地球独特的自然条件孕育了形形色色的生命。而地球也正是因为有了生命，才变得如此生机勃勃、生生不息。但生命究竟是从哪里来的，人类又是如何解读生命的秘密的？人类在解读了生命密码之后，又是如何尝试重塑生命，为人类服务，甚至改造人类自身的？

《塑造生命》(作者张辉)是“探索未知”丛书中的一册。

“探索未知”丛书是一套可供广大青少年增长科技知识的课外读物，也可作为中、小学教师进行科技教育的参考书。

《塑造生命》(作者张辉)是该丛书中的一册。

《塑造生命》分为生命的起源；生物的进化；分子生物学；基因工程；变垃圾为宝；基因医学等八部分内容。

引言

一、生命的起源

 生命起源的假说

 探索生命起源的实验

二、生物的进化

 物竞天择，适者生存

 生物进化的历程

 大爆炸与大灭绝

 人类的出现

三、从“天择”到“人择”

 塑造新物种

 各种诱变的手段

四、分子生物学

 基因在哪里

 人类基因组计划

 基因的差异

五、基因工程

 设计生命的蓝图

 “剪刀”和“胶水”

 基因转移的载体

 “培养”基因

 转基因农牧业

 基因“药厂” 

 转基因食品安全吗

六、基因医学

 疾病与基因

 基因诊断

 基因治疗

 基因药物

七、克隆

 植物的克隆

 没有“外祖父”的蟾蜍

 多莉的诞生

 克隆的价值

 恐龙能否复活

 复制一个你

八、神奇的“种子”——干细胞

 干细胞的研究

 绝症不绝

 塑造人体“零件”

结束语

测试题

假如具体一点来描述生命，我们可以发现，各种各样的生命都有相同的特征。例如，每一种生命都具有一定的形态结构；每一种生命都有生也有死：每一种生命会通过各种形式达到数量上的增殖、繁衍后代：每一种生命都能与外界进行物质交换，新陈代谢等。

那么，生命是怎样在地球上诞生的，它是和地球同一天诞生的吗？经过长期的探索研究，科学家认为，生命并不是和地球同一天诞生的。在原始的地球上并不存在生命的踪迹。在地球诞生约8亿年后，生命才出现于这个星球。最初的生命形式是非常简单的。现今地球上最简单的生命是类病毒和病毒。但它们不同于原始生命，因为它们必须凭借其他生物的细胞才能复制繁衍。所以，原始生命应该比类病毒还要简单得多。现有的各种各样的生物都是从最原始的生命进化而来。这一历程非常漫长，长达几十亿年！

我们不可能回到原始的地球上去了解生命的起源，只能用科学的方法推测。干是就产乍了种种生命起源的假说。其中得到多数认同的，是苏联生物化学家奥巴林在1922年提出的生命起源的“三部曲”。

奥巴林的“三部曲”

奥巴林认为，生命的起源分为三个步骤：第一步，从无机物生成有机小分子；第二步，从有机小分子形成氯基酸、蛋白质、核酸等高分子聚合物；第三步，形成具有新陈代谢、能够自我复制的原始生命体，最终产生细胞。

地球大约形成于46亿年前。它从一个炽热的球体逐渐冷却，形成了外层固体的地壳、内层熔融状的地幔和核心高密度的地核。那时，地球的周围弥漫着原始的大气。原始大气的主要成分是氢和氦，其后它的主要成分转变为二氧化碳、甲烷、氢、氨、氮和水汽，以后又产生了氰化物等有机小分子。水汽渐渐凝结为雨，携带着原始大气中的有机小分子汇入原始海洋。经历了较长时期的集聚后，原始海洋的局部水域浓缩成“一锅有机汤”，让不同的有机小分子之间有了聚合的机会。于是，氦基酸、核苷酸直到蛋白质和核酸等复杂的有机化合物就随后，一些大分子出现了有序的排列，又产生了界膜……原生命就此诞生了。

其他学说

除了奥巴林的生命起源“三部曲”以外，还有其他关于地球生命起源的一些假说，有的大同小异，有的却大相径庭。

火山学派的观点是生命的诞生和火山有关，他们认为，由于火山爆发生成了大量大分子磷酸。这种物质溶入海水，成为地球生命之源。有的假说认为生命可能起源于金星，也有的认为生命的“种子”来自外太宅。但有些人认为生命是神创造的，那就是虚妄的了。在没有得到生命起源的确切证据之前，有各种假说也是自然的。只要锲而不舍，我们终有一天能彻底解开生命起源之谜。

地球上原始生命的诞生过程，经历了漫长的岁月。瞬有共偶然性，也有其必然性。地球虽然有其独特的条件，例如比较适台的温度和液态的水，但具备了这些条件并不等于必然会产生生命。另外，原始生命诞生了，电不可能一下子生成很多。它诞生以后，不定就能顺利地繁衍和进化，遇到任何不利于它生存的情况都可能消亡。不过，假定只有一个个体能够幸运存活下来，它就成为当今万物的惟一祖先。不管怎么说，是当时地球独特的条件塑造了原始的生命。

探索生命起源的实验

为了验证生命起源的假说，科学家做了许多实验，付出了种种努力。

美国芝加哥大学的米勒安装了一个密闭的循环装置。他往这个装置里亢进甲烷、氨气、氨气和水蒸气，用以模拟原始大气。他还安装了电极释放电火花，模拟原始地球的闪电。一星期之后，他发现装置的冷凝水中溶有多种氦基酸、有饥酸和尿素等有机分子。

提出生命起源“三部曲”的奥巴林也做了实验。他的实验最初是将白明胶(蛋白质)的水溶液与阿拉伯胶(糖)的水溶液混在一起。混合之后，溶液由透明变为混浊。经过一段时间后，他在显微镜下发现，均匀的溶液中出现了小滴状的团聚体。团聚体的四周与水液还有明显的界限呢！过了一些时间，团聚体小滴外围部分渐渐增厚，并形成一种膜样结构，与周围介质完全分隔开来。奥巴林还观察到团聚体存在增长与繁殖的现象。说明这些团聚体小滴具有初步的生命现象，有原始生命代谢的特性。

美国学者福克斯等人也进行了实验。他们把干的氨基酸混合物加热到170℃，随后继续加热数小时，直到混合物变成黏滞的液体。接着，他们把混合物放入1％的氯化钠溶液中。液体随即混浊起来，形成了无数类蛋白微球体。这些微球体经过处理后就显出双层的厚膜，还具有某些生物学特性。它们在温度波动的情况下有时会出芽，而且还可以合并别的微球体而扩大自己。

在生命起源的研究领域，中国的科学家取得了令人瞩目的成就。中国科学院赵玉芬院士就进行了相关的研究。1997年，她在学术讨论会上的报告中阐明，磷酰化氨基酸系统具有自组装特性，可以组装成多肽、多核苷酸，还可以组装成生物膜。她提出一个基于N-磷酰化氨基酸自组装的蛋白质和核酸共进化的模型，这个模型有可能比其他假说更加接近于原始生命产生的实际。

美国基因学家文特尔曾对人类基因组计划作出重要贡献。近年来，他致力干人造生命的研究。以往的几位科学家都是从无机物-有机物-原始生命着手实验的，文特尔则不同。他与一些科学家合作，研究测定了一种最简单的生命——生殖支原体(只有一条染色体)的全部基因，并逐步剔除一些基因，以确定作为一个具有生命全部特征的生命体，最少要有多少基因。然后，他们把这些基因进行人工组合，并植入到一个支原体细胞的空壳中去。2007年10月，文特尔宣布，他的研究小组已经合成人造染色体。这个染色体有381个基因，包括58万个碱基对。他们还成功地把这个染色体放进了一个支原体的“壳”里，并使其在培养基上繁殖。P3-7

“探索未知”丛书是一套可供广大青少年增长科技知识的课外读物，也可作为中、小学教师进行科技教育的参考书。它包括《星际探秘》《海洋开发》《纳米世界》《通信奇迹》《塑造生命》《奇幻环保》《绿色能源》《地球的震颤》《昆虫与仿生》和《中国的飞天》共10本。

本丛书的出版是为了配合学校素质教育，提高青少年的科学素质与思想素质，培养创新人才。全书内容新颖，通俗易懂，图文并茂；反映了中国和世界有关科技的发展现状、对社会的影响以及未来发展趋势；在传播科学知识中，贯穿着爱国主义和科学精神、科学思想、科学方法的教育。每册书的“知识链接”中，有名词解释、发明者的故事、重要科技成果创新过程、有关资料或数据等。每册书后还附有测试题，供学生思考和练习所用。

本丛书由上海市老科学技术工作者协会编写。作者均是学有专长、资深的老专家，又是上海市老科协科普讲师团的优秀讲师。据2011年底统计，该讲师团成立15年来已深入学校等基层宣讲一万多次，听众达几百万人次，受到社会认可。本丛书汇集了宣讲内容中的精华，作者针对青少年的特点和要求，把各自的讲稿再行整理，反复修改补充，内容力求新颖、通俗、生动，表达了老科技工作者对青少年的殷切期望。本丛书还得到了上海科普图书创作出版专项资金的资助。

上海市老科学技术工作者协会

在这本书里，我们从生命的起源说到生物的进化，从基因的秘密讲到分子生物学，从动植物的克隆拓展到塑造生命……这个漫长的过程，记录了人类科技进步的历史。

21世纪是生命科学的世纪，生命科学还将有难以想象的飞跃。人类正在进一步认识生物、塑造生物，使各种生物更好地为我所用，与此时，我们也将塑造人类自己，使我们更健康、更聪明、更长寿。

科学是一柄双刃剑，既能造福人类，也可能给我们带来灾难，就看我们如何去掌握它！科学家是一群有远见卓识的人、他们在斜造和发明的同时，也清楚地意识到科学的两重性。纵观科学技术的发展史，我们就可以知道这一点。20世纪飞速发展的科学技术，在为社会造福的同时也带来了许多负面的影响。爱因斯坦著名的“质能方程式”是科学史最伟大的发现，原子核能从此被开发出来。但核武器的应用使人类遭受了，巨大的苦难。这不是爱因斯坦或核裂变的错，而是掌握了它的人类将其用错了地方。

生物技术既是一座宝库，也是一个潘多拉麾盒。说它是一座宅库，是因为这项技术的合理开发确实可以为人类带来许许多多的好处；说它是一个魔盒，是因为它有可能给人类带来，许许多多意想不到的后果。自克隆羊多莉诞生以后，人们就于心，如果有人利用这项技术复制出了恶魔怎么办？如果复制出了大量的怪物怎么了得？因此许多人对克隆技术既欢喜又恐惧。于是，有人提出了要为克隆技术立法。人们呼吁社会学家、哲学家、经济学家和叶物学家共同研讨，从社会发展和伦理的要求，以歧经济的成本与效益的角度，进行论证、龄督和管制，以此来决定生物技术的发展方向。

未来也许是无法预测的，可人类毕竟是以良知、理性和智慧的光辉来照亮发展的征程的。我们相信，人类能理性、成熟地和正确地应用基因、克隆和于细胞等新生物技术。希望读者在这本书里，获得有益的知识和正确的理念。这是我们编辑这本书的愿望。