解码生命

1. 中国国家图书馆文津图书奖获奖图书《大脑传》作者作品，入围英国皇家学会科学图书奖决选名单。
2. 詹姆斯·沃森名著《双螺旋》的前史和续篇，生命科学史经典《创世纪的第八天》的更新与延续；大众读者、专业读者兼顾，著名生命科学期刊《细胞》杂志推荐bi读书。
3. DNA双螺旋的发现并没有解开遗传密码存储、解读、利用和遗传的秘密，造就生命的密码的破解还要等待15年。
4. 一项足以比肩伽利略、达尔文和爱因斯坦发现的辉煌成就，如何在敌视、嫉妒、竞争和好奇心的推动下成为现实。
5. 一幅科学群星的肖像：薛定谔、维纳、图灵、香农、冯·诺伊曼，学科融合怎样为理解基因和遗传信息开启一扇新的窗口；沃森、克里克、威尔金斯、富兰克林、尼伦伯格、奥乔亚，理论家和实验者的合作与冲突如何破解造就生命的密码。全书述及超过50名诺贝尔奖得主。
6. 基因工程、人类基因组计划、分子演化研究、基因编辑和人造生命，在遗传密码破解过程中诞生的分子生物学引发了哪些革命。

1953年4月25日，权威科学期刊《自然》杂志发表了三篇描述DNA结构的划时代论文。其中一篇来自詹姆斯·沃森和弗朗西斯·克里克，他们在文中阐释了DNA的双螺旋结构。长期以来，这一发现都被科学界视为生命科学史，乃至整个科学史上最伟大的发现之一，原因很简单：造就生命的遗传信息就存储在DNA当中。
然而，在人类认识遗传信息存储、读取、利用和遗传的历程中，双螺旋结构的发现既不是发端，也不是结束：没有自19世纪60年代发现核酸以来遗传学、微生物学和生物化学等领域的诸多进展，沃森和克里克绝不可能提出他们的开创性理论；另一方面，双螺旋只是DNA分子的三维结构，并没有揭示遗传信息是如何存储在DNA当中的，更没有解释这些编码在DNA中的信息是如何被解码利用，从而造就生命的。换句话说，在双螺旋结构被发现后，生命的遗传密码仍有待破解。
这项足以比肩伽利略、达尔文和爱因斯坦发现的辉煌成就，还需要15年的时间才能完成。
在《解码生命：破解遗传密码的竞赛与20世纪以来的分子生物学革命》中，作者马修·科布回顾了自孟德尔开创性的豌豆研究以来，科学界对遗传现象和遗传信息、DNA的组成与结构、基因与DNA的关系等问题的认识历程，并以侦探小说般的笔触描述了在双螺旋结构被发现后，多国科学家展开的一场破解遗传密码的竞赛。
这场有关生命的认知革命也是学科融合的结果，本书新颖地展现了物理学、信息理论、控制论、计算机等领域的研究和研究者为认识遗传信息、破解遗传密码贡献的创新性思维和理念。
在遗传密码的破解过程中，诞生了一门新的学科——分子生物学。从转基因作物到人类基因组计划，从基因疗法到基因编辑，从人工合成生命到用DNA存储的唱片，分子生物学引发的革命今天已经触及人类社会的方方面面，使一个又一个科幻小说中的情节成为现实。
对历史的回顾和审视使本书堪称詹姆斯·沃森的名著《双螺旋》的前史和续篇，而对分子生物学诞生、发展和影响的呈现则使本书成为生命科学史经典《创世纪的第八天》的更新与延续。
本书是一部不可多得的生命科学史佳作，述及数十位诺贝尔奖获得者及其科学成就，并入围英国皇家学会2015年度科学图书奖决选名单。

马修·科布（Matthew Cobb），英国曼彻斯特大学动物学教授、神经科学家、科学作家，出版过多部科学史题材的作品，其中面向大众读者的神经科学全史《大脑传》获中国国家图书馆第十八届文津图书奖，入选《泰晤士报》《泰晤士报文学副刊》《大众科学》等多家英美著名媒体的年度书单，并获得美国五院院士（会士）、美国科学促进会前主席、美国国家科学基金会前主席理查德·C. 阿特金森等多位英美科学院院士以及鲁白、仇子龙等中国神经科学家的高度赞誉。他讲述17世纪的科学家探索性别和生命体生长与发育的作品《卵子与精子的竞赛》获伦敦动物学会2007年度科学传播奖。
2021年，英国最具影响力的遗传学学术组织英国遗传学会将该年度的霍尔丹奖（JBS Haldane Lecture Award）授予科布，表彰他在向公众普及遗传学方面的杰出贡献。 

词汇和缩写表 i 
前 言 ix 
第1章 基因是什么？ 1 
第2章 信息无处不在 21 
第3章 转化要素 37 
第4章 姗姗来迟的革命 57 
第5章 观念变革 79 
第6章 双螺旋 97 
第7章 遗传信息 119 
第8章 “中心法则” 139 
第9章 如何控制一个酶？ 161
第10章 圈外人上场 183
第11章 竞 赛 227
新进展
第12章 惊奇与序列 253
第13章 回望“中心法则” 283
第14章 美丽新世界 301
第15章 起源与含义 323
结 语 345
延伸阅读 353
致 谢 355
注 释 357
参考文献 387

科布描述了20世纪一些最杰出、最与众不同的头脑间的合作与竞争，笔触在生物学、物理学和化学等领域间自如切换，同时还展示了计算和控制论所发挥的作用。——英国皇家学会

马修·科布为科学界，乃至非科学界的读者呈现了一部博学而全面的历史。这本书应该成为遗传学和分子生物学专业的所有研究生以及科学史专业学生的bi读书。——《细胞》（Cell）杂志

詹姆斯·沃森的《双螺旋》和霍勒斯·贾德森的《创世纪的第八天：20世纪分子生物学革命》是有关1953年发现DNA的结构以及巩固这一发现的研究的经典之作。动物学家马修·科布以丰富的视角重新解读了这个故事，追溯了生物学、化学和物理学间的相互作用，正是这些相互作用催生并拓展了这一突破。从X射线晶体学家罗莎琳德·富兰克林和物理学家马克斯·德尔布吕克，到将DNA与基因联系在一起的奥斯瓦尔德·埃弗里和信息理论家克劳德·香农，这本书清晰地讲述了相关的科学和这个故事中的关键人物。——《自然》杂志

科布博士善于从人性的角度讲述故事，展现了科学是在敌视、嫉妒、竞争和好奇心的推动下发展的……破解生命的密码是一个伟大的故事，这本书把这个故事讲述得非常出色。——《经济学人》

即便那些对这个故事的某些部分非常了解的人，也会发现一些新鲜并且引人入胜的情节……关于遗传密码的破解，尤其值得一提的是，这场竞赛没有一个集中的协调组织来主导：没有像曼哈顿计划或者人类基因组计划那样的项目，只有美国、英国和法国相互竞争的实验室，以及国际科学出版体系。正如科布写的那样，这是一项辉煌的成就，与伽利略、达尔文和爱因斯坦的工作相比肩。——《卫报》

这本书堪称詹姆斯·沃森的《双螺旋》合乎逻辑的续篇。尽管沃森和克里克因发现DNA的结构而备受赞誉，但这只是故事的一部分。人类真正开始了解双螺旋是如何工作的——DNA的编码是如何转化为身体和行为的——还需要另外15年的时间，需要一大批兢兢业业的男男女女付出的惊人努力。这些人是现代遗传学的无名英雄，科布这本引人入胜的作品讲述的就是他们的故事。——杰里·科因（Jerry Coyne），美国文理科学院院士、芝加哥大学生态学与演化系荣休教授

科布既是科学家，也是严谨的历史学家，还是讲故事的高手，他对这场伟大科学革命中的科学、政治和个性碰撞做了激动人心的描述。——亚当·卢瑟福，演化生物学家、科普作家

马修·科布是一位受人尊敬的科学家和历史学家，在这本精彩的著作中，他将科学和历史相结合，取得了惊人的效果。这部极具权威性的作品对生命在最深层次上是如何运作的做了很有见地的阐释，令人信服。精彩绝伦！——布莱恩·考克斯（Brian Cox），曼彻斯特大学粒子物理学教授、英国皇家学会会士、英国物理学会开尔文奖章、英国皇家学会法拉第奖获得者

第3章 转化要素

       1943年12月，在乘船横跨太平洋的三周航行后，澳大利亚病毒学家麦克法兰·伯内特（Macfarlane Burnet）来到了旧金山。伯内特此行的目的地是哈佛大学，他受邀在那里做一场学术报告——无论战事如何，对于一部分人来说，学术生活仍在继续。伯内特40多岁，长相英俊，头发带着点自来卷。他的学术声望源自对流感等病毒性疾病的研究。1960年，他因对感染诱发的免疫反应的研究获得了诺贝尔生理学或医学奖。哈佛大学的报告结束后，伯内特先去了芝加哥，之后又去了纽约。在纽约，他与奥斯瓦尔德·埃弗里（Oswald Avery）——一位60多岁、矮小、谢顶的微生物学家，文静的举止令结识他的人印象深刻——进行了一场惊世骇俗的讨论。据病毒遗传学先驱萨尔瓦多·卢里亚后来回忆： 

              与埃弗里交谈是一种妙不可言的体验。他是个神奇的小个子，非常朴实……他身上带有寒门子弟的那种自尊，简单直接。在说话的时候，他会闭上眼睛，抚摸 
       着自己的秃头，并且总能一针见血。

       整个学术生涯，埃弗里都在研究肺炎双球菌——肺炎的致病菌——并且凭借自己用免疫反应来区分肺炎双球菌不同株系的工作赢得了国际声誉。但埃弗里讲给伯内特的故事与免疫学毫无关联。伯内特告诉他的未婚妻，埃弗里“刚刚做出了一个极其令人兴奋的发现，很粗略地说吧，至少是分离出了纯净的基因，它的形式是脱氧核糖核酸”，也就是DNA。 
       埃弗里宣告的发现之所以令人惊喜，有几个原因。首先，科学界当时并不认为细菌拥有基因；其次，多数科学家认为基因很可能是由蛋白质，而不是DNA构成的；最后，埃弗里不是遗传学家，在这个领域并无经验。他都快退休了，不像是个推动革命的人。但掀起一场革命，可以有很多途径。

* * *

       除了在第一次世界大战期间短暂地当过兵外，奥斯瓦尔德·T. 埃弗里——常被人以“教授”（professor）的简称昵称为“费斯”（Fess），虽然他从未真正获得过这一头衔——从1913年起就在纽约的洛克菲勒研究所医院工作。他的实验室在医院的五楼，实验室曾经是医院的一间病房，仍然沿用着最开始的分区间隔。实验室的桌上摆满了微生物学研究常用的器具——培养皿、酒精喷灯、木柄接种环和接种针、显微镜、恒温箱——水槽和超净工作台则被放在了靠墙的地方。整个房间弥漫着一股研究肺炎的实验室特有的怪味——这些微生物是在用血液制成的培养基上培养的。埃弗里个人的工作间曾经是病房的厨房，房门后面有一张书桌，上面常常堆满了尚未回复的信件。他不喜欢自己的日常节奏被打乱，就连请他去别处参加会议的重要邀请函也会被搁置好几周，迟迟不回。就算回信，他也几乎总是拒绝。
       在抗生素广泛普及的20世纪40年代以前，肺炎是人类的一大杀手——在美国，每年有超过50 000人死于这种疾病。医生们束手无策：治疗对于提高存活率几乎没有效果。肺炎菌的一些株系会致病——它们是“有毒力”的——而其他株系则不会致病。埃弗里探寻疗法的手段是去弄懂不同株系之间为何有这种差异。他的很多早期工作都是与他的同事、朋友和室友，歌剧爱好者阿方斯·多切斯（Alphonse Dochez）一起开展的。据一名同事回忆：

             很多时候，当他（多切斯）从大都会歌剧院回来时，会发现室友埃弗里博士静静地躺在床上读书。身着整套晚礼服的他会坐下来，声情并茂地向他的老朋友讲 
      述《茶花女》演到第二幕时自己脑中迸发出的一些有关微生物学的精妙想法。

       埃弗里和多切斯的研究发现，通过将细菌注射到小鼠体内，并观察其血清中特定抗体存在与否，就能探知肺炎双球菌不同类型间的差异。埃弗里的技术很快就被广泛采用，成为一种鉴定肺炎双球菌以及其他感染性细菌的方法。
       研究者开始弄清细菌不同株系间毒力差异性的来源是在1921年。当时，英国微生物学家约瑟夫·阿克赖特（Joseph Arkwright）注意到，致病性痢疾杆菌的菌落表面是光滑（smooth）的，而非致病性痢疾杆菌则会结成小菌落，在显微镜下观察，表面显得很粗糙（rough）。因此，致病性的株系被顺理成章地称为S型菌株，非致病性的株系则被称为R型菌株。两年后，位于伦敦的英国卫生部的一名医官弗雷德·格里菲斯（Fred Griffith）发现，肺炎双球菌的情况与此相同，致病株系光滑，非致病株系粗糙。埃弗里研究了S型和R型菌株之间的区别，他发现当肺炎双球菌变成光滑的致病型时，会产生一层体积可达细菌本身4倍的荚膜。埃弗里的研究表明，荚膜是由一层糖类复合体，也就是多糖构成的。这能保护细菌的细胞，使之免遭人体防御机制的攻击，并且赋予了致病性菌落光滑的外表。