生命之鑰：諾貝爾獎得主親撰　一場對生命奧祕的美麗探索

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中央研究院生物多樣性研究中心前中心代主任及執行長邵廣昭
中央研究院生物多樣性研究中心特聘研究員李文雄院士

【國際推薦】
「本書對這個或許是科學上最重要的問題，進行了文字上的美麗探索。我難得有機會真正深入了解這個複雜且深刻的主題，這是我讀過的最佳現代生物學入門書籍。」──英國曼徹斯特大學教授、BBC節目主持人布萊恩．考克斯（BrianCox）

「書中的五個章節充滿令人驚奇的啟示，讓我愛不釋卷。這是本將啟發新一代生物學家的好書。」──哥倫比亞大學醫學院副教授辛達塔．穆克吉（Siddharth...

第一章／細胞－生物學的原子

我在遇見黃色蝴蝶不久後，就在學校第一次看到細胞。當時課堂上教我們讓洋蔥幼苗發芽，並把根部壓碎後，放到顯微鏡玻片下觀察其組成結構。很勵志的生物學老師基思．尼爾（KeithNeal）跟我們說：「我們將看到細胞，細胞是生命的基本單位。」然後我就看到整齊排列的盒狀細胞在我眼前展開，堆疊成有秩序的行列。而這些微小的細胞能透過生長和分裂使洋蔥的根向下穿過土壤，為成長中的植物提供水分、養分和固定的力量，著實令人佩服。

隨著我對細胞認識愈多，就愈感到驚奇。細胞有各種不可思議的形狀和尺寸，多數小到無法以肉眼看見，真所謂微乎其微。可以感染膀胱的某種寄生細菌類的個體細胞，可以在一毫米間隙內並排三千個。有些細胞則極為巨大。如果你早上會吃雞蛋，可以想想這件事：整個蛋黃就是一個單細胞。我們體內有些細胞也非常巨大，比方說有些神經細胞是從你的脊椎根部一直延伸到大拇指頂端，意思是那些細胞都有約一公尺長。

雖然這些多樣性令人驚奇，但對我來說，最有趣的是所有細胞的共同點。科學家總是對鑑定基本單位感到興趣，最好的例子就是物質的基本單位原子，而生物的原子就是細胞。細胞不僅是所有生物的基本結構單位，也是生命的基本功能單位。我的意思是，細胞是具有生命核心特徵的最小實體，也就是生物學家稱之為細胞理論的基礎。這個理論指的是，地球上活著的一切都是細胞，或是由細胞集合而成。可以肯定地說，細胞是可以被稱為活著的東西中，最簡單的生命。

細胞理論大約有一個半世紀的歷史，這項理論已經成為生物學的關鍵基礎之一。考慮到這個概念對於理解生物學的重要性，我很訝異這項理論竟然沒有引起公眾更多的想像。這可能是因為多數人在學校的生物課上，都被告知細胞僅是更複雜生命的構成基礎，但事實上，細胞是更為有趣的存在。

細胞的故事開始於1665年，當時羅伯特．虎克是新成立的倫敦皇家學會（RoyalSocietyofLondon）成員，該學會是世界上最早的科學學院之一。和科學界中常見的案例相同，一項新科技的出現讓他有了新的發現。由於多數細胞都小到肉眼不可見，要一直到十七世紀早期顯微鏡發明後，科學家們才有了新發現。科學家通常身兼理論家與技藝精湛的工匠，這句話套用在虎克身上也十分恰當。他樂於探索物理、建築或生物領域，同時也會發明科學儀器。他製作出自己的顯微鏡，並用來探索肉眼所無法企及的陌生世界。

虎克觀察的其中一件物品是軟木薄片。他看到軟木由一排排分隔的空洞組成，和三百年後我在學生時期看到的洋蔥根尖端細胞非常類似。虎克用拉丁語cella（即小房間或隔間）來為這些細胞命名。那時虎克不知道他畫的細胞事實上不僅是所有植物的基本組成單位，也是所有生命的基本組成單位。

在虎克的發現後不久，荷蘭研究員安東尼．范．雷文霍克（AntonvanLeeuwenhoek）發現了單細胞生命，這成為另一項至關重要的觀察。他發現這些微小生物在池塘水樣本中游動，並在從牙齒上刮下的牙菌斑中生長。這種觀察令他感到很不安，因為他原本對自己的牙齒衛生感到驕傲。他給這些微小的生物起了一個可愛的名字「微動物」（animalcules），不過我們今日已經不再使用這個單字。事實上，那些被他發現在牙齒間叢生的細菌，是第一批被描述出來的細菌，雷文霍克意外發現了微小單細胞生命型態的全新領域。

第一章／細胞－生物學的原子

我在遇見黃色蝴蝶不久後，就在學校第一次看到細胞。當時課堂上教我們讓洋蔥幼苗發芽，並把根部壓碎後，放到顯微鏡玻片下觀察其組成結構。很勵志的生物學老師基思．尼爾（KeithNeal）跟我們說：「我們將看到細胞，細胞是生命的基本單位。」然後我就看到整齊排列的盒狀細胞在我眼前展開，堆疊成有秩序的行列。而這些微小的細胞能透過生長和分裂使洋蔥的根向下穿過土壤，為成長中的植物提供水分、養分和固定的力量，著實令人佩服。

隨著我對細胞認識愈多，就愈感到驚奇。細胞有各種不可思議的形狀和尺寸，多...

審定序
在本書中，2001年的諾貝爾生理學或醫學獎得主保羅．納斯爵士透過討論生命的五個基本特徵，來闡述他個人對於生命如何延續的見解。全書從基礎的細胞結構、基因遺傳功能延伸至天擇下的生命演化、生命的化學組成以及控制生命的訊息活動，除了匯集重大生物學的概念來理性說明生命延續的原理之外，保羅．納斯爵士更以感性的評析來闡述生命之所以存在的哲學。事實上，全書的背後是企圖透過這些見解，對人類開化至今最令人困惑的問題──「生命存在的意義」提出可能的看法。

對於受過社會科學訓練的讀者來說，保羅．納斯爵士詳細且優雅地解釋了生命如何展開、演化以及自我控制。這些論述應該可以幫助非生物醫學專業的讀者順利理解生命延續的基本知識。另一方面，對於已俱備基礎生物醫學知識的讀者而言，保羅．納斯爵士對和諧與變動的敏銳觀察力以及科學恢宏的視野，更是讓專業讀者得以跨越技術操作的層級，聚焦在生命運作這種更高層次的思考。

本書是現代生物學最佳入門書籍。原文版本文字流暢清晰，後學有幸校閱本書的中文版本。雖然譯者與後學都希望能夠盡量符合「信、達、雅」的標準，但疏漏仍在所難免，還期待讀者後續的指正與鼓勵。

臺北醫學大學醫學系生理學科教授／林則彬

審定序
在本書中，2001年的諾貝爾生理學或醫學獎得主保羅．納斯爵士透過討論生命的五個基本特徵，來闡述他個人對於生命如何延續的見解。全書從基礎的細胞結構、基因遺傳功能延伸至天擇下的生命演化、生命的化學組成以及控制生命的訊息活動，除了匯集重大生物學的概念來理性說明生命延續的原理之外，保羅．納斯爵士更以感性的評析來闡述生命之所以存在的哲學。事實上，全書的背後是企圖透過這些見解，對人類開化至今最令人困惑的問題──「生命存在的意義」提出可能的看法。

對於受過社會科學訓練的讀者來說，保羅．納斯爵士詳細且優雅...

（節錄）

讓我開始認真思考生物學的，或許是一隻蝴蝶。當時剛進入春天，我大概12或13歲，坐在花園裡。我看到一隻顫抖的黃色蝴蝶飛過籬笆，那隻蝴蝶轉身盤旋並短暫停留，停留的時間足以讓我注意到翅膀上精緻的翅脈和斑點。然後受到一道陰影的驚擾，蝴蝶又飛了起來，消失在對面的籬笆上。那隻精緻、外型完美的蝴蝶不禁讓我開始思考：這隻蝴蝶對我來說截然不同，但也有點熟悉。蝴蝶顯然和我一樣具有生命，可以移動、察覺、回應，看起來堅定而果斷。我發現自己在思考著：活著到底意味著什麼？簡單說就是：「何謂生命？」

在這本書中，我會問同樣的問題：什麼是生命的奧祕？但我認為光是破解遺傳學，無法給我們完整的答案。因此，我會把生物學中的五大概念作為爬升的階梯，一步步了解生命的運作方式。這些概念已經存在很長一段時間，並在解釋生物的功能方面被廣泛接受，但我將以新的方式融合這些觀念，並用此發展出一套定義生命的統一原則，希望這些原則能幫助你以嶄新的眼光看待我們生活的世界。

我想要向你們解釋的五個概念分別是「細胞」、「基因」、「天擇下的演化」、「由化學組成的生命」和「由訊息組成的生命」，同時說明這些事物來自何處、為何重要，還有如何與之互動。我想讓你知道，隨著全世界科學家的新發現，這些事物直至今日仍在改變並不斷發展中。我也想讓你感受參與科學發現的感覺，因此我將向你介紹取得這些進展的科學家，其中一些是我個人認識的。我還將向你講述我自己在實驗室進行研究的經歷，包括直覺、挫折、幸運以及出現全新見解時那種罕見但美好的時刻。我的目標是跟你分享科學發現的快感，並透過逐步了解自然界而獲得滿足。

人類活動正在將我們的氣候及其支持的眾多生態系統推向忍受的極限，甚至超越極限。為了維持既有生活，我們需要汲取研究生物界時，所得到的各種洞見。這就是為什麼在未來幾年和數十年中，生物學將愈見影響我們做出關於如何生活、出生、進食、治療和免受流行疾病侵擾的選擇。我將描述一些生物學知識的應用、權衡技術取捨的困難、道德上的不確定性以及其可能引起的意外後果。但在我們加入圍繞這些主題的激辯之前，我們首先要問「生命是什麼」以及「生命如何運作」。

我們生活在一個廣闊而令人敬畏的宇宙中，但在這個更大整體中的微小角落裡繁衍的生命，是最迷人和最神祕的一個部分。本書中的五個概念將如同我們將要前進的步驟一樣，逐步揭示定義地球生命的原則。這也將幫助我們思考，我們星球上的生命或許最初是怎麼開始的，還有如果我們是在宇宙他處遇見生命，生命會是什麼模樣。不論你的起點在哪，甚至你認為自己對科學所知甚少或一無所知都沒關係，我希望你看完這本書後，更加了解你、我、那隻精巧的蝴蝶，以及我們星球上所有的事物，是如何彼此緊緊扣連。

最後，希望我們能一起更加了解生命的奧祕。

（節錄）

讓我開始認真思考生物學的，或許是一隻蝴蝶。當時剛進入春天，我大概12或13歲，坐在花園裡。我看到一隻顫抖的黃色蝴蝶飛過籬笆，那隻蝴蝶轉身盤旋並短暫停留，停留的時間足以讓我注意到翅膀上精緻的翅脈和斑點。然後受到一道陰影的驚擾，蝴蝶又飛了起來，消失在對面的籬笆上。那隻精緻、外型完美的蝴蝶不禁讓我開始思考：這隻蝴蝶對我來說截然不同，但也有點熟悉。蝴蝶顯然和我一樣具有生命，可以移動、察覺、回應，看起來堅定而果斷。我發現自己在思考著：活著到底意味著什麼？簡單說就是：「何謂生命？」

在這本書中，我...

審訂序
前言
1細胞│生物學的原子
2基因│時間的考驗
3天擇下的演化│機會與必要性
4由化學組成的生命│來自混沌的秩序
5由訊息組成的生命│以整體來運作
結語
謝辭
關於作者

審訂序
前言
1細胞│生物學的原子
2基因│時間的考驗
3天擇下的演化│機會與必要性
4由化學組成的生命│來自混沌的秩序
5由訊息組成的生命│以整體來運作
結語
謝辭
關於作者