遗传学是一部无穷无尽的故事，但绝不是一部不可知的天书。人们正在以急速的脚步找寻和挖掘遗传学瑰宝，一个个扑朔迷离现象背后的机制和规律被揭示出来，一项项光彩夺目的技术进入实验室、医院、田间……

本书曾荣获第十四届中国图书奖，除在大陆出版外还在香港等地出版。此外，本书已被台湾社大列为为数不多的建议书单。

本书作者是我国卓有成就的遗传学家，他们毕生从事遗传学研究，对此学科有较深的理解。本书以深入浅出的笔触勾画出遗传学的梗概，有理论，有实例，图文并茂，在注重语言浅显的同时，也未忽视科学性、全面性和系统性。

总序

引言

一、生命世界的缩影——细胞

二、科学遗传学的诞生

三、生物类型的决定者

四、基因表达——遗传指令如何变成性状

五、基因作图——基因在染色体上的位置

六、突变——创造生物新类型的基础

七、遗传工程和生物工程

八、遗传学与人生

九、关于多莉羊克隆的思考

十、世纪之交的遗传学

尾声

后记

一、生命世界的缩影——细胞

(一)为什么说细胞是生命的基本单位

为什么我们生活的地球富有生机，充满活力呢？有些人说因为有了动物；有些人说因为有了植物；有些人干脆说因为有了人。他们都只说对了一部分，科学的答案是因为有了生物。它们不仅包括了人、动物、植物，还有微生物。它们每天都在生长、发育、繁衍后代、衰老、死亡，这一切生命活动令世界焕发出勃勃生机。生物世界纷繁复杂，有许多奥秘等待我们去认识和探索。要揭开生命遗传的秘密，就得从生物的基本结构说起。

让我们先看看人体的结构吧。人是一种高等生物，而已知高等生物体从宏观至微观是由各种系统→器官→组织→细胞组成的。大家都知道，人是靠吃(摄食)、吸收营养来维持生命的，只有消化系统才能完成这一重任。消化系统由口腔、食道、胃、肝、肠等器官构成。口腔是消化系统的食品加工厂(磨碎食物)，里边包含有舌头、牙齿。我们在显微镜下观察舌头，可看见其表面有许多粗糙的凸起，称为舌乳头，它含有味蕾，能感觉酸、甜、苦、辣的味道，这一层组织称为舌粘膜。细看下去，在味蕾上排列有许多味细胞。舌粘膜的内层组织为肌肉组织，它又是由肌细胞所构成，这就是初步的微观世界。除此之外，人体的其他系统的重要组织器官亦由不同细胞所组成，如心脏有心肌细胞，骨骼有骨细胞，神经有神经细胞等，所以人属于多细胞生物。其他的动物、植物亦由各自不同的细胞组成。在微生物世界里，细菌就是单一细胞的生物。所以说现今世界上绝大多数的生物都属于细胞生物，只是有单多之分。尽管不同生物的细胞或同一生物的不同细胞在形状、大小等方面存在着很大的差别，但它们所表现的生命活动规律，却基本上大同小异。一切细胞在其生命活动过程中，都进行着一系列的代谢活动，即从外界摄取养料进行生长、分裂，感应外界刺激，适应环境变化，等等。因此，我们认为细胞是生命的基本单位。

(二)细胞有多少种类呢？

所有的生物可以分为两大类，细胞亦相应分为两类。让我们先走进一大类生物看看。在图l所示的细胞中，最外一层薄膜称为细胞膜，穿过这层薄膜，里面充满许多细胞器的是细胞质，我们在细胞质中发现了一种双层膜(核膜)包裹着的结构，这是什么呢？其实这就是要揭开遗传秘密的关键之处——细胞核，它包含有遗传物质。有细胞膜、细胞质和细胞核结构的细胞称为真核细胞，因为这类细胞核是一种真正的细胞核：形态突出，界限分明，染色体盘桓在核膜之中，在一定时期清晰可见。由这类细胞构成的生物称为真核生物。动物、植物、酵母、真菌和绿藻都属于这一大类。

第二大类细胞是没有细胞核或者没有细胞核形态的细胞(图2)。它们的遗传物质没有核膜包裹，却有原始核区(又名类核区)，所以这类细胞叫做原核细胞。具有原核细胞的生物就是原核生物，细菌和蓝绿藻是典型的原核生物，它们比真核生物低级。原核细胞结构简单，体积很小，但资格却比真核细胞老，真核细胞的出现距今不过9亿年左右，而原核细胞大约有35亿年的历史。可谓真正的老祖宗。此外，一个原核细胞基本上可以看作一个生物个体，它能完成生长、发育、繁殖和死亡整个生命过程。例如，一个细菌在适宜的营养、温度等环境下，20分钟繁殖一代，10小时后将成为10亿个细菌群体。由于营养物质的耗竭，经过一段时间后，繁殖减慢，死亡菌落增多，活菌减少以至衰退。有无细胞核是生物的最基本分界，遗传学和遗传工程的许多研究都是从这一基点出发的。但是，两者遗传信息的本质以及信息表达的整体方式却是基本相同的。

除了真核和原核生物外，还有一类无细胞形态的生命体，但这类生命体不能独立生活，而必须寄生在其他细胞内。然而，它们都有自己的遗传物质，并巧妙地利用寄主细胞的环境和必要物质繁衍自己。这类生命体统称为病毒，但习惯上把寄生在细菌的叫做噬菌体(或细菌病毒)，而把寄生在动、植物细胞的分别叫做动物病毒和植物病毒。

原核生物和病毒虽然简单，却不可小觑。人类的许多疾病都是由细菌和病毒引起的。它们在人体大量繁殖，使作为万物之灵的人类不仅备受痛苦煎熬，而且对于有些病毒的侵扰现在还束手无策。此外，它们又是研究遗传学的重要工具，许多遗传学的基本规律就是通过它们发现的。

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1860年，英国皇家学院发布了一个罕见的通告：圣诞节，大名鼎鼎的法拉第院士将举办化学讲座。听课的对象不是科学家，也不是大学生，却是少年儿童！

那天，皇家学院的大讲堂里坐满唧唧喳喳的小听众，顿时使这个一向肃穆、沉寂的最高学府活跃了起来。然而，当一位头发花白、身材瘦长的科学家出现在讲台上时，整个大厅顿时鸦雀无声。

老教授这次没有宣读高深的科学论文，而是津津有味地讲着蜡烛为什么会燃烧，燃烧以后又跑到哪儿去了。他一边讲着，一边做着实验……孩子们双手托着下巴，紧盯着讲台，深深地被这位老人风趣的讲解所吸引。

很多人对法拉第的举动感到惘然不解，法拉第却深刻地回答：“科学应为大家所了解，至少我们应该努力使它为大家所了解，而且要从孩子开始。”

法拉第对此有着切身的体会，他始终没有忘记自己苦难的童年：一个贫苦铁匠的儿子，连小学都没念！他12岁去卖报，13岁当订书徒工。他从自己所卖的报、所印的书中，刻苦自学，以至读完《大英百科全书》。法拉第对化学书籍特别有兴趣，就省吃俭用，积蓄一点钱购置化学药品和仪器，做各种实验。就这样，他22岁时被当时英国大科学家戴维看中，当上了戴维的实验助手，从此成为攻克科学堡垒的勇士。法拉第以他自己的亲身经历说明，学习科学确实应该“从孩子开始”。

童年常常是一生中决定去向的时期。人们常说：“十年树木，百年树人。”苗壮方能根深，根深才能叶茂。只有从小爱科学，方能长大攀高峰。

小时候看过一本有趣的科学书籍，往往会使少年儿童从此爱上科学。少年儿童科普读物，从某种意义上讲，就是这门科学的“招生广告”。它启示后来者前赴后继，不停顿地向科学城堡发动进攻，把胜利的旗帜插上去。

法拉第曾说，他小时候由于读了玛尔赛写的科普读物《谈谈化学》，开始对化学产生浓厚的兴趣。

法拉第给孩子们讲课，后来把讲稿写成一本书，叫做《蜡烛的故事》。苏联著名科普作家伊林在小时候，曾反复阅读了《蜡烛的故事》。伊林在回忆自己怎样走上科普创作道路时说：“我写的书就是从那些书来的。”爱因斯坦曾回忆说，十一岁那年，他读了《自然科学通俗读本》、《几何学小书》，使他爱上科学。

著名的俄罗斯科学家齐奥科夫斯基把毕生精力献给了宇宙航行事业，那是因为他小时候读了法国科普作家儒勒·凡尔纳的科学幻想小说《从地球到月球》，产生了变幻想为现实的强烈欲望，从此开始研究飞出地球的种种方案。

我国著名植物分类学家吴征镒院士说，小时候看了清代的《植物名实图考》，使他迷上了植物学。

俗话说：“发不发，看娃娃。”一个国家科学技术将来是否兴旺发达，要看“娃娃们”是否从小热爱科学。“芳林新叶催陈叶，流水前波让后波。”祖国的兴旺发达，靠我们这一代，更靠娃娃们这一代！1935年，高尔基在写给伊尔库茨克高尔基第十五中学学生的一封信中，曾深刻地指出“娃娃们”学科学的重要性：“孩子们，应该热爱科学，因为人类没有什么力量，是比科学更强大、更所向无敌的了。……你们的父亲从世界掠夺者手里取得了政权后，在你们面前开辟了一条宽广的道路，使你们能达到科学所能达到的高度，而继续父亲一辈的具有世界意义的事业的责任，也就落在你们肩上。”

1957年，苏联发射了世界上第一颗人造地球卫星，在空间科，数术方面拔了头筹。这时，美国总统艾森豪威尔在想什么呢？他首先想到的，是美国的小学教育有没有出了什么问题。我觉得，这位美国总统是有眼力的。他正是看到了青少年一代的重要性。

广大青少年，今天是科学的后备军，明天是科学的主力军。为此，邓小平在为全国青少年科技作品展览题词时指出：“青少年是祖国的未来，科学的希望。”

正是为了培养少年儿童从小热爱科学，湖北少年儿童出版社和中国科普作家协会联袂选编了这套《少儿科普名人名著书系》。入选这套丛书的作品，不论中外，必须具备三个条件：

一是“佳作”，即不论是就选题、内容、文笔而言，都是上乘之作；

二是“科普”，即起着科学启蒙、科学普及的作用，那些不含科学内容的玄幻、魔幻小说，即便像《哈利·波特》那样广有影响的作品也不选入；

三是“少年儿童”，即必须适合少年儿童阅读，即便是霍金的《时间简史》、盖莫夫的《物理世界奇遇记》那样优秀的科普读物，由于读者对象是具有大学文化水平的人，而对于少年儿童来说过于艰深，未能收入。

另外，《少儿科普名人名著书系》注意选入各门学科的代表性图书，使少年儿童读者能够涉猎方方面面的科学知识。除了以科普读物为主体之外，《少儿科普名人名著书系》还选入科学幻想小说、科学童话等科学文艺作品。这样，使这套图书具有内容与体裁的多样性。

湖北少年儿童出版社选编《少儿科普名人名著书系》，是为了使少年儿童读者以及家长们来到书店的时候，可以一下子就买到中外少年儿童科普佳作，因为这套书是编者从上千部中外少年儿童科普图书中精心挑选出来的。

《少儿科普名人名著书系》是为了纪念改革开放30周年，迎接共和国60周年而编辑出版的，这是我国迄今最权威规模最大的一套少儿科普经典书系，也是我国第一套少儿科普经典文库。

《少儿科普名人名著书系》是金钥匙，开启科学殿堂的大门。

《少儿科普名人名著书系》是向导，带领你在科学王国漫游。

《少儿科普名人名著书系》是好朋友。多读一本好书，犹如多交了一个好朋友。

愿《少儿科普名人名著书系》给你带来知识，带来智慧，带来希望，带来科学的明天。

叶永烈

2008年4月20日于上海“沉思斋”

遗传学是一部无穷无尽的故事，但绝不是一部不可知的天书。人们正在以急速的脚步找寻和挖掘遗传学瑰宝，一个个扑朔迷离现象背后的机制和规律被揭示出来，一项项光彩夺目的技术进入实验室、医院、田间……它和我们的生活息息相关，是我们的导师和朋友，告诉我们自己基因的组成和结构，指出我们自身病魔的魔窟和弱点，指出药靶所在，给予我们战胜它们的法宝，指导医生制定针对具体人的治疗方案，而不再是千人一面的万能处方；它会不断地改良我们的食物，培育出营养更加丰富和均衡的作物，培育出本身能抵抗病虫害或能分解农药的蔬菜和水果，使我们不必整日担心吃过多农药而罹患癌症；它会不断地美化我们生存的环境，培育出分解或吸收污染物的植物，甚至开发出植物能源，使天更蓝，草更绿，水更清，而不必依靠人工着意装扮；它甚至能帮助我们“净化心灵”，为忧郁的人植入“快乐基因”，为贪婪的人剔除“欺骗和自私基因”，为吸毒成癖的人修复“抗药瘾基因”……一言以蔽之，即为社会问题提遗传学救援。我们已经看到遗传学的成就，领略到它给我们带来的利益：我们的后代会更多地享受到遗传学带来的福祉，虽然他们仍然不会像长着翅膀的天使安琪儿一样随心所欲地到处飞翔，但他们会在延长寿命的同时无忧无虑地过着健康的生活……未来是美好的，遗传学会帮我们点缀得更加五彩缤纷。

的确，它像我们的亲人一样，贴近我们，关心我们，正因为如此，我们对它充满无限的爱，我们会对遗传学孜孜不倦地求索，希冀它发展得更茁壮，成果更丰硕。我们又对遗传充满敬畏，因为它是神圣的，不断地揭示规律。所以，我们担心这本小书是否能向从未涉猎遗传学的读者展示它的真实面貌，使人们体会到它的美妙。

最后，我们特别感谢文玉香高级工程师，她在本书的策划、书稿制作和校阅方面做了大量出色的工作。我们还要感谢出版社编辑何龙先生的鼓励、支持和帮助。

李振声 魏荣瑄

2009年春于北京

作者毕生从事遗传学研究，对此学科有较深的理解。本书以深入浅出的笔触勾画出遗传学的梗概，有理论，有实例，图文并茂，在注重语言浅显的同时，也未忽视科学性、全面性和系统性。

——中国科学院院士 曹文宣

李振声院士、魏荣碹研究员，都是我国卓有成就的遗传学家，他们在繁忙的工作之余。不忘科学普及工作，不忘为青少年传播科学知识，他们的作为，令人敬佩。

——著名科普作家 星河