未来人类

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作者：斯考特·所罗门

出版社：民主与建设出版社

本类榜单：科普读物

分类：科普读物 > 其他科普知识

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图文详情

ISBN：9787513932219
装帧：简裝本
册数：暂无
重量：暂无
开本：32开
页数：211
出版时间：2021-05-05
条形码：9787513932219 ; 978-7-5139-3221-9

本书特色

&sup□; 回顾演化历史，纵览□xin趋势，前瞻未来人类

人类演化是否仍在继续？

文化是否令我们在演化的过程中戛然止步？

人类的□终命运是保持原样，走向灭绝，还是演化成一个新种？

&sup□; 探讨科学界莫衷一是的人类演化问题，认识与日常生活息息相关的自然选择

女性生育时间是否会受到自然选择的影响？

为什么杰出运动员在大赛前要到高海拔地区训练？

高热量饮食竟会成为推动演化改变的重要执行者？

感染性疾病为何持续在人类生活中产生举足轻重的影响？

内容简介

人类平均寿命的延长、饮食习惯的改变、跨境旅行的盛行、药物和避孕措施的使用，这些生理现象与行为模式的改变，会在多大程度上左右我们未来的演化？网络约会和剖宫产的推行，艾滋病病毒、埃博拉病毒和其他全球性流行疾病的肆虐传播，各种新兴技术与文化因素都开始加入人类未来的演化历程，这令我们的生命面对更多没有前迹可循的挑战，也使未来□□□□地难以预料。

我们是否还在演化？答案是肯定的。我们将演化成什么样？大家都不敢给出答案。但我们是否真的对人类演化的方向一无所知？现代人类持续的演化又体现在哪些方面？过去的演化历史趋势是否还会延续？是否可以从当下的生物学证据中看出未来演化的某些端倪？为了回答这些问题，作者采访了众多从事相关研究的人类学家、生物学家、遗传学家、医生和心理学家。通过一手采访、实地考察，尝试厘清关于人类未来的演化，我们可以做出哪些预测，又有哪些是我们无法回答的问题。

前言

基因组学与微生物

□000年6月□6日是科学界非常重要的一天。美国总统比尔·克林顿（Bill Clinton）在白宫东屋通过卫星连线英国首相托尼·布莱尔（Tony Blair）召开新闻发布会，即席的还有分别代表两种不同方法的科学家对手弗朗西斯·科林斯（Francis Collins）和J. 克雷格·文特尔（J.Craig Venter），他们将共同宣布绘制人类基因组详细图谱的重大研究项目完成。

科林斯由美国政府任命，作为这一由公众资助、解析人类全部遗传物质序列的宏大项目的带头人。人类基因组计划始于1990年，有来自6个国家□0所研究机构的科学家共同参与，预计在15年内完成。随后，生物学家兼企业家J. 克雷格·文特尔于1998年宣布，计划成立一家名为赛莱拉基因组（Celera Genomics）的私人公司，运用一种全新——因而尚未被验证的测序技术在三年内完成同样的工作。

此后的竞争堪称现代科学史上□残酷的比拼。□终，两个研究团队达成一致，决定同时宣布他们的成果，并同步在科研杂志上正式发表研究论文。白宫的新闻发布会指出了这一成就的巨大前景。克林顿总统在发言中将人类基因组的□□幅图谱与开拓者刘易斯（Lewis）和克拉克（Clark）绘制出的□□张北美地图相提并论，并将人类基因组草图誉为“人类至今绘制出的□重要、□令人称奇的地图”。新闻报道更是称赞这一成果比肩人类登月或是原子核裂变。

大多数公众对人类基因组计划的关注，主要集中于它可能给人类健康带来的革命性改变。但是解码人类基因组还有其他更多潜在的应用前景。基因组是所有遗传物质的总和，包含了个体全部的DNA序列：如同一本生物化学指导手册，讲述着如何建造生命体并维持其生存，无论是一棵橡树、一只蝴蝶，抑或是一个人。令人称奇的是，几乎在每一个细胞中都有一套完整的基因组。DNA由两条相互平行的核苷酸长链组成，它们卷曲压缩形成染色体，从细胞核中发号施令指导细胞功能。每个人的染色体都来自其父母双方（一半来自母亲，另一半来自父亲），但并不完全相同。随着每个精子和卵细胞的形成，其中的染色体会发生互换，改变原有各部分的排列顺序，创造出新的嵌合体。这个重排过程产生了新的组合，使得每个孩子都不会太像双亲中的任何一方——尽管你的爱人可能会说你越来越像你的妈妈或爸爸。

由于现存物种的基因组都来自遗传，因此，基因组中也记录了该物种的历史。试想基因组就像一种古老的文本，每个继承者都对它略做修改，使其更适应当下的时间和环境。我们绝大多数的基因都可以追溯到大约6亿年前的前寒武纪，当时所有的生命都以单细胞形式生存在海洋中。不论是在我们的细胞中，还是在其他物种的细胞中，许多基因至今仍基本保持不变，对于保证生命□基本的运行发挥着必不可少的功能：比如负责指导形成细胞结构基础的细胞骨架基因，还有控制细胞分裂的基因等。

一般而言，任何与基因功能相关的DNA序列的改变都会对生物体造成这样或那样的影响。并且在大多数情况下，都是不好的改变。因为你很难在一本如此精细复杂的生命指导手册上做出一丁点改变而不搞砸，发生改变的很可能是对生物体而言非常重要的基因。这就是为什么研究人员们倾向于认为，功能基因上发生的绝大多数突变都是有害的。研究显示，75%的单个碱基改变都会在一定程度上降低存活率或繁殖数量。

尽管我们的大多数基因出现得早于复杂生命的起源，但也有一些基因是我们一路走来不断拾起或慢慢改变后得到的，比如让我们可以呼吸氧气或是感知光线的基因。我们获得的□终版本的基因控制了我们机体的形成：身体的一端是头，另一端是肛门——真是谢天谢地。很久以后，我们得到了可以让毛发覆盖身体的基因，接着它们又发生改变让大部分的毛发消失不见。再近一些，我们还拥有了包括控制复杂思维模式和推理的基因变异，以及允许我们可以通过讲话或是如同你正在阅读的符号来与他人进行交流的基因版本。

事实上，我们的身体和基因是祖先曾经生活过的鲜活证明，因此解读人类基因组一定可以为了解演化的过去提供全新的见解。我们可以准确地找到自然选择是如何发挥作用的，并且知道哪个基因受到了影响；我们可以找到一些线索，破解到底是什么遗传变化使得我们不同于其他的灵长类近亲，以及到底是何时获得了它们；我们可以更加彻底地拼凑出我们的历史，远远超过曾经仅凭化石和人工制品可以达到的程度。

人类基因组测序技术在□0世纪末取得了飞速进展。□0世纪90年代中叶，我在伊利诺伊大学读本科期间曾在一个实验室工作，在结束了短暂的实验仪器清洗工作后，我就开始接受DNA测序的训练。我们使用的方法是1977年首次由英国生物化学家弗雷德·桑格（Fred Sanger）发明的桑格双脱氧链终止法（the dideoxy chain termination method），这一方法让他第二次获得了诺贝尔奖。桑格的方法涉及将一段DNA分子□□并粘贴到细菌当中，在培养皿中非常简单方便地扩增大量细菌的同时，获得大量拷贝的DNA。然后，我们便可以对大量的DNA进行分离、纯化和测序了。

读取DNA序列是□棘手的部分。我必须首先在两块长方形玻璃板之间制备一块非常薄的胶，玻璃板的顶部用一块极薄的塑料分开，其余三边则小心地用胶条封住以防泄漏。我将胶溶液放入微波炉加热，并沿顶部倒入两块玻璃板间的缝隙中，就像把果冻倒入模具一样，让它随着温度的下降逐渐固化。制胶过程中，难免会在某些部位形成一些小气泡，我会尽量小心地尝试将它们从胶的顶部推出；如果失败了，那这部分胶就不能再用。

接着，我就使用像注射器一样的移液器将已经经过链终止反应的DNA分子注射到胶顶部的狭窄通道里。再将胶竖直放置，顶部和底部均浸没在液体当中，使得电流可以通过整个装置。由于DNA是带负电的，因此DNA片段会被胶基底部的正电吸引，缓慢地从胶上通过。小的DNA片段会跑得稍快些，所以在几个小时后我关闭电源开关时，DNA片段已经根据它们的大小整齐地排列好了。把胶浸入一个含有放射性同位素的水槽中使其与DNA结合，这样，DNA片段在X光胶片上就会呈现出发光条带。因为每一纵列都对应四种核苷酸碱基的一种（腺嘌呤、胸腺嘧啶、鸟嘌呤、胞嘧啶），我的下一步工作就是简单地从胶的□底端开始向上记录哪一列出现了可见条带，从而确定碱基序列。这是项缓慢而单调的工作，也就足以说明为什么会训练本科生来做。

□000年我开始了研究生生涯，同年人类基因组的□□份草图宣布完成。那时，我曾经手动进行的桑格测序过程已经能由机器自动完成。作为一名研究生，我很幸运地加入了得克萨斯大学奥斯汀分校一个拥有一台这种机器的实验室。我们那台机器的型号是ABI 3100，也被称为毛细管测序仪，因为它用看上去像塑料意大利面的纤细管子取代了我曾用手灌制的笨重凝胶。每一根纤细的毛细管里都含有可以将DNA片段根据大小分离的凝胶，并用激光可读的荧光染料取代了危险的放射性同位素。核苷酸序列以数码形式被记录下来，可以方便地输出到与之相连的计算机上。

我们实验室的成员都将3100视为一个圣物。它拥有独立的房间，它的零件在每一次使用前后都需要仔细地清理。但是这些额外的小心，相比于使用3100读取出DNA序列的速度和效率，都是值得的。它可以一次分析96个样品，每个样品可以在一天之内被读取长达1,000个核苷酸的DNA片段。任何时候只要3100在运行，我们就知道研究正在进行，而这基本上就是我们实验室的常态。

当然，就像我□000年左右所在的这个实验室一样，单个实验室即使装备再齐全，相比于那些参与人类基因组计划的主要研究所来讲都显得微不足道。在那些机构中，比如麻省理工学院（MIT）白头研究所（Whitehead Institute）的基因组研究中心或英国桑格研究所（Sanger Institute），有几十台这样的机器在同时运转。□000年7月，麻省理工学院新闻的一篇报道中就提到了“（人类基因组）项目联盟已经实现以每秒1,000个碱基对的速度产生原始序列——每周工作7天，每天□4小时不停歇”。

□1世纪初DNA测序技术的出现，为我们从基因中获得革命性的发现提供了原始材料。这是人类首次有机会看到存在于我们基因组中的古老文本，并试图弄清诸如自然选择的演化之力是如何在几千年的时间里对它进行改变的。然而，现在仍需要找到恰当的统计工具，以便从序列中提取出相关信息。

前言 ………………………………………………v

1 基因组学与微生物 ……………………………1

□ 大数据 …………………………………………18

3 转变中的世界 …………………………………51

4 性 ………………………………………………68

5 小伙伴 …………………………………………94

6 □□地平线 ……………………………………116

后记 ………………………………………………137

注释 ………………………………………………14□

致谢 ………………………………………………193

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作者简介

斯考特·所罗门，演化生物学家、科普作者，莱斯大学（Rice University）生物学系教授。他开设的生态学、演化生物学等课程，以及主持的各种学术交流活动，广受各国学者和学生们的欢迎与好评。如今，他和妻子、三个孩子，以及一条独眼狗一起生活在得克萨斯州休斯敦市。郭怿暄，毕业于北京大学基础医学专业，目前在美国犹他大学从事发育和表观遗传学研究，酷爱阅读科普书籍。

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