是"探索未知"叢書中的一冊。本書主要介紹了基因、克隆和幹細胞這三大生命科學的前沿領域。在介紹最新的科學知識的同時，本書還剖析了科學這把雙刃劍的兩面，提醒讀者理性地面對新生物技術。
基本介紹
- 書名：探索未知叢書:塑造生命
- 出版社：少年兒童出版社
- 頁數：48頁
- ISBN：7532489264, 9787532489268
- 作者：張輝
- 出版日期：2012年1月1日
- 開本：16
- 品牌：少年兒童出版社
內容簡介,圖書目錄,文摘,後記,序言,
內容簡介
地球獨特的自然條件孕育了形形色色的生命。而地球也正是因為有了生命，才變得如此生機勃勃、生生不息。但生命究竟是從哪裡來的，人類又是如何解讀生命的秘密的？人類在解讀了生命密碼之後，又是如何嘗試重塑生命，為人類服務，甚至改造人類自身的？
《塑造生命》(作者張輝)是“探索未知”叢書中的一冊。
《塑造生命》(作者張輝)是“探索未知”叢書中的一冊。
圖書目錄
引言
一、生命的起源
生命起源的假說
探索生命起源的實驗
二、生物的進化
物競天擇，適者生存
生物進化的歷程
大爆炸與大滅絕
人類的出現
三、從“天擇”到“人擇”
塑造新物種
各種誘變的手段
四、分子生物學
基因在哪裡
人類基因組計畫
基因的差異
五、基因工程
設計生命的藍圖
“剪刀”和“膠水”
基因轉移的載體
“培養”基因
轉基因農牧業
基因“藥廠”
轉基因食品安全嗎
六、基因醫學
疾病與基因
基因診斷
基因治療
基因藥物
七、克隆
植物的克隆
沒有“外祖父”的蟾蜍
多莉的誕生
克隆的價值
恐龍能否復活
複製一個你
八、神奇的“種子”——幹細胞
幹細胞的研究
絕症不絕
塑造人體“零件”
結束語
測試題
一、生命的起源
生命起源的假說
探索生命起源的實驗
二、生物的進化
物競天擇，適者生存
生物進化的歷程
大爆炸與大滅絕
人類的出現
三、從“天擇”到“人擇”
塑造新物種
各種誘變的手段
四、分子生物學
基因在哪裡
人類基因組計畫
基因的差異
五、基因工程
設計生命的藍圖
“剪刀”和“膠水”
基因轉移的載體
“培養”基因
轉基因農牧業
基因“藥廠”
轉基因食品安全嗎
六、基因醫學
疾病與基因
基因診斷
基因治療
基因藥物
七、克隆
植物的克隆
沒有“外祖父”的蟾蜍
多莉的誕生
克隆的價值
恐龍能否復活
複製一個你
八、神奇的“種子”——幹細胞
幹細胞的研究
絕症不絕
塑造人體“零件”
結束語
測試題
文摘
假如具體一點來描述生命，我們可以發現，各種各樣的生命都有相同的特徵。例如，每一種生命都具有一定的形態結構；每一種生命都有生也有死：每一種生命會通過各種形式達到數量上的增殖、繁衍後代：每一種生命都能與外界進行物質交換，新陳代謝等。
那么，生命是怎樣在地球上誕生的，它是和地球同一天誕生的嗎？經過長期的探索研究，科學家認為，生命並不是和地球同一天誕生的。在原始的地球上並不存在生命的蹤跡。在地球誕生約8億年後，生命才出現於這個星球。最初的生命形式是非常簡單的。現今地球上最簡單的生命是類病毒和病毒。但它們不同於原始生命，因為它們必須憑藉其他生物的細胞才能複製繁衍。所以，原始生命應該比類病毒還要簡單得多。現有的各種各樣的生物都是從最原始的生命進化而來。這一歷程非常漫長，長達幾十億年！
我們不可能回到原始的地球上去了解生命的起源，只能用科學的方法推測。乾是就產乍了種種生命起源的假說。其中得到多數認同的，是蘇聯生物化學家奧巴林在1922年提出的生命起源的“三部曲”。
奧巴林的“三部曲”
奧巴林認為，生命的起源分為三個步驟：第一步，從無機物生成有機小分子；第二步，從有機小分子形成氯基酸、蛋白質、核酸等高分子聚合物；第三步，形成具有新陳代謝、能夠自我複製的原始生命體，最終產生細胞。
地球大約形成於46億年前。它從一個熾熱的球體逐漸冷卻，形成了外層固體的地殼、內層熔融狀的地幔和核心高密度的地核。那時，地球的周圍瀰漫著原始的大氣。原始大氣的主要成分是氫和氦，其後它的主要成分轉變為二氧化碳、甲烷、氫、氨、氮和水汽，以後又產生了氰化物等有機小分子。水汽漸漸凝結為雨，攜帶著原始大氣中的有機小分子匯入原始海洋。經歷了較長時期的集聚後，原始海洋的局部水域濃縮成“一鍋有機湯”，讓不同的有機小分子之間有了聚合的機會。於是，氦基酸、核苷酸直到蛋白質和核酸等複雜的有機化合物就隨後，一些大分子出現了有序的排列，又產生了界膜……原生命就此誕生了。
其他學說
除了奧巴林的生命起源“三部曲”以外，還有其他關於地球生命起源的一些假說，有的大同小異，有的卻大相逕庭。
火山學派的觀點是生命的誕生和火山有關，他們認為，由於火山爆發生成了大量大分子磷酸。這種物質溶入海水，成為地球生命之源。有的假說認為生命可能起源於金星，也有的認為生命的“種子”來自外太宅。但有些人認為生命是神創造的，那就是虛妄的了。在沒有得到生命起源的確切證據之前，有各種假說也是自然的。只要鍥而不捨，我們終有一天能徹底解開生命起源之謎。
地球上原始生命的誕生過程，經歷了漫長的歲月。瞬有共偶然性，也有其必然性。地球雖然有其獨特的條件，例如比較適台的溫度和液態的水，但具備了這些條件並不等於必然會產生生命。另外，原始生命誕生了，電不可能一下子生成很多。它誕生以後，不定就能順利地繁衍和進化，遇到任何不利於它生存的情況都可能消亡。不過，假定只有一個個體能夠幸運存活下來，它就成為當今萬物的惟一祖先。不管怎么說，是當時地球獨特的條件塑造了原始的生命。
探索生命起源的實驗
為了驗證生命起源的假說，科學家做了許多實驗，付出了種種努力。
美國芝加哥大學的米勒安裝了一個密閉的循環裝置。他往這個裝置里亢進甲烷、氨氣、氨氣和水蒸氣，用以模擬原始大氣。他還安裝了電極釋放電火花，模擬原始地球的閃電。一星期之後，他發現裝置的冷凝水中溶有多種氦基酸、有飢酸和尿素等有機分子。
提出生命起源“三部曲”的奧巴林也做了實驗。他的實驗最初是將白明膠(蛋白質)的水溶液與阿拉伯膠(糖)的水溶液混在一起。混合之後，溶液由透明變為混濁。經過一段時間後，他在顯微鏡下發現，均勻的溶液中出現了小滴狀的團聚體。團聚體的四周與水液還有明顯的界限呢！過了一些時間，團聚體小滴外圍部分漸漸增厚，並形成一種膜樣結構，與周圍介質完全分隔開來。奧巴林還觀察到團聚體存在增長與繁殖的現象。說明這些團聚體小滴具有初步的生命現象，有原始生命代謝的特性。
美國學者福克斯等人也進行了實驗。他們把乾的胺基酸混合物加熱到170℃，隨後繼續加熱數小時，直到混合物變成黏滯的液體。接著，他們把混合物放入1%的氯化鈉溶液中。液體隨即混濁起來，形成了無數類蛋白微球體。這些微球體經過處理後就顯出雙層的厚膜，還具有某些生物學特性。它們在溫度波動的情況下有時會出芽，而且還可以合併別的微球體而擴大自己。
在生命起源的研究領域，中國的科學家取得了令人矚目的成就。中國科學院趙玉芬院士就進行了相關的研究。1997年，她在學術討論會上的報告中闡明，磷醯化胺基酸系統具有自組裝特性，可以組裝成多肽、多核苷酸，還可以組裝成生物膜。她提出一個基於N-磷醯化胺基酸自組裝的蛋白質和核酸共進化的模型，這個模型有可能比其他假說更加接近於原始生命產生的實際。
美國基因學家文特爾曾對人類基因組計畫作出重要貢獻。近年來，他致力乾人造生命的研究。以往的幾位科學家都是從無機物-有機物-原始生命著手實驗的，文特爾則不同。他與一些科學家合作，研究測定了一種最簡單的生命——生殖支原體(只有一條染色體)的全部基因，並逐步剔除一些基因，以確定作為一個具有生命全部特徵的生命體，最少要有多少基因。然後，他們把這些基因進行人工組合，並植入到一個支原體細胞的空殼中去。2007年10月，文特爾宣布，他的研究小組已經合成人造染色體。這個染色體有381個基因，包括58萬個鹼基對。他們還成功地把這個染色體放進了一個支原體的“殼”里，並使其在培養基上繁殖。P3-7
那么，生命是怎樣在地球上誕生的，它是和地球同一天誕生的嗎？經過長期的探索研究，科學家認為，生命並不是和地球同一天誕生的。在原始的地球上並不存在生命的蹤跡。在地球誕生約8億年後，生命才出現於這個星球。最初的生命形式是非常簡單的。現今地球上最簡單的生命是類病毒和病毒。但它們不同於原始生命，因為它們必須憑藉其他生物的細胞才能複製繁衍。所以，原始生命應該比類病毒還要簡單得多。現有的各種各樣的生物都是從最原始的生命進化而來。這一歷程非常漫長，長達幾十億年！
我們不可能回到原始的地球上去了解生命的起源，只能用科學的方法推測。乾是就產乍了種種生命起源的假說。其中得到多數認同的，是蘇聯生物化學家奧巴林在1922年提出的生命起源的“三部曲”。
奧巴林的“三部曲”
奧巴林認為，生命的起源分為三個步驟：第一步，從無機物生成有機小分子；第二步，從有機小分子形成氯基酸、蛋白質、核酸等高分子聚合物；第三步，形成具有新陳代謝、能夠自我複製的原始生命體，最終產生細胞。
地球大約形成於46億年前。它從一個熾熱的球體逐漸冷卻，形成了外層固體的地殼、內層熔融狀的地幔和核心高密度的地核。那時，地球的周圍瀰漫著原始的大氣。原始大氣的主要成分是氫和氦，其後它的主要成分轉變為二氧化碳、甲烷、氫、氨、氮和水汽，以後又產生了氰化物等有機小分子。水汽漸漸凝結為雨，攜帶著原始大氣中的有機小分子匯入原始海洋。經歷了較長時期的集聚後，原始海洋的局部水域濃縮成“一鍋有機湯”，讓不同的有機小分子之間有了聚合的機會。於是，氦基酸、核苷酸直到蛋白質和核酸等複雜的有機化合物就隨後，一些大分子出現了有序的排列，又產生了界膜……原生命就此誕生了。
其他學說
除了奧巴林的生命起源“三部曲”以外，還有其他關於地球生命起源的一些假說，有的大同小異，有的卻大相逕庭。
火山學派的觀點是生命的誕生和火山有關，他們認為，由於火山爆發生成了大量大分子磷酸。這種物質溶入海水，成為地球生命之源。有的假說認為生命可能起源於金星，也有的認為生命的“種子”來自外太宅。但有些人認為生命是神創造的，那就是虛妄的了。在沒有得到生命起源的確切證據之前，有各種假說也是自然的。只要鍥而不捨，我們終有一天能徹底解開生命起源之謎。
地球上原始生命的誕生過程，經歷了漫長的歲月。瞬有共偶然性，也有其必然性。地球雖然有其獨特的條件，例如比較適台的溫度和液態的水，但具備了這些條件並不等於必然會產生生命。另外，原始生命誕生了，電不可能一下子生成很多。它誕生以後，不定就能順利地繁衍和進化，遇到任何不利於它生存的情況都可能消亡。不過，假定只有一個個體能夠幸運存活下來，它就成為當今萬物的惟一祖先。不管怎么說，是當時地球獨特的條件塑造了原始的生命。
探索生命起源的實驗
為了驗證生命起源的假說，科學家做了許多實驗，付出了種種努力。
美國芝加哥大學的米勒安裝了一個密閉的循環裝置。他往這個裝置里亢進甲烷、氨氣、氨氣和水蒸氣，用以模擬原始大氣。他還安裝了電極釋放電火花，模擬原始地球的閃電。一星期之後，他發現裝置的冷凝水中溶有多種氦基酸、有飢酸和尿素等有機分子。
提出生命起源“三部曲”的奧巴林也做了實驗。他的實驗最初是將白明膠(蛋白質)的水溶液與阿拉伯膠(糖)的水溶液混在一起。混合之後，溶液由透明變為混濁。經過一段時間後，他在顯微鏡下發現，均勻的溶液中出現了小滴狀的團聚體。團聚體的四周與水液還有明顯的界限呢！過了一些時間，團聚體小滴外圍部分漸漸增厚，並形成一種膜樣結構，與周圍介質完全分隔開來。奧巴林還觀察到團聚體存在增長與繁殖的現象。說明這些團聚體小滴具有初步的生命現象，有原始生命代謝的特性。
美國學者福克斯等人也進行了實驗。他們把乾的胺基酸混合物加熱到170℃，隨後繼續加熱數小時，直到混合物變成黏滯的液體。接著，他們把混合物放入1%的氯化鈉溶液中。液體隨即混濁起來，形成了無數類蛋白微球體。這些微球體經過處理後就顯出雙層的厚膜，還具有某些生物學特性。它們在溫度波動的情況下有時會出芽，而且還可以合併別的微球體而擴大自己。
在生命起源的研究領域，中國的科學家取得了令人矚目的成就。中國科學院趙玉芬院士就進行了相關的研究。1997年，她在學術討論會上的報告中闡明，磷醯化胺基酸系統具有自組裝特性，可以組裝成多肽、多核苷酸，還可以組裝成生物膜。她提出一個基於N-磷醯化胺基酸自組裝的蛋白質和核酸共進化的模型，這個模型有可能比其他假說更加接近於原始生命產生的實際。
美國基因學家文特爾曾對人類基因組計畫作出重要貢獻。近年來，他致力乾人造生命的研究。以往的幾位科學家都是從無機物-有機物-原始生命著手實驗的，文特爾則不同。他與一些科學家合作，研究測定了一種最簡單的生命——生殖支原體(只有一條染色體)的全部基因，並逐步剔除一些基因，以確定作為一個具有生命全部特徵的生命體，最少要有多少基因。然後，他們把這些基因進行人工組合，並植入到一個支原體細胞的空殼中去。2007年10月，文特爾宣布，他的研究小組已經合成人造染色體。這個染色體有381個基因，包括58萬個鹼基對。他們還成功地把這個染色體放進了一個支原體的“殼”里，並使其在培養基上繁殖。P3-7
後記
在這本書里，我們從生命的起源說到生物的進化，從基因的秘密講到分子生物學，從動植物的克隆拓展到塑造生命……這個漫長的過程，記錄了人類科技進步的歷史。
21世紀是生命科學的世紀，生命科學還將有難以想像的飛躍。人類正在進一步認識生物、塑造生物，使各種生物更好地為我所用，與此時，我們也將塑造人類自己，使我們更健康、更聰明、更長壽。
科學是一柄雙刃劍，既能造福人類，也可能給我們帶來災難，就看我們如何去掌握它！科學家是一群有遠見卓識的人、他們在斜造和發明的同時，也清楚地意識到科學的兩重性。縱觀科學技術的發展史，我們就可以知道這一點。20世紀飛速發展的科學技術，在為社會造福的同時也帶來了許多負面的影響。愛因斯坦著名的“質能方程式”是科學史最偉大的發現，原子核能從此被開發出來。但核武器的套用使人類遭受了，巨大的苦難。這不是愛因斯坦或核裂變的錯，而是掌握了它的人類將其用錯了地方。
生物技術既是一座寶庫，也是一個潘多拉麾盒。說它是一座宅庫，是因為這項技術的合理開發確實可以為人類帶來許許多多的好處；說它是一個魔盒，是因為它有可能給人類帶來，許許多多意想不到的後果。自克隆羊多莉誕生以後，人們就於心，如果有人利用這項技術複製出了惡魔怎么辦？如果複製出了大量的怪物怎么了得？因此許多人對克隆技術既歡喜又恐懼。於是，有人提出了要為克隆技術立法。人們呼籲社會學家、哲學家、經濟學家和葉物學家共同研討，從社會發展和倫理的要求，以歧經濟的成本與效益的角度，進行論證、齡督和管制，以此來決定生物技術的發展方向。
未來也許是無法預測的，可人類畢竟是以良知、理性和智慧的光輝來照亮發展的征程的。我們相信，人類能理性、成熟地和正確地套用基因、克隆和於細胞等新生物技術。希望讀者在這本書里，獲得有益的知識和正確的理念。這是我們編輯這本書的願望。
21世紀是生命科學的世紀，生命科學還將有難以想像的飛躍。人類正在進一步認識生物、塑造生物，使各種生物更好地為我所用，與此時，我們也將塑造人類自己，使我們更健康、更聰明、更長壽。
科學是一柄雙刃劍，既能造福人類，也可能給我們帶來災難，就看我們如何去掌握它！科學家是一群有遠見卓識的人、他們在斜造和發明的同時，也清楚地意識到科學的兩重性。縱觀科學技術的發展史，我們就可以知道這一點。20世紀飛速發展的科學技術，在為社會造福的同時也帶來了許多負面的影響。愛因斯坦著名的“質能方程式”是科學史最偉大的發現，原子核能從此被開發出來。但核武器的套用使人類遭受了，巨大的苦難。這不是愛因斯坦或核裂變的錯，而是掌握了它的人類將其用錯了地方。
生物技術既是一座寶庫，也是一個潘多拉麾盒。說它是一座宅庫，是因為這項技術的合理開發確實可以為人類帶來許許多多的好處；說它是一個魔盒，是因為它有可能給人類帶來，許許多多意想不到的後果。自克隆羊多莉誕生以後，人們就於心，如果有人利用這項技術複製出了惡魔怎么辦？如果複製出了大量的怪物怎么了得？因此許多人對克隆技術既歡喜又恐懼。於是，有人提出了要為克隆技術立法。人們呼籲社會學家、哲學家、經濟學家和葉物學家共同研討，從社會發展和倫理的要求，以歧經濟的成本與效益的角度，進行論證、齡督和管制，以此來決定生物技術的發展方向。
未來也許是無法預測的，可人類畢竟是以良知、理性和智慧的光輝來照亮發展的征程的。我們相信，人類能理性、成熟地和正確地套用基因、克隆和於細胞等新生物技術。希望讀者在這本書里，獲得有益的知識和正確的理念。這是我們編輯這本書的願望。
序言
“探索未知”叢書是一套可供廣大青少年增長科技知識的課外讀物，也可作為中、國小教師進行科技教育的參考書。它包括《星際探秘》《海洋開發》《納米世界》《通信奇蹟》《塑造生命》《奇幻環保》《綠色能源》《地球的震顫》《昆蟲與仿生》和《中國的飛天》共10本。
本叢書的出版是為了配合學校素質教育，提高青少年的科學素質與思想素質，培養創新人才。全書內容新穎，通俗易懂，圖文並茂；反映了中國和世界有關科技的發展現狀、對社會的影響以及未來發展趨勢；在傳播科學知識中，貫穿著愛國主義和科學精神、科學思想、科學方法的教育。每冊書的“知識連結”中，有名詞解釋、發明者的故事、重要科技成果創新過程、有關資料或數據等。每冊書後還附有測試題，供學生思考和練習所用。
本叢書由上海市老科學技術工作者協會編寫。作者均是學有專長、資深的老專家，又是上海市老科協科普講師團的優秀講師。據2011年底統計，該講師團成立15年來已深入學校等基層宣講一萬多次，聽眾達幾百萬人次，受到社會認可。本叢書匯集了宣講內容中的精華，作者針對青少年的特點和要求，把各自的講稿再行整理，反覆修改補充，內容力求新穎、通俗、生動，表達了老科技工作者對青少年的殷切期望。本叢書還得到了上海科普圖書創作出版專項資金的資助。
上海市老科學技術工作者協會
本叢書的出版是為了配合學校素質教育，提高青少年的科學素質與思想素質，培養創新人才。全書內容新穎，通俗易懂，圖文並茂；反映了中國和世界有關科技的發展現狀、對社會的影響以及未來發展趨勢；在傳播科學知識中，貫穿著愛國主義和科學精神、科學思想、科學方法的教育。每冊書的“知識連結”中，有名詞解釋、發明者的故事、重要科技成果創新過程、有關資料或數據等。每冊書後還附有測試題，供學生思考和練習所用。
本叢書由上海市老科學技術工作者協會編寫。作者均是學有專長、資深的老專家，又是上海市老科協科普講師團的優秀講師。據2011年底統計，該講師團成立15年來已深入學校等基層宣講一萬多次，聽眾達幾百萬人次，受到社會認可。本叢書匯集了宣講內容中的精華，作者針對青少年的特點和要求，把各自的講稿再行整理，反覆修改補充，內容力求新穎、通俗、生動，表達了老科技工作者對青少年的殷切期望。本叢書還得到了上海科普圖書創作出版專項資金的資助。
上海市老科學技術工作者協會
