本·麦克法兰（Ben McFarland)，在位于美国华盛顿州的西雅图太平洋大学教授化学和生物化学，已获佛罗里达大学化学专业和科技写作专业双学士学位、华盛顿大学生物分子结构与设计专业博士学位，研究方向为利用化学规则重新设计免疫系统蛋白质。

本书的主题是化学在生
物进化中所起的决定性作
用。最近，一些作者对这
个话题有所涉及，但是没
有人像麦克法兰那样给予
如此的重视，他将这个话
题融入整个地球历史中。
这本书采用了以前的其他
作者未曾尝试过的叙述方
式，对于对化学知之甚少
的人来说也是非常容易上
手的。
——罗杰·苏蒙斯
本书讲述了一个引人入
胜的故事，麦克法兰将几
个学科有机地结合在一起
，这一充满想象力的叙事
方式值得称颂。
——杰米·杜拉尼
用作者的话来说，这本
书是“化学家讲述的自然史”
，作为化学家的他出色地
完成了这个任务……本书是
为非专业的科学爱好者所
写，不论你的科学背景如
何，都适合阅读。
——R·E·邦特罗克
就像为普通大众所写的
所有优秀科普作品一样，
本书充满了奇妙的例子、
恰到好处的幽默以及清晰
冷酷的事实。
——《出版者周刊》

第一章 砷基生命
第二章 预测细胞内的化学机制
第三章 展开的元素周期表
第四章 三相点上的行星
第五章 生命起源的7条化学线索
第六章 错综复杂的反应轮
第七章 阳光的风险与回报
第八章 后退一步，前进两步
第九章 氧导致的分解与结合
第十章 放逐元素的回归
第十一章 化学如何形成历史
第十二章 熟悉的副歌
词汇表

莫诺湖的地质特征对其中化学过程的影响
2010年12月2日上午1l：16，我收到了一封来自我学生的电子邮件，他是我生物化学课的学生。之后我又收到来自课上其他学生的两封邮件，都是问我是否听说过那个新闻。当天上午11点的一个新闻发布会宣称，科学家在莫诺湖中发现一种奇特的细菌，它用砷代替磷组建了自己的DNA。很快社交媒体上出现了相关的热点话题：砷基生命。我们都很激动，也有一点点困惑。我刚刚在课堂上讲授了磷对于DNA的独特用途。我无奈地自言自语：或许教科书得改写了。
如今，尘埃落定——教科书中的相关内容一如从前：DNA由磷建造，没有砷什么事。那个新闻发布会之后整整两年时间里，全球多个实验室围绕这个结果进行了很多实验。结果证明，教科书上说的是对的，但是这个事件依然有其价值。“砷基生命”事件的影响绝不只是在微生物学研究领域，而且是关乎科学本身，关乎我们该如何去理解事物，关乎自然史的本质。
每个人都应该知道这个事件。它可以降低我们对下一个成为热点话题的新闻发布会的期望值，还可以让全球科学界更加谨慎地对待这些新发现。而且，这个事件还表明，有一些事物隐藏在我们所生活的世界中，它们之所以没有被报道，是因为它们来源太多而且十分复杂。一种隐藏的秩序使得生物学甚至社会学变得有意义，这种隐藏的秩序就是化学。
所有生命，从湖水中的细菌到在阅读这些文字时你大脑中活跃的神经元，都会受到一定的约束。它们随机地适应环境，具有近乎无限的创造性，但是生命的总体路径是受限制的，就如同在跨洋邮船的甲板上活动一样。生命数十亿年时间尺度的演化历程，是受化学规则约束的。
规则之一是磷才能构建优质的DNA，而砷不行。为了得到这个结论，我们不得不从砷基生命的故事起源地开始。被称为砷基生命的细菌引发了轩然大波，而它们的家乡在加利福尼亚州的一个偏僻之地——莫诺湖。
莫诺湖坐落在约塞米蒂东部一个盆地底部，这个盆地位于康内斯山的山脚下。它是北美洲最古老的湖泊之一，宁静而美丽，其中有不少粗糙奇特的石灰华柱，看上去如同异星景观。这片湖毒性较大，含砷的湖水让周边的生态系统处于持续的化学威胁之中。
莫诺湖是一个不寻常的地方，生存着特殊的生命，这种生命甚至具有特别的原子。莫诺湖不寻常的化学成分源于特殊的地理环境。从空中俯瞰，莫诺湖具有不对称的形状，它的西岸略呈方形且有尖角，它的东岸则呈圆弧形。西部的尖锐边缘是地质断层的结果，由395号公路勾画出来。在断层以西，来自地壳深处的力量挤压出内华达山脉；在断层以东，撕裂而成的平整地块上出现了湖泊。西部的山脉阻挡了湿气前进的步伐，使得山脉东部的莫诺湖区域变得干旱而少雨。这里也是内华达沙漠的起点。
P1-2

《源自尘埃的世界(元素周期表如何塑造生命)/哲人石丛书》是一本有关历史的本质和自然的历史的书。因为作者根据化学来理解这个世界，所以这本书讲述了元素、分子以及它们所构成的动物、植物和矿物。这是化学家讲述的自然史。

这是一本有关历史的本
质和自然的历史的书。因
为我根据化学来理解这个
世界，所以这本书讲述了
元素、分子以及它们所构
成的动物、植物和矿物。
这是化学家讲述的自然史
。
前三章介绍了几个化学
概念，你读完之后或多或
少会更熟悉些，这取决于
你自己的化学基础。如果
你需要加深对这些概念或
词汇的理解，可以尝试在
互联网快速搜索。我会不
时地给出一些帮助搜索的
信息。同时，元素周期表
（表0.1）是帮助你阅读此
书的指南。在这张表中，
性质类似的元素在同一列
中，从上往下看，原子量
越来越大，就好像是重力
把质量大的原子往下拉一
样。
因为历史的本质是一个
哲学话题，你如何看待它
取决于你的经验。古尔德
（Stephen Jay Gould）所
著的《奇妙的生命》
（Wonderful Life），也是
一本关于历史的本质的书
。在我的书中的第一章和
最后一章，我会讨论古尔
德的结论如何受到自身经
验的影响。然而，我不打
算攻击他，因为本书也毫
无疑问源于我的经验。
我的经验有5个来源：我
在研究生期间花了5年时间
学习蛋白质化学；我最喜
欢的颜色是绿色；我给文
学艺术学院的本科生授课
，这对我连接科学和艺术
至关重要（至少我交到了
其他系的朋友）；我每年
都出席7—12年级科技展览
会的科学项目评比；我和
我的家人参与了西雅图贝
萨尼联合教会，在那里我
给形形色色的没有上过大
学的人讲课，他们可以随
时离开——有时的确如此。
在上述几类经验中，最
后一类是具有神学性质的
，这在科普书的开头中是
不常见的一类。我乐于在
科学和信仰的鸿沟之间架
起一座桥梁，或者在更多
没有倾向性的领域中，尝
试对命运和自由意志、无
序和有序进行沟通。或许
，一些读者会把我对历史
本质的结论归因于我个人
经历的最后一部分。事实
上，我的信仰在历史本质
方面也是不明确的。在本
书中，我强调，造成变异
和流动混乱的化学秩序为
历史的发展确定了方向。
但是，其他和我有相同信
仰的人强调了创造的偶然
性和随意性，强调了历史
的路径可能有很多，也强
调了人们每天都会面临数
不清的选择。信仰不会决
定我对历史本质的结论，
但是，它支持我在不同的
观点中寻找一种平衡，最
终得到一个合理的结论。
更多的相关讨论请阅读第
十二章。
对于本书的主要部分，
任何人都可以很方便地进
行阅读，你可以在表象之
下发现许多细节和讨论。
因为这本书是为非科学界
人士撰写的，我向读者保
留了基于个人兴趣和经验
去探索个人研究的方法和
局限性的机会。本书对于
那些学习普通化学、生物
化学或物理化学课程的学
生来说，也有很好的参考
价值。正如达尔文
（Charles Darwin）谈到自
然选择时所说：“我相信这
个理论的真实性，因为它
是从一个角度收集了许多
表面上独立的事实，并对
其做出了合理的解释。”自
然选择对于达尔文的意义
，就如同化学对于我的意
义。在我看来，化学序列
和化学顺序以一种令人惊
讶而理性的方式塑造了生
物学和历史的混沌，并解
释了许多事实发生的原因
。这是一段很长的故事，
但是十分契合化学逻辑，
它显示了历史的本质是由
化学决定的。这重塑了我
观察事物的方式，比如如
何观察草地上的每一片叶
子和海滩上的每一块岩石
。我也希望你乐于用这种
新的方式来思考那些古老
的话题。

元素周期表中的那些方格包含了不少惊人的事实。这些元素讲述的故事，给化学、地质学、生物学甚至历史赋予了隐藏的秩序。
本·麦克法兰在《源自尘埃的世界》中追溯了数十亿年的进化史，以元素的数学作为开头，以人类的发展作为结尾。在这个故事中，元素周期表可以帮助我们看到新事物。世界就像是建立在地质学基础上的舞台。流水不断浸蚀山脉中的岩石，将矿物质转移进化学，并为远古生命提供化学护盾。在这种环境下，一系列化学规则不断提升生物的复杂性。随着细胞构成生物和生态系统，五颜六色的分子捕获了太阳的能量，并释放氧气。氧气是一个关键因素，它改变了世界，并使元素周期表中的一些元素按照可预测的顺序不断被生命利用。这些事件在版画家加拉?本特和医学插画家玛丽?安德森创作的40幅原创插图中得以生动体现。
本书适合那些对科学故事感兴趣的读者。岩石、元素和生命是这个故事的主角，将地质变迁、化学变化和生物演化交织在一起。麦克法兰将科学和艺术有机地结合起来，展示了历史、绘画、音乐、文学和化学的灵感共性。无论您的科学背景是什么，您都能在本书中找到一个新的视角，以此来思考这个古老的世界是如何形成的。