名為X染色體和Y染色體”ｉ埽基因組文本只包含四個(gè)字母：A耕蝉，T，C和G夜只，即四種核酸堿基（nucleobases垒在，或簡(jiǎn)稱(chēng)堿基）的縮寫(xiě)：A指腺嘌呤（adenine），T指胸腺嘧啶（thymine）扔亥，C指胞嘧啶（cytosine）场躯，G指鳥(niǎo)嘌呤（guanine）。數(shù)百萬(wàn)的堿基連成一條鏈旅挤，形成了一種名為脫氧核糖核酸（deoxyribonucleic acid）或DNA的分子踢关。
染色體由兩條并排且緊密相連的分子鏈構(gòu)成。兩條分子鏈互為鏡像：每條分子鏈上的A堿基對(duì)著另一條分子鏈上的T堿基粘茄，每條分子鏈上的C堿基對(duì)著另一條分子鏈上的G堿基签舞。若將基因組信息視為一行行的字母，那么我們只需觀察其中一條分子鏈柒瓣，因?yàn)槲覀兡軌蚶没パa(bǔ)的鏡像規(guī)則來(lái)輕松重構(gòu)另一條分子鏈儒搭。
任何人類(lèi)語(yǔ)言的文本都可以劃分為若干段落，而每個(gè)段落又或多或少有著連貫的思想芙贫。與此類(lèi)似搂鲫，我們可以將基因組劃分為連貫信息下的非連貫片段，這些片段稱(chēng)為基因屹培。約有20000個(gè)人體基因包含著準(zhǔn)確的默穴、類(lèi)似藍(lán)圖的說(shuō)明怔檩，用以指示生產(chǎn)名為蛋白質(zhì)的大分子。蛋白質(zhì)負(fù)責(zé)著細(xì)胞中多數(shù)具體功能蓄诽。這些編碼蛋白質(zhì)的基因正是本書(shū)的主人公薛训。
這些基因的字母序列可分為兩類(lèi)：一類(lèi)是描述蛋白質(zhì)構(gòu)成的藍(lán)圖部分（編碼序列），以及一類(lèi)作為分子開(kāi)關(guān)的部分仑氛。這些開(kāi)關(guān)調(diào)節(jié)著基因的活性乙埃，決定著是否復(fù)制藍(lán)圖部分以作為生產(chǎn)蛋白質(zhì)的模板，并控制著這種復(fù)制的速度锯岖。大部分基因都具備此類(lèi)開(kāi)關(guān)介袜。在閱讀接下來(lái)的內(nèi)容時(shí)，請(qǐng)記得這點(diǎn)：一個(gè)基因既包含對(duì)于構(gòu)建蛋白質(zhì)的指導(dǎo)說(shuō)明出吹，又包含控制開(kāi)關(guān)遇伞，控制開(kāi)關(guān)能在不同情況下打開(kāi)或關(guān)閉基因。
隨著我們的細(xì)胞分裂并產(chǎn)出更多的細(xì)胞捶牢，對(duì)于每個(gè)細(xì)胞而言最重要的事情就是復(fù)制其染色體鸠珠。DNA聚合酶（DNA polymerase）是一種包含了數(shù)十個(gè)蛋白質(zhì)的細(xì)胞機(jī)器。它會(huì)將DNA雙鏈分開(kāi)成兩條單鏈秋麸，每條單鏈都是一條用于復(fù)制的模板渐排。DNA聚合酶會(huì)將新生成的互補(bǔ)鏡像鏈組合到每一條模板鏈上，從而完成對(duì)一個(gè)染色體雙鏈DNA分子的復(fù)制灸蟆。
正如其他的分子一樣驯耻，染色體有可能遭到損傷或破壞。舉個(gè)關(guān)于鐵的簡(jiǎn)單例子：當(dāng)氧原子侵入并連入純鐵的原子時(shí)炒考，它們會(huì)生成鐵銹分子可缚。區(qū)分鐵銹和純鐵十分容易，并且斋枢，人們可以用鐵銹轉(zhuǎn)化劑通過(guò)化學(xué)方式將鐵銹變?yōu)橐粚踊瘜W(xué)保護(hù)屏障城看。染色體上發(fā)生的多種變化與鐵銹發(fā)生的變化有異曲同工之處，這類(lèi)變化十分容易檢測(cè)和修復(fù)杏慰。但修改DNA的方式不止這一種，例如炼鞠，有時(shí)某字母會(huì)不小心換成了另一字母缘滥。負(fù)責(zé)錯(cuò)誤校驗(yàn)的蛋白質(zhì)經(jīng)常會(huì)忽略這類(lèi)突變，從而也無(wú)從修復(fù)谒主。
人體基因中有整整百分之一是負(fù)責(zé)校對(duì)和改正染色體的朝扼。但即便在校對(duì)方面投入了這么多，DNA復(fù)制卻并非毫無(wú)瑕疵霎肯。每次細(xì)胞分裂都有60億個(gè)字母對(duì)需要進(jìn)行復(fù)制擎颖、檢查和改正榛斯。在這樣的一次復(fù)制環(huán)節(jié)中，一個(gè)特定的DNA字母對(duì)發(fā)生突變的可能性（突變率）約為100億分之一搂捧。因此驮俗，每次進(jìn)行基因組復(fù)制時(shí)，至少有一對(duì)字母發(fā)生錯(cuò)誤的概率仍有約70%允跑。這是較為樂(lè)觀的數(shù)字王凑，因?yàn)檫@是在健康生活方式下估計(jì)出的數(shù)字。
假如有害化學(xué)物質(zhì)（例如香煙煙霧或燒焦的肉類(lèi)中的物質(zhì)）或暴露在紫外線輻射下（來(lái)自太陽(yáng)光輻射或日光浴沙龍）聋丝，人體基因組將遭到更多的改變索烹。這類(lèi)突變包括上文例子中的單個(gè)字母的調(diào)換，但在某些情況下弱睦，DNA分子（整條字母鏈）的部分片段會(huì)被刪除百姓，或者被復(fù)制并被插入到基因組的某個(gè)看似隨機(jī)選擇的地方。正因?yàn)檫@些突變的存在况木，我們體內(nèi)的基因組不只一類(lèi)垒拢，而是有著數(shù)十億相互略有差異的基因組，數(shù)十億個(gè)細(xì)胞就有數(shù)十億個(gè)基因組焦读。
每進(jìn)行一次基因組復(fù)制子库，錯(cuò)誤就會(huì)積累一次。這類(lèi)似于中世紀(jì)書(shū)籍的更迭——那時(shí)的書(shū)是通過(guò)手寫(xiě)進(jìn)行復(fù)制的矗晃，每抄寫(xiě)一遍書(shū)籍仑嗅，就會(huì)意外地引入一些變化。隨著時(shí)間的推移张症，改變積累了下來(lái)仓技，各種拷貝積累了和原作相異的意義。與此類(lèi)似俗他，基因組經(jīng)過(guò)的復(fù)制次數(shù)越多脖捻，所積累了錯(cuò)誤也就越多。更糟糕的是兆衅，突變可能會(huì)損傷基因進(jìn)行校對(duì)和修復(fù)基因組的能力地沮，從而進(jìn)一步加速了突變的產(chǎn)生。
大部分的突變并沒(méi)有任何明顯的影響羡亩，就像將“王國(guó)”中的“國(guó)”變?yōu)椤皣搿币粯幽σ桑@并不會(huì)讓文字變得難以辨讀，或是讓人曲解意思畏铆。但有時(shí)雷袋，人類(lèi)基因的突變會(huì)讓人眼的虹膜呈現(xiàn)出兩種顏色。與此類(lèi)似辞居，幾乎每個(gè)人都有胎記楷怒，這是因?yàn)槲覀兊纳眢w細(xì)胞在增殖以形成皮膚的過(guò)程中出現(xiàn)了突變蛋勺。
很多基因組復(fù)制的過(guò)程是發(fā)生在子宮內(nèi)的，但也有很多細(xì)胞在人的一生中持續(xù)進(jìn)行著更新鸠删。例如抱完，皮膚細(xì)胞每月進(jìn)行一次更新。隨著我們年齡的增加冶共，發(fā)生能夠打亂皮膚色素平衡的基因突變的可能性也越來(lái)越大乾蛤，這解釋了老年斑（age spots）的產(chǎn)生。
癌細(xì)胞基因組中的突變所能導(dǎo)致的后果遠(yuǎn)比胎記或雙色虹膜要嚴(yán)重得多捅僵。人們?cè)谛∈蠹?xì)胞實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)了一個(gè)重要的癌癥相關(guān)基因突變家卖。
研究小鼠細(xì)胞系的研究人員發(fā)現(xiàn)，僅僅一種基因突變就能讓這些細(xì)胞致癌：在一個(gè)名為H-Ras 基因的特定部位庙楚，G取代了T上荡，這就足以讓這些細(xì)胞在沒(méi)有生長(zhǎng)因子的條件下繼續(xù)生長(zhǎng)。這項(xiàng)發(fā)現(xiàn)是非比尋常的馒闷，它表明酪捡，一個(gè)突變基因發(fā)出的誤導(dǎo)指令就足以將所有的正常細(xì)胞變?yōu)榘┘?xì)胞。
H-Ras基因上的一個(gè)突變會(huì)使其編碼的蛋白質(zhì)長(zhǎng)期處于激活狀態(tài)纳账，這也就意味著細(xì)胞將會(huì)持續(xù)分裂逛薇，不受臨近細(xì)胞的信號(hào)支配。H-Ras 基因是種具備重要功能的正呈璩妫基因永罚，但僅僅一個(gè)突變就能將其變?yōu)榘┗颉＿@種基因稱(chēng)之為致癌基因卧秘。
基因組本身有一些機(jī)制能夠限制這種脫離生長(zhǎng)因子控制的細(xì)胞分裂呢袱，但這種限制也有可能被打破。細(xì)胞系能夠進(jìn)行無(wú)限分裂翅敌，它們能夠繞開(kāi)對(duì)于細(xì)胞分裂的限制羞福，這也是僅憑H-Ras 基因中的一個(gè)突變就能導(dǎo)致小鼠細(xì)胞系致癌的原因之一。
每條染色體的兩端都有著復(fù)制計(jì)數(shù)器蚯涮，使細(xì)胞能夠大致記錄下細(xì)胞家譜中完成的細(xì)胞分裂次數(shù)治专。染色體的兩個(gè)末端稱(chēng)為端粒（來(lái)自希臘語(yǔ)中的“末端”一詞）。端粒由特定順序的字母組成：TTAGGG遭顶，如此重復(fù)數(shù)千遍看靠。
當(dāng)染色體復(fù)制完成后，這些端粒就會(huì)變短液肌。每復(fù)制一次，就會(huì)失去端粒末端的一部分鸥滨。這就像每條染色體都有一張?jiān)试S多次復(fù)制的門(mén)票一樣嗦哆，每次染色體進(jìn)入新細(xì)胞時(shí)門(mén)票都會(huì)被撕下一部分谤祖。經(jīng)過(guò)幾十次復(fù)制后，門(mén)票用完了——端粒全部消耗完了——于是染色體就不能繼續(xù)復(fù)制下去了老速。
根據(jù)預(yù)設(shè)好的程序粥喜，失去端粒的人體細(xì)胞最終會(huì)自行了結(jié)。這是件好事——耗盡的端粒預(yù)示著失控的增殖橘券，而細(xì)胞的自殺行為則是一種自動(dòng)防故障開(kāi)關(guān)额湘，能夠保護(hù)身體的其他部分。癌細(xì)胞則需要躲避此類(lèi)自殺程序旁舰，且必須找到能夠重建其端粒的方法锋华。癌細(xì)胞的解決方法也很簡(jiǎn)單：它會(huì)向一種名為端粒酶（telomerase）的復(fù)雜分子機(jī)器尋求幫助。端粒酶的專(zhuān)長(zhǎng)即為重建端粒箭窜。
這乍看之下頗為奇怪——端撂夯溃縮短是一種防止細(xì)胞分裂失控的機(jī)制，但基因組中卻包含了一組能夠逾越這種保障的基因磺樱。為了保證人類(lèi)下一代出生時(shí)具備的是完整長(zhǎng)度的端粒纳猫，端粒酶必須重建這些失掉的端粒部分。因此竹捉，端粒酶被妥善保管了起來(lái)：只有某些擁有特權(quán)的“不朽”細(xì)胞子群才能夠使用端粒酶芜辕，例如產(chǎn)生精細(xì)胞和卵細(xì)胞的母細(xì)胞，而在其他有可能變?yōu)榘┘?xì)胞的細(xì)胞里块差，端粒酶是沒(méi)有活性的侵续。
但要記得，每個(gè)細(xì)胞都有著相同的基因組憾儒。每個(gè)細(xì)胞中都有端粒酶基因询兴，盡管端粒酶基因在這些細(xì)胞中只是被動(dòng)的旁觀者，并無(wú)活性起趾。癌癥若想在端粒缺失之后仍能繼續(xù)分裂诗舰，所需的僅僅是TERT 基因起始處特定位置的一個(gè)突變。TERT基因負(fù)責(zé)編碼重要的端粒酶亞基训裆，組成TERT基因的部分字母為構(gòu)建端粒酶亞基提供了指導(dǎo)眶根。激活端粒酶的突變所改變的并非這些指示，而是改變了另一部分字母边琉，這部分字母構(gòu)成的是調(diào)控基因的分子開(kāi)關(guān)属百。盡管這些字母的指示規(guī)定，只有在精子前體細(xì)胞（sperm precursor）等特定細(xì)胞中才能激活端粒酶的表達(dá)变姨，但突變會(huì)改變分子開(kāi)關(guān)族扰，使癌細(xì)胞得以生產(chǎn)端粒酶。端粒酶在90%左右的癌癥中都處于激活狀態(tài)，其余的癌癥則借助其他手段保持端粒的穩(wěn)定渔呵。
端粒保護(hù)著染色體的末端怒竿，否則染色體將黏著在一起。當(dāng)一個(gè)細(xì)胞發(fā)生突變并激活端粒酶的表達(dá)時(shí)扩氢，端粒已經(jīng)消耗殆盡且染色體會(huì)黏粘結(jié)團(tuán)耕驰。
癌癥的愿望清單
H-Ras 基因和TERT 基因的端粒酶基因變異只是眾多基因突變致癌例證中的兩個(gè)例子而已。在不同的癌癥類(lèi)型和病患個(gè)體中录豺，發(fā)生的突變各不相同朦肘，但其影響均呈現(xiàn)出一系列反復(fù)出現(xiàn)的特性。癌癥研究人員道格拉斯·哈納汗（Douglas Hanahan）和羅伯特·溫伯格（Robert Weinberg）在他們的著名論文中將這些特性稱(chēng)為癌癥的基本特征双饥。每種癌癥特征都解釋了一種基因突變逾越人體防線媒抠，使細(xì)胞失控增殖的方式。
- 自給的生長(zhǎng)信號(hào)兢哭。
- 對(duì)抗生長(zhǎng)信號(hào)充耳不聞领舰。
- 變得永生。
- 逃避細(xì)胞自殺機(jī)制迟螺。
- 逃避免疫破壞冲秽。
- 貪婪地汲取能量。
- 吸引新的血管矩父。
- 入侵較遠(yuǎn)的身體部分锉桑。
這些癌癥的基本特征是逐漸積累的，只有已發(fā)展完全的癌癥才會(huì)表現(xiàn)出以上全部的特征窍株。但這些特征是如何積累的呢民轴？小鼠細(xì)胞中H-ras基因中的一項(xiàng)突變就能導(dǎo)致癌癥的事實(shí)似乎與八項(xiàng)癌癥特征有些矛盾；并且癌癥病程緩慢球订，其癥狀經(jīng)常需要數(shù)十年才會(huì)出現(xiàn)后裸，這似乎也與這些特征有些矛盾。
實(shí)驗(yàn)室中使用的細(xì)胞很少有普通細(xì)胞冒滩。為了讓細(xì)胞能繼續(xù)在實(shí)驗(yàn)皿中生長(zhǎng)微驶，實(shí)驗(yàn)人員需要用特殊的訣竅使細(xì)胞變得“不朽”。而這類(lèi)訣竅總會(huì)對(duì)基因組造成一些特定的改變开睡，比如會(huì)阻止端烈蚱唬縮短。人們后來(lái)才明白篇恒，最初實(shí)驗(yàn)中使用的小鼠細(xì)胞實(shí)際上已經(jīng)瀕臨癌變的邊緣：只差一步扶檐，即H-ras基因上的那一個(gè)突變。要使正常的人類(lèi)細(xì)胞完全發(fā)展為癌癥胁艰，導(dǎo)致八種癌癥基本特征出現(xiàn)的基因突變需要接連發(fā)生款筑。
叛變的基因組
癌癥的根源在于智蝠，每個(gè)細(xì)胞基因組中所攜帶的信息遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了細(xì)胞發(fā)揮其功能所需的信息量，這類(lèi)信息為每個(gè)細(xì)胞帶來(lái)的力量將會(huì)導(dǎo)致災(zāi)難性的故障發(fā)生奈梳。哪怕基因突變?cè)斐傻膬H僅是基因組信息的些微扭曲寻咒，都可能會(huì)造成細(xì)胞違規(guī)分裂，其子細(xì)胞以及子細(xì)胞的子細(xì)胞也會(huì)繼續(xù)分裂下去颈嚼，于是身體的平衡就被打亂了。
每種癌癥都起始于細(xì)微之處饭寺，在開(kāi)始時(shí)都只是一個(gè)受誤導(dǎo)的細(xì)胞阻课，即羅伯特·溫伯格所說(shuō)的“叛徒細(xì)胞”。但真正的叛徒其實(shí)是基因組艰匙。每個(gè)單一細(xì)胞的壽命都很短限煞，影響力也不大，而細(xì)胞的基因卻超越了細(xì)胞的壽命员凝。盡管構(gòu)成細(xì)胞的分子會(huì)在一定時(shí)間內(nèi)土崩瓦解署驻，但基因卻會(huì)繼續(xù)存在下去。
基因的精髓在于其攜帶的信息健霹，這些信息從一代細(xì)胞傳到下一代細(xì)胞旺上。在我們身體的每個(gè)細(xì)胞中，基因組上所有基因的命運(yùn)都是緊密相連的糖埋⌒ǎ基因們共榮辱，它們成功的關(guān)鍵就在于基因之間的合作瞳别。癌變后的基因組中的基因受其中少量突變成員的誤導(dǎo)征候，打破了受控的細(xì)胞分裂規(guī)律，以此尋求不當(dāng)之利祟敛。
與身體中其他進(jìn)程一樣疤坝，癌癥需要基因組的基因們進(jìn)行團(tuán)隊(duì)合作。致癌八步中的每一步都會(huì)逾越機(jī)體中某一獨(dú)立的防御系統(tǒng)馆铁。
一個(gè)基因組同時(shí)獲得全部的八種突變從而成為成熟癌癥的情況是幾乎不可能的跑揉，但體內(nèi)單個(gè)基因組獲得一種突變并僅僅逾越一道身體防線卻并不困難。
由于我們的身體里有著數(shù)萬(wàn)億類(lèi)似（卻并不相同）的基因組叼架，因此多種突變已然存在畔裕。平均下來(lái)，細(xì)胞分裂每秒鐘就會(huì)為新形成的基因組中引入一種新的突變乖订。鑒于存在如此多種突變扮饶，在某個(gè)基因組的某關(guān)鍵部位發(fā)生突變的情況幾乎是難免的，而細(xì)胞也會(huì)不可避免地向癌癥更近了一步乍构。
最需要理解的是甜无，盡管基因組需要集齊全部的癌癥基本特征才能形成發(fā)展完全的癌癥扛点，但僅僅攜帶一種癌癥特征所帶來(lái)的影響就已然不可小覷。由于此類(lèi)突變的產(chǎn)生岂丘，僅具備一個(gè)此類(lèi)突變的叛徒基因組的細(xì)胞分裂速度就有可能已經(jīng)比正常細(xì)胞快了陵究。
正是此類(lèi)基因組數(shù)量的增多使得癌癥進(jìn)一步發(fā)展。由于數(shù)百萬(wàn)這類(lèi)叛徒基因組的出現(xiàn)奥帘，其中某個(gè)基因進(jìn)一步向癌癥突變的概率也就增加了铜邮。這些數(shù)目巨大，以百萬(wàn)計(jì)的叛徒基因組中有可能會(huì)產(chǎn)生出攜帶有八種致癌突變中兩種突變的新基因組寨蹋。出現(xiàn)此種情況后松蒜，第二道防線也就隨之崩潰了。
產(chǎn)生兩種癌癥特征突變后已旧，基因組自我繁殖的能力也會(huì)進(jìn)一步增強(qiáng)秸苗。帶有雙重突變基因組的細(xì)胞比攜帶單一突變基因組的細(xì)胞分裂得更快。當(dāng)攜帶雙重突變的細(xì)胞產(chǎn)出了多達(dá)數(shù)百萬(wàn)的后代細(xì)胞后运褪，獲得下一步突變的幾率也會(huì)再次上升惊楼。這一過(guò)程會(huì)持續(xù)下去，直到機(jī)體的所有防線全軍覆沒(méi)秸讹。
以上內(nèi)容解釋了癌癥發(fā)展時(shí)間如此之長(zhǎng)的原因檀咙，也說(shuō)明了，如果我們能夠及時(shí)注意到癌癥的征兆——雙重突變體嗦枢、三重突變體或四重突變體攀芯，那么很多癌癥是可以避免的。許多叛徒基因組在人體深處進(jìn)行增殖文虏，等人們發(fā)現(xiàn)時(shí)為時(shí)已晚侣诺。但叛徒細(xì)胞有時(shí)卻可以從人體外部觀察到。
癌癥的逐步發(fā)展不過(guò)是遵循自然選擇法則而已氧秘，這一法則調(diào)整著所有生命體的適應(yīng)性年鸳。正是自然選擇創(chuàng)造了生物界所有的奇跡。
自然選擇是普遍規(guī)律丸相，只要群體中的成員在遺傳方面各有差異搔确，并且這類(lèi)差異影響到成員傳宗接代的概率時(shí)驶鹉，自然選擇就會(huì)發(fā)揮效力迄汛。這些受到自然選擇的個(gè)體必須歸屬于一個(gè)群體，或者更準(zhǔn)確地說(shuō)趾浅，整個(gè)種群是共同演化的弛作。種群可以指同種動(dòng)物的全部個(gè)體（在達(dá)爾文的研究里即是如此）涕蜂，可以指人體中所有細(xì)胞（比如患癌癥的情況下），或者甚至是試管中能夠復(fù)制自身的簡(jiǎn)單分子映琳。
達(dá)爾文提出机隙，要使自然選擇作用于某種屬性（例如蜘拉，細(xì)胞對(duì)鄰近細(xì)胞發(fā)出的分裂信號(hào)的依賴(lài)程度），需要一些前提條件有鹿，包括：（1）該屬性在種群中個(gè)體間有差異旭旭；（2）該屬性可遺傳；（3）該屬性會(huì)影響適合度（fitness）葱跋。在演化中持寄，適合度衡量的是短期內(nèi)繁殖方面的成功，即該個(gè)體產(chǎn)生后代的速度相對(duì)于整個(gè)種群中后代出生正常速度的比率娱俺。如果符合以上三個(gè)條件际看，那么隨著時(shí)間的推移，高適合度的細(xì)胞（產(chǎn)出后代較平均水平多的細(xì)胞）比率將會(huì)上升矢否。繁殖能力更強(qiáng)的（即適合度更高的）細(xì)胞最終會(huì)取代整個(gè)種群，這也是符合邏輯的必然結(jié)果脑溢。
在細(xì)胞種群中僵朗，大部分細(xì)胞會(huì)在周?chē)渌?xì)胞分裂之后再進(jìn)行分裂，但有一小部分細(xì)胞卻不會(huì)這樣屑彻。我們已經(jīng)看到验庙，這類(lèi)差異是由基因編碼造成的，并可通過(guò)H-Ras基因上的突變等途徑發(fā)生改變社牲。因?yàn)閿y帶突變的細(xì)胞能產(chǎn)生更多后代粪薛，因此這類(lèi)細(xì)胞終將控制鄰近細(xì)胞種群。除非余下的細(xì)胞能夠找到阻止叛徒細(xì)胞繼續(xù)分裂的方法搏恤，例如讓醫(yī)生檢查身體并移除叛徒細(xì)胞违寿，否則癌癥會(huì)遵循自然選擇法則發(fā)展下去。
只有當(dāng)自然選擇法則的三個(gè)前提條件全部被滿(mǎn)足時(shí)熟空，癌癥才能繼續(xù)發(fā)展下去藤巢。如果所有細(xì)胞都是完全相同的，那么種群的構(gòu)成也不會(huì)改變息罗。如果細(xì)胞增殖的速度有差異掂咒，但這種差異不會(huì)遺傳下來(lái)，那么分裂更快的細(xì)胞則不會(huì)隨著時(shí)間的推移而變得數(shù)不勝數(shù)迈喉。如果細(xì)胞在遺傳方面有差異绍刮，但這并不影響它們的適合度，那么種群構(gòu)成也不會(huì)隨著時(shí)間推移而發(fā)生系統(tǒng)的改變挨摸。
根植在自然選擇法則中的細(xì)胞競(jìng)爭(zhēng)當(dāng)然不利于生物體整體孩革，長(zhǎng)期看來(lái)，也不利于癌細(xì)胞——隨著生物體的死亡油坝，癌細(xì)胞也會(huì)滅亡嫉戚。帶有新的可致癌突變的基因絕不會(huì)進(jìn)入人類(lèi)的下一代刨裆。此類(lèi)基因受困于其癌細(xì)胞，并且不會(huì)進(jìn)入精細(xì)胞或卵細(xì)胞（睪丸內(nèi)可以產(chǎn)生癌癥彬檀，但促進(jìn)癌癥發(fā)展的多種基因突變則讓生產(chǎn)正常精子一事變得不可能）帆啃。
盡管癌細(xì)胞在人體中毫無(wú)例外地只能存活不久，但在動(dòng)物中卻出現(xiàn)了罕見(jiàn)的例子窍帝，即癌細(xì)胞在動(dòng)物體內(nèi)形成并成功超越了該動(dòng)物的壽命努潘。在某只首批被馴服的家犬中形成的腫瘤至今仍然存在。
在生物學(xué)中坤学，判斷成功的標(biāo)尺是長(zhǎng)久的存活：那些存在至今疯坤，并持續(xù)復(fù)制自身的基因才是成功的基因。照此來(lái)看深浮，如果將極罕見(jiàn)的可傳染腫瘤放在一邊不提压怠，癌癥的發(fā)展對(duì)于任何基因的長(zhǎng)期發(fā)展都是不利的，并且突變基因的成就也會(huì)在身體死亡后被驟然打斷飞苇。
然而菌瘫，自然選擇的邏輯卻有些目光短淺。既然身體細(xì)胞完全滿(mǎn)足自然選擇的前提條件布卡，那么自然選擇一定會(huì)發(fā)生雨让，癌癥的演化也就變成了必然。令人不安的事實(shí)是：如果人體存活足夠長(zhǎng)的時(shí)間忿等，則人必然會(huì)患上癌癥栖忠。
癌癥演化和物種演化的類(lèi)似之處不僅在于自然選擇。生物學(xué)家杰里·科因（Jerry Coyne）是這樣描述生命演化的：“地球上生命的逐步演化起始于一種35億年前的原始物種——也許是一個(gè)能自我復(fù)制的分子贸街；之后庵寞，該原始物種會(huì)隨著時(shí)間的推移擴(kuò)張，產(chǎn)出許多新的不同的物種薛匪；對(duì)于大部分（但并非全部）演化中的變化皇帮，其機(jī)制都是自然選擇〉氨玻”這句話簡(jiǎn)明扼要地抓住了演化的五大原理：（1）物種會(huì)變化属拾；（2）物種之間互有聯(lián)系；（3）變化是逐漸發(fā)生的冷溶；（4）許多變化背后的機(jī)制是自然選擇渐白；（5）并不是所有演化中的變化都是由自然選擇引起的。
起初逞频，這些原理是用以描述物種演化的纯衍，但這些原理也可同樣應(yīng)用于生物體內(nèi)細(xì)胞種群中的癌癥演化。在細(xì)胞的代代相傳中苗胀，基因上的變化在我們體內(nèi)的細(xì)胞中逐漸累積（原理1：物種會(huì)發(fā)生變化）襟诸。我們每一個(gè)人都是一個(gè)細(xì)胞集落（colony）瓦堵，這些細(xì)胞全部源自一個(gè)只有一組基因的單細(xì)胞——受精卵。在癌癥中歌亲，控制叛徒細(xì)胞譜系的基因集（gene set）開(kāi)始我行我素菇用，放棄了與身體其他部分的合作。與非癌癥細(xì)胞相比陷揪，叛徒細(xì)胞的這一譜系分支可以視為新“物種”（原理2：共同的血統(tǒng)）惋鸥。但單個(gè)基因突變將完全健康的細(xì)胞變?yōu)榘┘?xì)胞的情況是不存在的——而是叛徒基因組一步接一步緩慢地積攢著變化（原理3：演化是逐漸發(fā)生的）。即將發(fā)生癌變的細(xì)胞比正常細(xì)胞分裂得更快悍缠，由于使分裂加速的基因突變可以遺傳卦绣，因此由叛徒細(xì)胞譜系在身體里占據(jù)的比例會(huì)發(fā)生改變，遠(yuǎn)超它們周?chē)幸?guī)中矩的正常細(xì)胞（原理4：自然選擇）飞蚓。不過(guò)滤港，并非所有的基因突變都與細(xì)胞功能和細(xì)胞增殖有關(guān)，種群中某些變化的普及僅僅是因?yàn)榕既唬ㄔ?：存在著隨機(jī)的變化）趴拧。
也說(shuō)基因
本書(shū)經(jīng)常將基因描述為有目的蜗搔、有意識(shí)的。當(dāng)然八堡，客觀上基因并非如此∑肝撸基因只不過(guò)是一串串DNA兄渺，即原子的復(fù)雜組合。但當(dāng)我們研究基因的屬性以及作用時(shí)汰现，似乎基因的一舉一動(dòng)都是為了保證自身的生存挂谍。這是因?yàn)椋虻难莼渌w一樣瞎饲，是由自然選擇這種邏輯必然性驅(qū)動(dòng)的口叙。擬人修辭便于我們?cè)谟懻摱喾N過(guò)程時(shí)進(jìn)行簡(jiǎn)化；盡管這有助于我們直觀地理解自然選擇學(xué)說(shuō)嗅战，但我們?nèi)砸浀煤?jiǎn)化前的完整描述妄田。
進(jìn)一步，退一步
父母不會(huì)將癌癥傳給孩子驮捍。致癌基因的多種版本會(huì)在身體細(xì)胞中演化疟呐，而非精細(xì)胞或卵細(xì)胞中。后者自身?yè)碛蟹前┌Y基因組东且，以保證癌癥不會(huì)直接從父母轉(zhuǎn)移到孩子身上启具。但某類(lèi)細(xì)胞中導(dǎo)致細(xì)胞向癌癥更進(jìn)一步的基因突變卻可以遺傳下去。
就像是基因組精確設(shè)置了恰到好處的八重防線以延緩惡性腫瘤的發(fā)展珊泳，直到我們的生育期結(jié)束一樣鲁冯，這也許就是實(shí)情拷沸。發(fā)展中的癌細(xì)胞所要必須克服的八道防線正是我們的祖先經(jīng)歷自然選擇后所演化出來(lái)的。
然而薯演，在工業(yè)化之前撞芍，那時(shí)還沒(méi)有生產(chǎn)出抗生素，幾乎無(wú)人能活到癌癥發(fā)展完全的階段涣仿，而大部分繁殖工作也在患者去世前就完成了勤庐。因此，從自然選擇的角度來(lái)看好港，并無(wú)太多“必要”獲得一個(gè)比現(xiàn)有抗癌系統(tǒng)更強(qiáng)大的系統(tǒng)愉镰。也就是說(shuō)，并沒(méi)有自然選擇的壓力來(lái)讓人類(lèi)演化出第九重防線钧汹。
演化不只發(fā)生在過(guò)去丈探，它無(wú)處不在，無(wú)時(shí)無(wú)刻地進(jìn)行著拔莱，即便是在我們體內(nèi)也發(fā)生著演化碗降。正因如此，我們難免會(huì)患上癌癥塘秦。但是讼渊，我們并不一定會(huì)因癌癥而離世。因?yàn)榘┌Y是如此普遍而有威懾力尊剔，因此爪幻，癌癥研究是最重要的研究方向之一，也是生命科學(xué)中最為先進(jìn)的研究領(lǐng)域须误，針對(duì)特定癌癥種類(lèi)的新治療方法經(jīng)常出現(xiàn)挨稿。最近的一項(xiàng)發(fā)現(xiàn)——免疫療法，甚至有可能成為所有癌癥治療的新突破京痢。該療法利用身體自身的防御系統(tǒng)抗擊個(gè)體中出現(xiàn)的特定癌細(xì)胞譜系奶甘。可以想象的是祭椰，在不遠(yuǎn)的將來(lái)臭家，癌癥可能會(huì)成為一種類(lèi)似艾滋病的慢性病。在患者享受先進(jìn)醫(yī)療水平的條件下方淤，艾滋病已經(jīng)不再讓人聞風(fēng)喪膽侣监。免疫系統(tǒng)也許正是強(qiáng)效抗癌療法的關(guān)鍵。
第二章 你的對(duì)手定義了你
你可以將賭場(chǎng)及其誠(chéng)實(shí)的顧客大致視為一個(gè)社會(huì)臣淤；作弊者則要?jiǎng)兿鬟@個(gè)社會(huì)橄霉。將作弊行為擋在門(mén)外，這歸根到底是個(gè)設(shè)限的問(wèn)題。為了保護(hù)自身不受剝削姓蜂，社會(huì)需要區(qū)分開(kāi)內(nèi)部人員和外部人員按厘。負(fù)責(zé)保護(hù)身體不受病原體（pathogen）侵害的免疫系統(tǒng)也需要分清孰敵孰友。很久以前钱慢，在自然選擇的力量驅(qū)使下逮京，免疫系統(tǒng)演化出了分辨敵友的方法。令人驚奇的是束莫，這些分辨敵友的方法居然與癌癥突破防線得以增殖的方法相同懒棉。
基因社會(huì)
在本書(shū)中，我們認(rèn)為最好將構(gòu)成基因組的基因視為一個(gè)社會(huì)览绿。人類(lèi)基因組包含20000個(gè)基因策严，每個(gè)基因都擅長(zhǎng)某項(xiàng)或多項(xiàng)工作《銮茫基因需要共同合作才能組成并管理好身體妻导，讓身體繼續(xù)復(fù)制基因。發(fā)揮這些專(zhuān)長(zhǎng)怀各，需要復(fù)雜的組織以及調(diào)配得當(dāng)?shù)姆止ぞ缶隆５牵绻J(rèn)為基因間的共存就代表著基因的和睦相處瓢对，這就錯(cuò)了寿酌。
盡管每個(gè)人類(lèi)基因組包含著基本相同的一組基因，但這些基因本身卻并不相同硕蛹。突變導(dǎo)致基因出現(xiàn)多種版本醇疼，術(shù)語(yǔ)稱(chēng)其為等位基因（alleles）。
一個(gè)基因類(lèi)似于人類(lèi)社會(huì)經(jīng)濟(jì)體中的一個(gè)特定分支（例如糕餅店妓美、藥房、DIY商店）鲤孵。不同等位基因間存在競(jìng)爭(zhēng)壶栋，就像不同糕餅店在某經(jīng)濟(jì)體中進(jìn)行競(jìng)爭(zhēng)一樣。
基因社會(huì)就是所有基因中全部等位基因的總和普监，在一個(gè)種群中贵试，這些等位基因會(huì)覆蓋種群基因組里的每一處。你自身的基因組有著46條染色體上的等位基因凯正，它們提供了一種方式來(lái)匯集一整套構(gòu)建及管理身體的指令毙玻。從我們之間的種種差異看來(lái)（許多差異都是通過(guò)基因遺傳下來(lái)的），等位基因還有其他無(wú)數(shù)種構(gòu)建人體的方式廊散。等位基因的當(dāng)前地位是由其在基因社會(huì)中的普及度而定的：某等位基因在人類(lèi)基因組中出現(xiàn)得越多桑滩，我們就認(rèn)為這個(gè)等位基因越成功。
正如汽車(chē)制造商需要供應(yīng)商的穩(wěn)定供貨一樣允睹，每個(gè)等位基因的存亡也取決于其同輩能否正常工作运准。等位基因所處的競(jìng)爭(zhēng)環(huán)境是由基因社會(huì)其他成員控制的幌氮。通常的預(yù)期是，同一基因中的等位基因會(huì)相互競(jìng)爭(zhēng)胁澳，而不同基因的等位基因則會(huì)彼此合作该互。基因社會(huì)成員間的復(fù)雜互動(dòng)以及由此所產(chǎn)生的對(duì)生命的理解正是本書(shū)的主旨韭畸。
通過(guò)思考我們體內(nèi)發(fā)生的演化宇智，例如癌癥（第一章）以及免疫系統(tǒng)對(duì)病原體的適應(yīng)（本章），我們見(jiàn)證了短期的演化過(guò)程胰丁。通過(guò)這些過(guò)程随橘，我們了解到基因間重要的功能性關(guān)系，但我們并未看到基因社會(huì)的演化隘马。這是因?yàn)槲覀凅w內(nèi)總有新細(xì)胞產(chǎn)生太防，這些新細(xì)胞復(fù)制于已有細(xì)胞，完完全全地遺傳了母細(xì)胞的基因組酸员。因此蜒车，不同細(xì)胞間的等位基因永遠(yuǎn)不會(huì)相遇——細(xì)胞社會(huì)是靜態(tài)的。從基因的角度來(lái)看幔嗦，人體并不重要酿愧，因此，如果想要了解基因社會(huì)是如何運(yùn)作的邀泉，我們就要探究長(zhǎng)期的演化過(guò)程嬉挡。
演化就發(fā)生在基因社會(huì)中。個(gè)體基因組是匆匆過(guò)客汇恤，但正是千秋萬(wàn)代的基因們逐漸積累的成與敗體現(xiàn)了演化庞钢。這一社會(huì)遵從的是何規(guī)則？等位基因們可不是無(wú)私的理想主義者因谎。當(dāng)?shù)任换蛟鰪?qiáng)其攜帶者的適合度后基括，自然選擇則會(huì)獎(jiǎng)勵(lì)該基因，增加它在基因社會(huì)中的普及度（即“市場(chǎng)份額”）财岔。因此风皿，每個(gè)等位基因與其同輩共同合作時(shí)，也是為了追求自身利益匠璧，這也例證了亞當(dāng)·斯密（Adam Smith）的假說(shuō)——當(dāng)利己主義得到合理引導(dǎo)后桐款，也能達(dá)到共同利益的最大化。
記仇的細(xì)菌
免疫系統(tǒng)崩潰后夷恍，我們會(huì)受制于敵方魔眨。艾滋病——獲得性免疫缺乏綜合征——就是這種情況，這也是艾滋病如此危險(xiǎn)的原因。引起艾滋病的HIV病毒存活在一類(lèi)特殊的人體細(xì)胞中冰沙，這類(lèi)細(xì)胞負(fù)責(zé)保護(hù)身體不受病原體侵害侨艾。HIV病毒為了一己之私操控著這些免疫細(xì)胞，這樣一來(lái)拓挥，患者的免疫系統(tǒng)不僅無(wú)力抵御HIV病毒唠梨，也難以像健康人一樣抵御細(xì)菌感染、真菌感染侥啤、癌癥等威脅当叭。
所有的病毒，從HIV病毒到普通感冒病毒盖灸，都十分擅長(zhǎng)在自我復(fù)制環(huán)節(jié)進(jìn)行作弊蚁鳖。細(xì)胞增殖是種復(fù)雜而精細(xì)的過(guò)程，但病毒卻走了捷徑赁炎。病毒缺乏必要的基因醉箕，難以獨(dú)立完成復(fù)制過(guò)程，因此徙垫，病毒不勞而獲讥裤，利用其他基因社會(huì)得以存活。
病毒可通過(guò)受污染的食物（例如導(dǎo)致鼻炎的輪狀病毒姻报，rotavirus）己英、飛沫（例如導(dǎo)致普通感冒的鼻病毒，rhinovirus）吴旋、體液交換（例如導(dǎo)致艾滋病的HIV病毒）進(jìn)入人體损肛，使自身附著在某人體細(xì)胞上，然后將自身的基因組注入細(xì)胞內(nèi)部荣瑟，劫持細(xì)胞的機(jī)器治拿，轉(zhuǎn)而讓其復(fù)制入侵的病毒。當(dāng)復(fù)制病毒基因組耗盡了細(xì)胞的所有資源后笆焰，這群新生的病毒則會(huì)開(kāi)始逃竄劫谅。這些病毒對(duì)自己劫持的母艦可是毫無(wú)感情可言——很多病毒會(huì)將感染的細(xì)胞打破，導(dǎo)致細(xì)胞死亡仙辟。一部分釋放出的病毒找到新細(xì)胞進(jìn)行感染同波，通過(guò)這種破壞行為繼續(xù)著病毒增殖的循環(huán)鳄梅。
細(xì)菌也受困于病毒叠国。細(xì)菌由單細(xì)胞組成的微小生物，因其只有一個(gè)細(xì)胞戴尸，因此也只有一種基因組粟焊。細(xì)菌細(xì)胞的構(gòu)造非常接近人體細(xì)胞，但要小得多，其結(jié)構(gòu)也簡(jiǎn)單得多项棠”ǎ可以這樣想，每個(gè)人體細(xì)胞都是一間公寓香追，里面分為不同功能的屋子（廚房合瓢、臥室、客廳）透典，而細(xì)菌則類(lèi)似一間狗屋晴楔。
許多細(xì)菌基因組有著一種看似古怪的結(jié)構(gòu)，即大約30個(gè)字母按照特定順序排列的DNA區(qū)域峭咒，這些區(qū)域可重復(fù)達(dá)百遍税弃。這些重復(fù)區(qū)域占細(xì)菌基因組的百分之一，并且?guī)缀醭驶匚慕Y(jié)構(gòu)凑队，即正讀和反讀的結(jié)果幾乎一模一樣则果。這些基因組重復(fù)并非緊緊相連，而是由某種結(jié)構(gòu)間隔開(kāi)的漩氨，當(dāng)初發(fā)現(xiàn)這些結(jié)構(gòu)的研究者不屑地稱(chēng)其為“間隔區(qū)”（spacer）西壮。與這些重復(fù)序列不同，間隔區(qū)元件的長(zhǎng)度從25個(gè)字母到40個(gè)字母不等才菠。
過(guò)去多年中茸时，無(wú)人明白這些重復(fù)序列-間隔區(qū)-重復(fù)序列-間隔區(qū)-重復(fù)序列-間隔區(qū)-重復(fù)序列……的片段有何用途。但這些片段的存在一定有某種意義赋访，因?yàn)榧?xì)菌一般會(huì)丟掉那些沒(méi)用的序列可都。研究者將這些片段稱(chēng)為CRISPR，即成簇的規(guī)律性間隔短回文重復(fù)序列（clustered regularly interspaced short palindromic repeats）蚓耽。關(guān)于這些不規(guī)則區(qū)域作用的重大突破并非源于對(duì)搶眼的重復(fù)序列的理解渠牲，而是源于對(duì)那些看似無(wú)用的間隔區(qū)的深入研究。間隔區(qū)的字母順序經(jīng)常和已知病毒基因組的某些部分一致步悠。但為何細(xì)菌基因組中會(huì)出現(xiàn)零星的病毒信息签杈，并且還如此整齊地排列在重復(fù)序列間呢？
原來(lái)鼎兽，這些病毒片段實(shí)際上是曾入侵過(guò)細(xì)菌的病毒的存檔照片答姥，每個(gè)細(xì)菌細(xì)胞中都貼出了這些照片，就像是賭場(chǎng)中貼出的作弊者照片一樣谚咬。細(xì)菌利用這些信息來(lái)識(shí)別鹦付、清除長(zhǎng)得像之前罪犯的入侵者，從而有效地起到了免疫效果择卦，可以防御之前病毒的近親的攻擊敲长。這種細(xì)菌針對(duì)病毒的免疫方式顯示了基因社會(huì)的規(guī)則：細(xì)菌維護(hù)著數(shù)據(jù)庫(kù)以作排除之用郎嫁，每當(dāng)檢測(cè)出一個(gè)未曾謀面的敵人后，便將新的檔案照片存入基因組祈噪。
多虧了負(fù)責(zé)將病毒DNA片段嵌入CRISPR結(jié)構(gòu)的基因泽铛，這個(gè)間隔區(qū)才會(huì)出現(xiàn)于此。但只有少數(shù)細(xì)菌能夠及時(shí)完成任務(wù)辑鲤，這也是為什么大部分細(xì)菌仍會(huì)被迅速?gòu)?fù)制的病毒消滅的原因盔腔。
細(xì)菌以對(duì)比檔案照片的方式來(lái)清除潛在威脅，這一方式所應(yīng)用的原理月褥，正是染色體中DNA的兩條鏈能夠結(jié)合在一起的原理铲觉。
CRISPR系統(tǒng)利用的就是這種鏡像吸引原則。
CRISPR系統(tǒng)之所以在生命科學(xué)中如此著名吓坚，不僅僅是因?yàn)樗苄纬杉?xì)菌的這種適應(yīng)性免疫系統(tǒng)撵幽。當(dāng)CRISPR系統(tǒng)記下新的病原體時(shí)，它會(huì)將特定DNA序列插入基因組中某特定區(qū)域礁击⊙卧樱科研工作者已將這種功能改造為一種對(duì)研究極其有用的手段。利用這種原理哆窿，我們可以編輯一個(gè)基因組链烈，例如將某些特定基因從基因組中移除，并觀察移除這些基因后的變化挚躯。
如果CRISPR系統(tǒng)對(duì)抗細(xì)菌的免疫工作做得滴水不漏强衡，那么也就不會(huì)存在對(duì)細(xì)菌不利的病毒了，而這一系統(tǒng)也會(huì)被淘汰码荔。然而漩勤，這場(chǎng)戰(zhàn)爭(zhēng)還在繼續(xù)∷踅粒基于細(xì)菌的防御工事越败，病毒給出了對(duì)策，從而產(chǎn)生了演化的軍備競(jìng)賽硼瓣。
病毒突破細(xì)菌免疫系統(tǒng)的方式不止一種究飞。其中最簡(jiǎn)單的方式基于這一事實(shí)：為了讓檢測(cè)工作更易進(jìn)行，免疫系統(tǒng)必須在添加新間隔區(qū)后丟掉最老的間隔區(qū)堂鲤。因此亿傅，當(dāng)某些病毒久久不再露面，而細(xì)菌又將其“淡忘”后瘟栖，這些病毒就會(huì)偷偷穿過(guò)細(xì)菌免疫系統(tǒng)葵擎，卷土重來(lái)。病毒的另外一種策略就是進(jìn)行“易容”慢宗，這樣便與自己的檔案照片無(wú)法對(duì)應(yīng)坪蚁。這種“易容”所需要的只是與細(xì)菌間隔區(qū)對(duì)應(yīng)的病毒基因組序列上的一個(gè)基因突變，改變一個(gè)字母即可镜沽。針對(duì)這種種策略敏晤，細(xì)菌也產(chǎn)生了新的對(duì)策以對(duì)抗病毒的對(duì)策，將更新過(guò)的病毒檔案照片記入自己的基因組缅茉。
細(xì)菌有時(shí)會(huì)無(wú)意中將自己的DNA片段列為CRISPR間隔區(qū)嘴脾。由于這個(gè)意外獲得的檔案照，細(xì)菌會(huì)將自身DNA誤認(rèn)為侵入者蔬墩，并將其摧毀译打，進(jìn)行無(wú)意的自殺行動(dòng)——可以算是細(xì)菌的自身免疫疾病。
細(xì)菌的基因社會(huì)是否面臨著讓其記錄不暇的敵人呢拇颅？有證據(jù)顯示奏司，細(xì)菌生存的地方類(lèi)似無(wú)盡的海洋，若想讓基因組容納下所有潛在威脅的記錄樟插，代價(jià)則過(guò)于昂貴韵洋，而CRISPR系統(tǒng)的效力也會(huì)下降。
隨機(jī)檔案照生成器
如果我們的身體利用類(lèi)似CRISPR系統(tǒng)的小分隊(duì)抵御外來(lái)入侵者黄锤，那么某一個(gè)身體細(xì)胞可能會(huì)獲得免疫力搪缨，但這一細(xì)胞卻不能將其基因組內(nèi)的檔案照傳入臨近細(xì)胞中。并且鸵熟，因?yàn)橹挥芯?xì)胞和卵細(xì)胞的基因組才可能遺傳到下一代副编，所以你也不能將侵略者的信息遺傳到孩子體內(nèi)。
此外流强，盡管檔案照資料庫(kù)可以讓你分辨出潛在的再犯者痹届，但這卻并不能保護(hù)個(gè)體不受初次感染的侵犯。與構(gòu)建細(xì)菌細(xì)胞相比打月，組織人體則費(fèi)力多了短纵，所以，可不能在新威脅剛冒頭時(shí)就讓身體死亡僵控。我們需要一種能夠?qū)π峦{迅速發(fā)起反擊香到，并立即將反擊戰(zhàn)推向全身的系統(tǒng)。
人體免疫系統(tǒng)报破，以及所有具備脊椎的動(dòng)物（脊椎動(dòng)物）的免疫系統(tǒng)將任務(wù)分給了一些特化的細(xì)胞悠就。正如細(xì)菌里的情況一樣，免疫系統(tǒng)最關(guān)鍵的問(wèn)題就是識(shí)別入侵者充易。人體免疫系統(tǒng)所用的策略類(lèi)似賭場(chǎng)和細(xì)菌的策略梗脾，能生產(chǎn)出應(yīng)對(duì)各種不同威脅的分子。但儲(chǔ)存下每種與潛在入侵者相對(duì)應(yīng)的基因序列是不可能的——這樣所需的基因數(shù)量將大于人體基因組中的總字母數(shù)盹靴。與之不同炸茧，免疫系統(tǒng)擁有一臺(tái)隨機(jī)檔案照片生成器瑞妇。
我們看到，細(xì)菌利用互補(bǔ)的DNA單鏈彼此吸引的規(guī)律梭冠，以此追捕入侵者辕狰。人體免疫系統(tǒng)利用檔案照片——抗體，施展了相似的策略控漠，但這些抗體并非基于DNA序列蔓倍，而是基于蛋白質(zhì)序列。
人體中的蛋白質(zhì)是一個(gè)個(gè)用20種結(jié)構(gòu)類(lèi)似的分子構(gòu)成的“長(zhǎng)單詞”盐捷，這些分子稱(chēng)為氨基酸（amino acid）偶翅。為了生產(chǎn)出蛋白質(zhì)，這些氨基酸分子必須首先組合成一條長(zhǎng)鏈碉渡。之后聚谁，新合成的蛋白質(zhì)折疊成一個(gè)三維結(jié)構(gòu)，這一結(jié)構(gòu)的形狀依照氨基酸的物理化學(xué)性質(zhì)（例如大小滞诺、電荷垦巴、疏水性）而來(lái)。每種形狀都是在自然選擇法則之下演化而來(lái)铭段，用以發(fā)揮特定功能骤宣。因?yàn)榈鞍踪|(zhì)是由20種化學(xué)性質(zhì)類(lèi)似的分子（字母）組成的，而不是像DNA或RNA一樣由4種分子組成序愚，因此蛋白質(zhì)可能的結(jié)構(gòu)類(lèi)型也就多了許多憔披。
細(xì)胞若想生產(chǎn)蛋白質(zhì)，就需要將DNA序列（包含4種字母）翻譯為蛋白質(zhì)序列（包含20種字母）爸吮。在地球上所有的生命形式中芬膝，這一翻譯過(guò)程都遵循著同樣的規(guī)則，只不過(guò)有些許差別形娇。我們之所以認(rèn)為生命只能在地球上產(chǎn)生一次锰霜，這也是原因之一。
為了制造蛋白質(zhì)桐早，細(xì)胞一步接一步地遵從著生物學(xué)里的“中心法則”：信息從DNA傳遞到RNA癣缅，再傳遞到蛋白質(zhì)中。蛋白質(zhì)編碼基因的DNA序列的平均長(zhǎng)度是1000個(gè)字母哄酝。該序列由我們?cè)诘谝徽轮杏懻撨^(guò)的聚合酶復(fù)制到一個(gè)RNA信使中友存。然后，該信使RNA進(jìn)入另一個(gè)蛋白質(zhì)復(fù)合物—核糖體（ribosome）。RNA序列從核糖體中穿過(guò)時(shí)，核糖體會(huì)將對(duì)應(yīng)每個(gè)三字母密碼子的氨基酸添加到延長(zhǎng)中的蛋白質(zhì)上区匣。為了能夠開(kāi)始蛋白質(zhì)的生產(chǎn)税产，細(xì)胞從其母細(xì)胞中遺傳了一些負(fù)責(zé)形成聚合酶和核糖體的蛋白質(zhì)拷貝。
幫助識(shí)別病原體的抗體蛋白質(zhì)是呈Y形的抵窒。每個(gè)抗體蛋白質(zhì)Y形的兩個(gè)尖端都能與一類(lèi)來(lái)自侵入者蛋白質(zhì)的特定片段相結(jié)合佛呻。
人體免疫系統(tǒng)生產(chǎn)抗體的方式：免疫細(xì)胞不是儲(chǔ)存已成型的檔案照片谍憔，而是用有限的幾組零部件組裝出多種多樣的檔案照片焚刺。
在大部分身體細(xì)胞中敛摘，基因組中并沒(méi)有特定的抗體基因，至少?zèng)]有已成型的抗體基因檩坚。而當(dāng)身體生產(chǎn)B細(xì)胞時(shí)，抗體基因?qū)?huì)重新組裝至其基因組中诅福。B細(xì)胞是免疫系統(tǒng)細(xì)胞匾委，在身體內(nèi)巡查抗體，并利用抗體檢測(cè)入侵者氓润。
在你體內(nèi)的三條染色體中赂乐，每條上面都有三個(gè)相鄰區(qū)域，分別稱(chēng)為可變區(qū)（variable）咖气、多樣區(qū)（diverse）和連接區(qū)（joining）挨措，合起來(lái)稱(chēng)為VDJ系統(tǒng)。類(lèi)似拼一拼游戲中的頭部卡片崩溪、軀干卡片浅役、腿部卡片，每個(gè)區(qū)域都包含抗體某部分的多種版本伶唯。當(dāng)身體生產(chǎn)B細(xì)胞時(shí)觉既，該細(xì)胞中的蛋白質(zhì)復(fù)合物會(huì)從每部分抽出一張“卡片”，用以編輯基因組乳幸。這三張卡片粘在一起瞪讼，形成了混編的抗體基因。這就好像其他細(xì)胞的基因組有著全套的拼一拼游戲卡片粹断，而B(niǎo)細(xì)胞則會(huì)組裝出一個(gè)特定的人形符欠，并將其余的卡片丟棄。這種行為可不常見(jiàn)——人體內(nèi)只有B細(xì)胞等極少數(shù)細(xì)胞有權(quán)編輯它們自己的基因組瓶埋。
B細(xì)胞抗體要先與身體中的所有產(chǎn)物進(jìn)行比對(duì)后才能被釋放出來(lái)希柿。就像賭場(chǎng)保安一樣，他們拿著電腦生成的人臉圖像記錄养筒，首先要過(guò)濾掉那些看起來(lái)中規(guī)中矩的顧客狡汉，而免疫系統(tǒng)則要首先過(guò)濾掉任何可能會(huì)與自身蛋白質(zhì)結(jié)合的抗體。
如果不對(duì)此類(lèi)自我結(jié)合過(guò)程進(jìn)行審查闽颇，B細(xì)胞會(huì)經(jīng)常攻擊個(gè)體自身盾戴，就像偶爾發(fā)生在細(xì)菌CRISPR免疫系統(tǒng)中的自身免疫反應(yīng)一樣。當(dāng)B細(xì)胞漸漸在骨髓中成熟時(shí)兵多，那些編碼的抗體與自身蛋白質(zhì)結(jié)合的B細(xì)胞會(huì)自殺尖啡。余下的B細(xì)胞會(huì)被釋放到身體中橄仆，四處尋找入侵者。B細(xì)胞發(fā)現(xiàn)敵情后衅斩，會(huì)召集吞噬細(xì)胞以處死入侵者盆顾。
達(dá)爾文會(huì)怎么做？
人體免疫系統(tǒng)中的B細(xì)胞數(shù)量有限畏梆，所以即便理論上VDJ系統(tǒng)可以生產(chǎn)出上萬(wàn)億的抗體您宪，但不可能為每個(gè)可能存在的異質(zhì)蛋白質(zhì)片段配一個(gè)B細(xì)胞。與之不同奠涌，每個(gè)B細(xì)胞可以與一系列略有差異的蛋白質(zhì)片段相結(jié)合宪巨。盡管與某些片段的結(jié)合作用也許會(huì)較弱，但人體免疫系統(tǒng)有辦法增強(qiáng)這種結(jié)合溜畅，從而讓其防御作用達(dá)到最大捏卓，并持續(xù)發(fā)揮下去。免疫系統(tǒng)通過(guò)兩種借助了自然選擇之力的絕妙方法慈格，達(dá)到了這一效果怠晴。
首先，其抗體與異質(zhì)蛋白質(zhì)片段匹配的B細(xì)胞得到了獎(jiǎng)勵(lì)——進(jìn)行自我增殖的信號(hào)浴捆，從而生產(chǎn)出更多包含成功抗體基因序列的B細(xì)胞蒜田。巡查身體的這種B細(xì)胞數(shù)目越多，就越有可能識(shí)別并清除受到匹配入侵者感染的細(xì)胞选泻。
其次物邑，第二種方法與第一種相關(guān)，即保證B細(xì)胞與入侵者蛋白質(zhì)片段之間的結(jié)合足夠緊密滔金，以達(dá)到清除的目的色解。
抗體基因有一部分負(fù)責(zé)編碼Y形抗體蛋白質(zhì)的尖端部分，這一程序則特意為這一部分引入了基因突變餐茵。這些超突變（hypermutation）的目的在于引入適度的變異：大約在每千次細(xì)胞分裂中引入一個(gè)新的基因突變科阎。超突變能夠創(chuàng)造出種類(lèi)繁多的B細(xì)胞，以不同強(qiáng)度結(jié)合侵入者的蛋白質(zhì)片段忿族。請(qǐng)注意锣笨，基因突變并非發(fā)生在B細(xì)胞的整個(gè)基因組上，而是僅僅發(fā)生在基因組上決定結(jié)合特異性的部分道批。這一過(guò)程也十分少見(jiàn)——這一區(qū)域是人體基因組中唯一一個(gè)特意引入突變的區(qū)域错英。
經(jīng)過(guò)幾輪超突變及接下來(lái)的增強(qiáng)版B細(xì)胞增殖的過(guò)程，免疫系統(tǒng)中會(huì)充滿(mǎn)能牢固結(jié)合入侵者蛋白質(zhì)的B細(xì)胞隆豹。贏得B細(xì)胞之戰(zhàn)的某些B細(xì)胞代表將得以在體內(nèi)長(zhǎng)久生存椭岩。它們會(huì)變?yōu)橛洃浖?xì)胞，而記憶細(xì)胞則會(huì)留在體內(nèi)，保護(hù)身體將來(lái)不受同一入侵者的攻擊——至此判哥，我們就獲得了對(duì)抗某種疾病的抗體献雅。
滿(mǎn)足了自然選擇的全部三項(xiàng)要求，B細(xì)胞適應(yīng)病原體的過(guò)程則是一項(xiàng)邏輯上的必然塌计。
嚴(yán)格來(lái)講挺身，由于抗體基因有著不尋常的組裝方式，它們并不屬于基因社會(huì)中的一員锌仅≌录兀抗體基因只是稍縱即逝的組合，每個(gè)B細(xì)胞的抗體基因均不相同热芹。真正屬于基因社會(huì)的成員是這一系統(tǒng)中的等位基因贱傀，它們相當(dāng)于含有可變區(qū)、多樣區(qū)和連接區(qū)的整套拼一拼游戲套裝剿吻∏瞎浚可變區(qū)串纺、多樣區(qū)和連接區(qū)單獨(dú)出現(xiàn)時(shí)并無(wú)任何用處丽旅，只有通過(guò)機(jī)器的剪切和粘貼，形成一個(gè)抗體編碼基因后纺棺，它們才能保衛(wèi)身體榄笙。這種機(jī)器本身由其他多個(gè)基因編碼。同時(shí)祷蝌，還有更多基因參與維護(hù)了免疫系統(tǒng)的正常工作茅撞。這些基因間的共同協(xié)作使得整個(gè)基因社會(huì)在病原體面前仍能興旺發(fā)展。
雙面間諜和長(zhǎng)頸鹿寶寶
特創(chuàng)論信仰者通常認(rèn)為巨朦，像人類(lèi)這樣復(fù)雜的生命不可能是偶然出現(xiàn)的米丘。基因突變確實(shí)是隨機(jī)的糊啡，也就是說(shuō)拄查，突變并不總是偏向于能夠增加適合度的變化。但是棚蓄，自然選擇的過(guò)程絕非隨機(jī)堕扶。
達(dá)爾文的演化論（亦譯為進(jìn)化論）十分了不起，這一理論邏輯簡(jiǎn)單梭依，能用于解釋生物界的很多觀察結(jié)果稍算。達(dá)爾文并不是第一個(gè)思考演化原理的人。早于達(dá)爾文65年出生的法國(guó)博物學(xué)家讓-巴蒂斯特·拉馬克（Jean-Baptiste de Monet役拴，Chevalier de Lamarck）也十分贊同物種隨時(shí)間推移而演化并適應(yīng)新環(huán)境的概念糊探。但拉馬克所認(rèn)為的演化原理卻十分不同。
拉馬克認(rèn)為，生物后天獲得的改變會(huì)遺傳到其后代身上侧到，他的想法得到了許多其同輩人的支持勃教。
如果拉馬克的想法是正確的，那么我們后天獲得的能力均能遺傳到我們的子女身上匠抗。這當(dāng)然有悖常理故源，相比之下，達(dá)爾文的理論能夠解釋眾多現(xiàn)象汞贸，因此人們很快拋棄了拉馬克的設(shè)想绳军。
我們現(xiàn)在深入了解了信息是如何通過(guò)基因組代代相傳的。每部分不連續(xù)的遺傳信息矢腻，即每個(gè)等位基因拷貝门驾，都只存在于攜帶它的細(xì)胞中。在多細(xì)胞生物中多柑，例如長(zhǎng)頸鹿或人類(lèi)奶是，任何針對(duì)脖子（或其他身體部分）的改變只能影響到這一身體部分的細(xì)胞所儲(chǔ)存的信息。這些信息無(wú)法傳遞到卵巢或睪丸的基因組中竣灌，因此也不會(huì)遺傳下來(lái)聂沙。
拉馬克認(rèn)為，改變不會(huì)隨機(jī)出現(xiàn)初嘹，而是在與環(huán)境的交互過(guò)程中出現(xiàn)的及汉，正如長(zhǎng)頸鹿的故事一樣。相比之下屯烦，達(dá)爾文理論的現(xiàn)代理解為坷随，生物基因組和其環(huán)境之間有著屏障，從基因到環(huán)境的通路是一條單行道驻龟∥旅迹基因的產(chǎn)物會(huì)由環(huán)境來(lái)檢測(cè)其對(duì)適合度的影響，但從環(huán)境中學(xué)到的經(jīng)驗(yàn)卻從不直接輸入到基因組中翁狐。
細(xì)菌的免疫系統(tǒng)的工作方式完全屬于拉馬克式邏輯类溢，支撐這一系統(tǒng)正常工作的并非是經(jīng)環(huán)境試煉的隨機(jī)變異，而是從環(huán)境（病毒）到基因組的直接方式谴蔑。
這是否意味著自然選擇在某種程度上被細(xì)菌不同的演化方式取代了呢豌骏？盡管細(xì)菌免疫系統(tǒng)有部分的確遵從著拉馬克原理，但與所有生命體一樣隐锭，這一系統(tǒng)得以適應(yīng)環(huán)境的核心還是在于自然選擇窃躲。細(xì)菌免疫系統(tǒng)的運(yùn)行方式涉及了拉馬克的設(shè)想，但拉馬克的設(shè)想并不能解釋在細(xì)菌演化史中這一系統(tǒng)是如何出現(xiàn)的钦睡。
盡管我們并不清楚產(chǎn)生細(xì)菌免疫系統(tǒng)的演化步驟蒂窒，但除了遺傳性變異和自然選擇，我們沒(méi)有理由認(rèn)為會(huì)有其他說(shuō)法能夠解釋這一現(xiàn)象。
細(xì)菌免疫系統(tǒng)找到了將重要記憶保存到基因組的方式洒琢，而這一從環(huán)境到基因組的特殊途徑是依據(jù)自然選擇規(guī)律演化而來(lái)的秧秉。達(dá)爾文認(rèn)為，自然選擇能夠解釋我們看到的所有生物體中一切對(duì)環(huán)境的適應(yīng)現(xiàn)象衰抑。
拉馬克和母乳
正如細(xì)菌的免疫系統(tǒng)一樣象迎，我們的免疫系統(tǒng)保留了過(guò)去被感染的記憶。B細(xì)胞基因組反映了我們一生中進(jìn)行過(guò)的抗?fàn)幥河弧Ｎ覀兛範(fàn)幊晒Φ拇螖?shù)越多砾淌，記憶細(xì)胞的種類(lèi)也會(huì)變得越豐富。
遺憾的是谭网，我們免疫系統(tǒng)的基因組記憶不能傳遞到孩子身上汪厨。然而，借助一條非基因愉择、類(lèi)拉馬克理論的途徑劫乱，母輩曾經(jīng)的感染可以讓孩子受益。母乳不僅為孩子提供了恰到好處的營(yíng)養(yǎng)锥涕，還包含許多免疫相關(guān)的分子衷戈，例如可以防止有害細(xì)菌附著在嬰兒腸壁上的特殊糖類(lèi)。
母乳啟動(dòng)了嬰兒的免疫系統(tǒng)站楚，減少了感冒脱惰、流感及其他疾病的發(fā)生搏嗡。作為哺乳動(dòng)物的基本屬性窿春，在與病原體的漫長(zhǎng)斗爭(zhēng)中，哺乳是對(duì)抗病原體的絕佳策略采盒。
正如我們所看到的旧乞，一種生物對(duì)另一種生物的攻擊——無(wú)論是病毒入侵細(xì)菌還是細(xì)菌攻擊人體——本質(zhì)上是基因社會(huì)間的沖突，在沖突中戰(zhàn)斗的正是高效且具有獻(xiàn)身精神的特遣部隊(duì)磅氨。人體免疫系統(tǒng)利用了自然選擇的力量尺栖，從而可以及時(shí)對(duì)抗敵人。然而烦租，從演化的時(shí)間尺度來(lái)看延赌，我們的身體不過(guò)是暫時(shí)的組合罷了〔娉鳎基因社會(huì)在一代代人類(lèi)中演化挫以，從一代到下一代的過(guò)渡——制約與平衡從中起著作用。
第三章 性有何用窃祝？
有性生殖是推動(dòng)基因社會(huì)演化的一大重要力量掐松。達(dá)爾文對(duì)基因一無(wú)所知，但他明白有性生殖的重要性。
性的益處：除了顯而易見(jiàn)的好處大磺，還有……
從癌癥和免疫系統(tǒng)的角度來(lái)看抡句，基因社會(huì)是在人類(lèi)個(gè)體中演化的。人體細(xì)胞形成了龐大的種群杠愧，這一種群能夠根據(jù)自然選擇法則進(jìn)行適應(yīng)待榔。但即便進(jìn)行了適應(yīng)，這一細(xì)胞種群最多在生存幾十年后也必然會(huì)消失流济。人類(lèi)基因存活的唯一方式究抓，就是讓基因復(fù)制品進(jìn)入下一代，也就是說(shuō)要進(jìn)行生育袭灯。無(wú)論是依照哺乳類(lèi)動(dòng)物傳統(tǒng)的方式懷孕刺下，還是借助生殖醫(yī)學(xué)那些不斷增加懷孕可能的方式，這對(duì)人類(lèi)基因來(lái)說(shuō)都無(wú)所謂稽荧。我們將采取這一立場(chǎng)橘茉，并且使用“性”一詞來(lái)表示兩個(gè)個(gè)體的基因相混合以生成新基因組的過(guò)程。
沒(méi)有性姨丈，也就不會(huì)稀釋遺傳成分畅卓。
正如這一看法所示，為了讓下一代繼承自己的所有等位基因蟋恬，有性生殖個(gè)體要生育的孩子數(shù)量是利用克隆進(jìn)行繁殖的個(gè)體的兩倍翁潘。似乎性有著很高代價(jià)，這一負(fù)擔(dān)稱(chēng)為性的雙倍代價(jià)歼争。為了償付這樣高的代價(jià)拜马，必須要有一個(gè)相當(dāng)?shù)暮锰幾鳛檠a(bǔ)償。既然在很多情況下沐绒，男性貢獻(xiàn)的只不過(guò)是自己一半的基因組俩莽，那么我們應(yīng)該從基因組中找尋答案。
性不會(huì)讓兩個(gè)完整的基因組進(jìn)行合并——如果出現(xiàn)了這種情況乔遮，那么每一代的基因組都會(huì)擴(kuò)大一倍扮超，這不符合邏輯。
孩子的基因組只會(huì)包含母親基因組的一半和父親基因組的一半蹋肮。因此出刷，孩子的智力和長(zhǎng)相如何，就要看孩子遺傳的究竟是父母哪一方的哪一半基因組了坯辩。性對(duì)基因社會(huì)的影響就在于這等位基因的隨機(jī)混合馁龟。
并不是所有的生物都會(huì)利用性進(jìn)行繁殖。細(xì)菌之間無(wú)性濒翻，至少?zèng)]有我們所認(rèn)為的性（之后會(huì)有詳述）屁柏。細(xì)菌復(fù)制自己的基因組啦膜，并克隆自身，以此來(lái)繁殖后代淌喻。母細(xì)菌和子細(xì)菌的基因組是一模一樣的僧家，只是少數(shù)偶發(fā)突變的情況除外。這種情況下沒(méi)有代價(jià)高昂的稀釋現(xiàn)象裸删。
正如癌癥的演化一般八拱，數(shù)萬(wàn)億細(xì)菌細(xì)胞每進(jìn)行一次分裂，就有一定可能性將某新型基因突變引入相應(yīng)基因組涯塔。數(shù)萬(wàn)億次細(xì)胞分裂后肌稻，會(huì)產(chǎn)生無(wú)數(shù)各異的基因組，偶爾會(huì)有少數(shù)突變基因組使其攜帶者能夠進(jìn)入有抗生素的區(qū)域匕荸。與癌癥同理爹谭，數(shù)量多，則力量大榛搔。
與癌癥一樣诺凡，細(xì)菌會(huì)產(chǎn)生多種基因突變，每種突變都會(huì)幫助它們穿越一道防線践惑，而這種進(jìn)程會(huì)因?yàn)槊看瓮蛔兒蟮脑鲋扯兊迷絹?lái)越快腹泌。對(duì)抗生素耐藥性逐步增強(qiáng)的方式與癌癥的發(fā)展方式一樣駭人：多重耐藥菌感染的發(fā)病率增長(zhǎng)如此之快，超過(guò)了制藥公司研制新型抗生素的速度尔觉。
細(xì)菌的基因社會(huì)回避了性的雙倍代價(jià)凉袱，但卻要支付另一種代價(jià)——無(wú)法將不同基因組中產(chǎn)生的有益變異結(jié)合起來(lái)。細(xì)菌適應(yīng)環(huán)境變化的能力還是很強(qiáng)的侦铜，這有賴(lài)于細(xì)菌龐大的數(shù)量专甩。但在像人類(lèi)這樣個(gè)體數(shù)量較少的種群中，一旦適應(yīng)環(huán)境變化的速度決定著我們的生死泵额，無(wú)性生殖必然會(huì)讓我們走向滅絕配深。
所有的哺乳動(dòng)物都背負(fù)著伴隨有性生殖而來(lái)的代價(jià)——基因稀釋?zhuān)╣enome dilution）携添，然而嫁盲，作為回報(bào)，它們也能將父母的有益特質(zhì)結(jié)合起來(lái)烈掠，遺傳到孩子身上羞秤。盡管這聽(tīng)起來(lái)一點(diǎn)也不浪漫，但有性生殖不僅能讓優(yōu)質(zhì)的等位基因組合到一起左敌，還能有效地清除基因社會(huì)中的有害突變瘾蛋。
有性生殖讓等位基因有機(jī)會(huì)實(shí)現(xiàn)自己的“美國(guó)夢(mèng)”。有性生殖讓等位基因間解除了聯(lián)系矫限，因此哺哼，即便有益突變出現(xiàn)在了糟糕的基因組社區(qū)里佩抹，這個(gè)帶有有益突變的等位基因還是有機(jī)會(huì)成功的。我們很快會(huì)看到取董，等位基因可以搬到新的社區(qū)棍苹，并慢慢受到歡迎，而其原來(lái)社區(qū)所的有害等位基因則不會(huì)有這么好的發(fā)展茵汰。從本質(zhì)上講枢里，有性生殖之所以能在基因社會(huì)中演化，是因?yàn)橛行陨匙屔鐣?huì)成員不斷結(jié)交新盟友蹂午，從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看栏豺，這讓合作變得更有效率。
通過(guò)有性生殖豆胸，基因社會(huì)將多種多樣的等位基因團(tuán)隊(duì)組合到基因組中奥洼，所以，從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看晚胡，自然選擇能推廣表現(xiàn)最好的等位基因溉卓。
性是平等的
為了保證公平性，有性生殖的物種有種特殊的細(xì)胞分裂方式搬泥，稱(chēng)為減數(shù)分裂（meiosis）桑寨，它是有性生殖的核心。
一旦女性的染色體經(jīng)過(guò)重組進(jìn)入新的組合忿檩，每對(duì)染色體所生成的新染色體之一將會(huì)進(jìn)入新產(chǎn)出的卵細(xì)胞中尉尾。從等位基因的角度來(lái)看，進(jìn)入卵細(xì)胞是其進(jìn)入下一代的唯一機(jī)會(huì)燥透。如果某等位基因一直無(wú)法進(jìn)入卵細(xì)胞或精細(xì)胞中沙咏，那么它就會(huì)滅絕。鑒于存在如此大的風(fēng)險(xiǎn)班套，減數(shù)分裂能夠保證公平性著實(shí)令人驚訝——但減數(shù)分裂確實(shí)是公平的肢藐。如果在卵細(xì)胞和精細(xì)胞中分配位置時(shí)出現(xiàn)了任何系統(tǒng)漏洞，那么基因社會(huì)就會(huì)充滿(mǎn)了得逞的作弊者吱韭，而不是那些最有利于基因社會(huì)整體生存的等位基因吆豹。
在減數(shù)分裂中，每個(gè)等位基因都有50%的機(jī)會(huì)可以乘坐進(jìn)入下一代的專(zhuān)用列車(chē)理盆。但這并非是確定的——減數(shù)分裂就像擲硬幣一樣痘煤。在第四章，我們將會(huì)看到猿规，隨機(jī)性在確定等位基因的命運(yùn)時(shí)起重要作用衷快。關(guān)鍵在于，減數(shù)分裂無(wú)視個(gè)體等位基因的質(zhì)量高低姨俩。通過(guò)重組來(lái)變異進(jìn)行組合的方式是隨機(jī)的——這之后蘸拔，非隨機(jī)性則會(huì)以自然選擇的形式出現(xiàn)师郑。
我們?cè)诘谖逭聦?huì)看到，等位基因的影響调窍，以及“質(zhì)量”呕乎，很大程度上是由某基因組中其他與之合作的基因版本決定的。因此陨晶，即便存在可以替換減數(shù)分裂的機(jī)制猬仁，并且該機(jī)制能夠分辨現(xiàn)有基因組中兩相競(jìng)爭(zhēng)的等位基因究竟哪個(gè)更好，但這種機(jī)制也無(wú)法準(zhǔn)確預(yù)測(cè)哪個(gè)等位基因可以在下一代中有更好表現(xiàn)先誉。
也許比精英制度（meritocracy）所帶來(lái)的不確定性更為嚴(yán)重的后果是湿刽，這種制度會(huì)讓其成員有作弊的可乘之機(jī)：如果某人或某物決定著哪些人更為優(yōu)秀，那么這種決定也許會(huì)被人左右褐耳。因此诈闺，與其在去往下一代的專(zhuān)列上賜予優(yōu)良基因一席之地，基因社會(huì)給予了其成員平等的權(quán)利铃芦。
即便不考慮新的基因突變雅镊，已存在的基因組之間的混合便已經(jīng)能生產(chǎn)出多得令人眼花繚亂的新型變異。通過(guò)重組刃滓，人類(lèi)種群嘗試過(guò)的變異組合數(shù)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了那些無(wú)性生殖的物種仁烹。新基因組中如果出現(xiàn)了無(wú)法共同進(jìn)行工作的變異體，那么這種新基因組也不會(huì)成功咧虎。其他的組合則會(huì)配合得天衣無(wú)縫卓缰，比如，那個(gè)模特和物理學(xué)家虛構(gòu)出的美貌與智慧并存的孩子砰诵。
基因社會(huì)的組織形式十分類(lèi)似中世紀(jì)歐洲城市中管理手工藝和貿(mào)易的行會(huì)系統(tǒng)征唬。每個(gè)行會(huì)都會(huì)嚴(yán)格規(guī)定其成員的生產(chǎn)范疇和所用工具。這些要求明確劃分了各個(gè)行會(huì)茁彭。
可以說(shuō)总寒，每個(gè)基因組對(duì)應(yīng)著一群工匠，每個(gè)行會(huì)只派出一名成員到基因組中理肺。因此摄闸，重組和有性生殖不會(huì)將20000個(gè)來(lái)自基因社會(huì)的隨機(jī)等位基因胡亂塞進(jìn)同一基因組中。染色體上的某特定位置總是由某相同基因的等位基因所占據(jù)——來(lái)自同一行會(huì)的工匠哲嘲。重組時(shí)贪薪，染色體臂（chromosome arm）的交換是經(jīng)過(guò)精心組織的，以便保證我們從父方遺傳的一部分染色體將會(huì)正好替代從母方遺傳的對(duì)應(yīng)部分的染色體眠副。因此，將染色體組織進(jìn)“行會(huì)”當(dāng)中能保持秩序竣稽，也能保證基因的位置原封不動(dòng)囱怕。
盡管了解了有性生殖的所有益處之后霍弹，也許你還是覺(jué)得克隆自己比較有吸引力。但是娃弓，要考慮一下無(wú)性繁殖時(shí)基因突變對(duì)其攜帶者帶來(lái)的后果典格。短期來(lái)看，新生成的等位基因確實(shí)會(huì)表現(xiàn)不錯(cuò)台丛。從你閱讀本書(shū)這一選擇來(lái)看耍缴，你的基因組將你塑造為了一個(gè)聰明且有品位的人，因此挽霉，你的克隆人和克隆人的克隆人也會(huì)遺傳這套不錯(cuò)的基因防嗡。但從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，就會(huì)出現(xiàn)問(wèn)題侠坎。你的后裔中只能產(chǎn)生一種變異蚁趁，即由偶然的基因突變引起的變異。這些突變其實(shí)是克隆過(guò)程中產(chǎn)生的錯(cuò)誤实胸。但是他嫡，由于缺乏明顯的變異，你將來(lái)的克隆人在面對(duì)危機(jī)時(shí)也會(huì)處于極其不利的地位庐完。例如钢属，這些克隆人適應(yīng)氣候突變的速度將十分緩慢。在克隆繁殖的情況下门躯，必需的基因突變得在克隆母女家系中一個(gè)接一個(gè)地出現(xiàn)署咽，也就不可能將不同個(gè)體中產(chǎn)生的有益突變結(jié)合起來(lái)。最終生音，你的克隆種族會(huì)與基因社會(huì)的其他部分割裂開(kāi)來(lái)宁否，將有可能走到演化的盡頭并面臨滅絕。
這并不是一種假設(shè)情況缀遍。很多動(dòng)物物種不需要有性生殖慕匠，其中包括某些鯊魚(yú)、蛇類(lèi)域醇、昆蟲(chóng)等物種台谊。這些物種存在的歷史似乎都不長(zhǎng)。它們的滅絕速度很快譬挚，利用克隆方法很少能生存幾百萬(wàn)年以上锅铅。幾乎所有我們見(jiàn)到的無(wú)性繁殖的動(dòng)物物種都是自然界近期才進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)，試探物種拒絕付出性的雙倍代價(jià)后會(huì)發(fā)生什么减宣。當(dāng)環(huán)境變化速度超過(guò)這些物種通過(guò)個(gè)體突變而進(jìn)行適應(yīng)的速度時(shí)盐须，它們就有麻煩了。在哺乳動(dòng)物中還未觀察到通過(guò)無(wú)性生殖以繁殖后代的物種漆腌。因此贼邓，我們這種動(dòng)物成功的原因之一也許在于阶冈，我們強(qiáng)化了自身的生殖系統(tǒng)，抵制住了對(duì)代價(jià)低而終將致命的無(wú)性生殖的誘惑塑径。
盡管細(xì)菌并不進(jìn)行我們所知的有性生殖女坑，但細(xì)菌發(fā)現(xiàn)了互相交換基因的其他方法。我們將在第六章和第七章看到统舀，細(xì)菌可以將自身的基因進(jìn)行混合和匹配匆骗，它們只不過(guò)沒(méi)有使用其他有性生殖物種的那種高度有序的繁殖方式。
從遺傳學(xué)角度來(lái)講誉简，孤立確實(shí)是一種慢性毒藥碉就。
豪賭和大老千
減數(shù)分裂是一種公平的方法，但是也有有趣的例外出現(xiàn)描融，這在生命科學(xué)中并不鮮見(jiàn)铝噩。如果某等位基因一直能夠進(jìn)入其攜帶者50%以上的精細(xì)胞或卵細(xì)胞中，那么這個(gè)等位基因?qū)⒃诨蛏鐣?huì)中有更好發(fā)展窿克。事實(shí)證明骏庸，這其中確實(shí)存在一些成功的作弊者。
要記住年叮，與能將所有基因突變都遺傳到下一代的單細(xì)胞細(xì)菌不同具被，只有我們父母細(xì)胞中參與生產(chǎn)精細(xì)胞和卵細(xì)胞的細(xì)胞譜系——生殖細(xì)胞中所發(fā)生的基因突變才有可能遺傳到我們身上。如果你在生命之初就獲得了某些全新的東西——父母雙方均不具備的等位基因只损，這個(gè)等位基因新貴的出現(xiàn)一定是因?yàn)槟愀改敢环降纳臣?xì)胞中出現(xiàn)了基因突變一姿。
你的父親所贈(zèng)予你的新基因要多過(guò)你的母親。這是由于生殖細(xì)胞生產(chǎn)方式的巨大差異所造成的跃惫。
男性體內(nèi)細(xì)胞分裂次數(shù)較多叮叹，也就意味著會(huì)產(chǎn)生更多復(fù)制錯(cuò)誤，這也就解釋了為何你的大部分基因突變都來(lái)源于你的父親爆存。
在固定的細(xì)胞譜系中生產(chǎn)精子的過(guò)程始于青春期蛉顽，如此年復(fù)一年，直到壽命終結(jié)先较。在此過(guò)程中携冤，越來(lái)越多的基因突變隨著一輪輪細(xì)胞分裂而積累。正因?yàn)榇讼猩祝S多遺傳病的發(fā)病率會(huì)隨著父親的年齡增長(zhǎng)而增加曾棕。
確實(shí)，只有在極少數(shù)情況下菜循，突變是有益于基因社會(huì)的翘地。像幾乎所有的物種一樣，人類(lèi)對(duì)自己的生存環(huán)境已經(jīng)相當(dāng)適應(yīng)了。因此子眶，大多數(shù)新突變——如果對(duì)人類(lèi)有明顯的影響瀑凝，一般會(huì)降低而非提高適合度序芦。如果男性希望減少遺傳給下一代的基因突變臭杰，那么他應(yīng)該在成年后盡早進(jìn)行生育，那時(shí)積攢在其精子中的基因突變相對(duì)較少谚中。
這和你無(wú)關(guān)
在理解性的過(guò)程中渴杆，我們是從單個(gè)基因角度進(jìn)行探索的，而不是從基因組的攜帶者——男性和女性的角度來(lái)觀察的宪塔。正如理查德·道金斯在《自私的基因》中所寫(xiě)磁奖，人類(lèi)個(gè)體只是分子的暫時(shí)組合而已，而基因和其等位基因卻會(huì)存在數(shù)百萬(wàn)年以上某筐。
基因操縱了我們比搭，將我們作為其“生存機(jī)器”，從而進(jìn)入了后世后代南誊。之所以稱(chēng)為“生存機(jī)器”身诺，并非暗示基因希望我們生存下去〕簦基因所設(shè)定的我們的生存時(shí)長(zhǎng)霉赡，只不過(guò)足夠讓我們生育足夠多下一代以便它們的延續(xù)。
性的民主就是進(jìn)行洗牌幔托，將等位基因進(jìn)行再分類(lèi)穴亏。有性生殖的機(jī)制是由許多基因編碼的蛋白質(zhì)建立的。它們?cè)诨蛏鐣?huì)中贏得了一席之地重挑，因?yàn)樗鼈兲峁┝艘豁?xiàng)有益的服務(wù)——有性生殖將基因與基因拆開(kāi)嗓化，所以，在每一代人中谬哀，許多不同的等位基因組合都會(huì)經(jīng)受環(huán)境的考驗(yàn)刺覆。有了有性生殖，環(huán)境所考驗(yàn)的實(shí)質(zhì)上是每個(gè)等位基因自身的質(zhì)量玻粪，一代人便是一次考驗(yàn)隅津。
性的基因組戰(zhàn)爭(zhēng)
我們的基因組反映的不只是免疫系統(tǒng)和細(xì)菌病毒間的軍備競(jìng)賽，也反映了兩性間的軍備競(jìng)賽劲室，而參戰(zhàn)雙方則是我們基因組的一半和另一半伦仍。
有性生殖已演化成為一種有效且平等的機(jī)制，使得基因社會(huì)能夠在不同基因的等位基因間嘗試各種聯(lián)合協(xié)作很洋。有性生殖以這種方式提升了自然選擇的作用充蓝，幫助基因社會(huì)適應(yīng)變化的環(huán)境并去除有害的基因突變。
