細胞：地球生命的建築師

多細胞生物的形成是地球生命演化史上的一個重要里程碑，這一過程始於地球大氣的變化，尤其是氧氣含量的增加。大約30億年前，地球的氧氣含量極低，原核細胞可能主要以非氧氣的物質爲生。隨着時間的推移，氧氣逐漸累積，成爲大氣的主要成分之一，這種變化對許多生物產生了深遠的影響。對某些細胞來說，這意味着時來運轉。需氧菌能夠藉助氧氣進行能量代謝，從而在氧氣含量增加的環境中佔據優勢。 隨着氧氣含量的變化，細胞的代謝方式也發生了改變。一些細胞開始依賴氧氣進行能量代謝，這些細胞被稱爲“需氧菌”。同時，古菌通過與需氧菌建立共生關係，逐漸適應了新的環境。這種合作關係使得細胞能夠更有效地獲取食物、產生能量以及逃避天敵，並促進了細胞的增殖。隨着時間的推移，出現了許多真核細胞樣的共生形式，這些形式爲多細胞生命的形成奠定了基礎。 細胞之間的合作進一步推動了多細胞生物的形成。細胞通過形成菌落來抵禦捕食者和應對食物短缺。菌落中的細胞能夠協同工作，共同捕獲和儲存養分，以備將來不時之需。這種合作方式不僅提高了細胞的生存概率，還促進了細胞功能的分化。團藻屬等生物展示了細胞之間如何進行功能取捨和協同工作，從而形成了更復雜的細胞羣落。多細胞生物的早期形式通過細胞之間的分工合作來維繫羣體功能，這種模式被稱爲“克隆多細胞性”。 基因與細胞之間的複雜互動在這一過程中也發揮了重要作用。基因的突變和重組爲細胞提供了新的功能，促進了多細胞生物的演化。 細胞通過基因的調控和信號系統來協調細胞間的相互作用和功能分工。這些信號系統， 如BMP、Notch、Nodal和Wnt信號通路，使得細胞能夠感知並響應它們周圍的環境信息，從而更好地協調它們的行爲。 多細胞生物的形成與演化是地球生命演化史上的一個重要里程碑，它不僅是氧氣含量增加的結果，更是細胞之間複雜互動和基因與細胞共同演化的產物。這一過程展示了生命的多樣性和創新，揭示了細胞在生命構建中的關鍵作用。

我被說服了，決定我是我的不是基因。 作者是發育生物學家，他本身的研究領域主要是遺傳學。而作爲一名遺傳學領域學者來突破基因的這個課題討論細胞本來就是不太容易的一步。 他借用凱撒違規跨過盧比孔河的故事，通過本書向讀者宣揚一些目前因倫理問題而被禁止的科學實驗的重要性。我認爲這是本書寫作的主要目的之一。 如果說世界上有15%的人身上有兩套完全不同的基因，那麼決定我們的表現性狀的還可能是DNA嗎？ 比如將可能導致人類虹膜病變的人類的PAX6基因移植到果蠅身上。果蠅將在相應的位置長出眼睛，但是它長出的是果蠅的視覺感受器，而不是人類結構複雜的眼睛。如果說基因是性狀的決定性因素，那麼這個實驗結果是不是可以將它推翻呢？ 序言中本書作者就說將挑戰道金斯的《自私的基因》。在第一部第三章中就已經反駁了道金斯的觀點。道金斯的一個理論是說生物體是基因的工具，用於基因本身延續後代。本書作者的反駁是DNA想要滿足複製的條件，細胞就是必不可少的。細胞和蛋白質可以影響遺傳物質的複製，並且這種影響與DNA沒有關係。但站在道金斯的角度出發，既然連生物體本身都是基因的工具。那憑什麼不能說細胞是更微觀的工具呢？這是我直到本書讀完都還沒解決的疑問。 另外，杜布勒的發育沙漏模型是個很有意思的東西，他是說不同的物種在卵的情況下形態差異非常大，就像在漏斗的頂部。而發育到胚胎階段各物種間差異也非常大，就像在漏斗的底部。而在中間最細的地方正是原廠作用發生的事情時候。不管是哪個物種，長得都大同小異。甚至包括魚類和哺乳動物之間也幾乎沒有差異。 這本書看下來確實是說服了我一點，基因是遺傳工具箱僅僅是個工具箱，有一隻手在背後使用這個工具箱才使我成爲我。但這個背後的的手是不是細胞有待商榷。 除此之外，原書成書於2022年，出版於2023，裏邊的內容還是比較新的。由於本書在駁斥基因在動物遺傳中的主宰地位，不可避免有大量基因相關的內容，而又沒有多加解釋。我淺薄地認爲《上帝的手術刀》是本書的先導閱讀書目，這本書適合進階級科普愛好者閱讀。

這是一本專家身份寫出的嚴肅的科普讀物，可以看作道金斯《自私的基因》的對立觀點。作者認爲僅憑基因不能實現複雜的生命現象，基因僅僅是一個工具箱，細胞纔是生命的構造者。書中的知識點密佈，不過論證的力度顯然有所不足，讀起來不及道金斯作品那麼讓人震撼。即便讀完本書，我也不得不懷疑，是不是我們對基因的瞭解還很少，所以導致有這些爭論呢？

腫瘤幹細胞的核心通路 與胚胎髮育相關 遺傳學家發現，Talpid突變體的體內有一種名爲“音速刺蝟因子”（簡稱“音蝟因子”）的信號蛋白水平很高。實驗表明，在頜骨上能形成牙齒的區域內，音蝟因子是上皮細胞和間充質細胞之間互相溝通的重要信號渠道。在絕大多數鳥類體內，這些細胞都不會表達音蝟因子對應的基因，而Talpid突變體不然，它們頜骨上的細胞鏗鏘有力地不停唸叨着“音蝟因子，音蝟因子”。只要在頜骨形成的過程中人爲地提供音蝟因子這種蛋白質，我們就能讓已經沉寂數百萬年的細胞重新開始對話。這也正是小鼠的間充質細胞給雞的胚胎帶去的東西。 神奇的原腸作用不僅是細胞與細胞之間的對話，也更像一場大合唱。細胞之間相互交換海量的信息，並根據這些信息不斷做出反應，調整自己的舞步和舞伴。這種溝通不僅速度快，而且規模驚人，很容易淪爲刺耳的噪聲。可是這種情況並沒有發生，因爲信號蛋白（包括BMP、Nodal和Wnt，詳見92頁）牢牢把控着舞會的節奏，它們在生物體發育的過程中始終起着協調信息交換的作用，直到所有細胞都落到它們該落的位置上且細胞跳完最後一個舞步——這個時候所有脊椎動物的胚胎看上去都差不多。這三種蛋白質與決定哪裏是個體的頭尾、哪裏是腹背有關。它們最初的功能是激活Brachyury基因，Brachyury基因編碼的轉錄因子又會進一步解鎖數千個編碼遺傳工具和原料的基因。一旦Brachyury基因被激活，細胞就可以動用許多與運動及定位有關的遺傳工具，其中包括兩種與維持這種狀態有關的信號蛋白，它們分別是Nodal和Wnt。在蛙的胚胎中，這些信號蛋白與背脣的形成和活動密不可分。在雞和小鼠的胚胎中，它們“鑿”出了原條，“犁”出了指示前後的體軸；它們讓細胞一面移動、一面交換舞伴，讓細胞不斷探索自己將落到哪裏、會變成什麼樣子，不斷摸索新的組合方式，嘗試將收發信號、感知和做出反應的能力提升到全新的水平。在原腸作用的整個過程中，細胞以一種有序的方式從基因組裏取用基因；當這些基因被表達成蛋白質時，它們通過將細胞分配到特定的位置，賦予其相應的命運，從而勾勒出生物體的輪廓。 細胞用於構建身體的基因和蛋白質，往往有着高深莫測的英文縮寫或暱稱，它們在細胞的通信語言中扮演的角色及它們被發現的故事往往就隱藏在這些名稱裏。比如，經常被簡稱爲“Shh”的Sonic Hedghog（音蝟因子）基因是原本在果蠅基因組中發現的hedgehog（刺蝟）基因的脊椎動物版本（遺傳學家把這樣的基因稱爲“同源基因”），hedgehog基因發生突變的蠅蛆長得很像一隻迷你刺蝟。再比如，BMP是“Bone Morphogenetic Protein”（骨形態發生蛋白質）的首字母縮寫，這種蛋白質最早是在生物學家研究骨骼生長時發現的，因此得名。在發育早期的胚胎中，位於原結（node，相當於鳥類和哺乳類的“組織者”）的細胞會合成一種重要的蛋白質，於是這種蛋白質被稱爲“Nodal”，它的功能之一是區分左和右。至於Wnt基因，其英文縮寫是由兩個基因的名字拼接而成的，科學家曾誤以爲它是兩個不同的基因，實則不然：其中一個是果蠅的wingless（無翅）基因，這個基因的突變會導致果蠅不長翅膀；另一個是促癌基因Int1，它與癌症的發生有關。

讀了一百多頁後，決定棄讀這本書。 作者阿里亞斯是細胞生物學領域的專家，書中關於細胞在生命發育中所扮演角色的論述不乏真知灼見。現代生物學確實表明，僅憑基因序列無法解釋許多複雜的生命現象，細胞層面的調控機制值得更多關注。 不過，書中的論證方式讓我有些不適。爲了突出細胞的重要性，作者似乎有意淡化了基因的作用，卻又在某些地方補充說”我們對此瞭解尚少”——這種表述方式讓論點顯得不夠嚴謹。 事實上，基因與細胞並非誰決定誰的關係，而是一個相互影響的系統：基因通過編碼蛋白質指導細胞的構建，細胞的狀態與微環境又反過來影響基因的表達。這正是表觀遺傳學所揭示的圖景。作者的核心觀點並非沒有價值，只是在敘述上過於強調對立，反而削弱了說服力。

我覺得是很有意思的一本書，填補了許多生物學小知識，或者說是把一些生物學知識點給串起來了吧。相對來說是深入淺出的。而且如果有興趣，後面幾章的參考書籍可以繼續閱讀。 另外一個我覺得挺好的地方應該是翻譯，感覺讀起來很順，沒有那種外國人寫書特有的巨長又巨拗口的直譯句子。 這本書不好的地方，我覺得是整本書的觀點有點“歪”。作者似乎是想提出一個觀點跟“基因中心論”針鋒相對，於是一直着墨駁斥基因中心論，大力讚揚細胞的神奇之處。我覺得這根本不是一個層面上的事情。 誰都不否認細胞的強大，一個又聾又瞎的細胞居然會自己知道未來發展道路，決定自己生死。但是細胞又沒腦子，它怎麼知道呢？我覺得基因中心論是從基因角度出發嘗試解釋細胞的神奇行爲。 很顯然，在作者的視角，基因中心論是解釋失敗了，而書中羅列的證據和作者的分析我也贊同。正因如此，我覺得作者把細胞重要性跟基因中心論對立起來挺沒有必要的。基因只是構建強大細胞的一個組件，可能未來還有人會寫出環境中心論，蛋白質中心論，RNA中心論，這些纔是跟基因中心論同一個層面的東西，而不是盛讚細胞的神奇。

全書最具價值的一段： “用來計算多基因評分的DNA標記大多不是某個基因，在很多情況下，它們只是DNA序列上的一個個小“腳印”。這些標誌性的突變位點被稱爲“單核苷酸多態性”(SNP)。每一個單核苷酸多態性都代表DNA序列上的一處變化，這種變化對所涉及基因的影響通常是未知的。正因爲如此，每每有新聞報道宣稱有人在考慮用多基因評分來評估更復雜的人類特質（比如性格和智力），我都會憂心忡忡。我們可以推測，這些人類特質的湧現與整個基因組那30億個鹼基字母對中的數千個乃至數萬個字母發生改變有一定的關係；相比之下，我們非常確定，人的性格和智力是腦細胞相互作用的結果。在這個問題上，我們沒有理由認爲基因組比細胞更重要。因此，在有更多的相關研究和更深入的認識之前，我們不應該相信多基因評分在精準預測某些人類特質方面的表現，因爲心理和情感是我們的細胞相互作用的產物。”

挺有意思的一本書，如果對生物學感興趣是必讀的書，尤其是最後附的生物學的書單，簡直是暢遊生物學的導覽圖，值得好好看看，真的很有意思。讀書越多越是深信閱讀是生活的避難所這句話，能讓自己開心的事情不多了，閱讀絕對是最簡單，隨時能做的事

這是一本不錯的科普書，但有一定的閱讀難度。起碼要被科普一下基因的基礎理論什麼的讀起來更輕鬆。 唯基因論是現在大衆接受到的科普讀物的普遍觀點，這樣的書也很多。而探討細胞在生命中的作用的書卻不多，起碼在微信讀書推薦裏還是很少的。書讀完，給我的感覺細胞的功能和基因的作用同等重要。兩者相輔相成，不單獨存在。生命的形成需要基因，但是，基因要起作用，離不開細胞中的化學成分催化。不同的生命體中有很多同源基因，但是在不同的生命體內發育成什麼樣子需要那個物種的細胞去做修飾展現。神奇的是細胞可以讓相同的基因在不同的物種中展顯出不同的樣子，這是細胞的作用。 書中沒有詳細的說明細胞中具體有什麼，如何用不同的蛋白質去刺激編輯基因這樣的學術嚴肅討論。在後期，大部分的篇幅在討論生命的起源“胚胎”的神奇之處，同時介紹了關於“胚胎”研究的很多前沿信息。

可以一讀，讓我重新審視了一下讀過的《自私的基因》。這不是講細胞的書，要看講細胞的直接看《細胞傳》。作者在辯論在遺傳學當中細胞比基因更重要，確實可以讓讀者辯證地看待問題，但是論據薄弱了一點，可能確實業界對此的探索還沒到足夠的程度，受限於技術和倫理，20年後也回來看這個問題，也許會明晰很多吧。