纏結的演化樹:分子生物學如何翻新了演化論

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大衛.逵曼
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  • 分子生物学
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具体描述

分子生物學翻新了演化樹,也重新定義了演化
 
◎入圍美國國家非虛構類圖書獎
◎紐約時報2018選書
◎程延年(台灣演化生物學權威)專文推薦

 
演化的全新概念
  自《物種源始》之後,科學界對於演化的概念都來自那棵深植人心的演化樹:生物由於本身的個體差異產生不同子代,並在自然環境的篩選下形成不同的物種。也就是演化來自於遺傳與變異。一九七○年代中期,科學家開始以DNA序列重新檢視所有生命的歷史,在分子層次研究生命的多元性及相關性。研究發現,比起單純開枝散葉,演化的過程更像是棵盤根錯節的大樹。
 
交錯的源頭
  導致這些盤根錯節的真正原因是水平基因轉移,也就是基因跨越物種的移動。從在極端環境生長的古菌、導致疾病的細菌到我們身上都正在頻繁的發生跨物種的基因轉移。甚至人類基因組中高達百分之八並非直接來自傳統的同類遺傳,而是側向地來自病毒感染。
 
演化的過去與未來
  同時,水平基因轉移也至關重要。分子生物學家已經發現,若沒有水平基因轉移,胎盤哺乳動物或許就不會出現,人類當然也不可能存在。基因改造作物以及前幾年獲諾貝爾生醫獎,讓我們能夠更精準地調控基因的CRISPR能夠有所進展,都是奠基於自然界中的水平基因轉移。
 
  擅長賦予複雜科學精彩生命力的生物作家大衛.逵曼在本書中串連一個個科學故事,講述了新的基因研究如何改寫了我們對演化的認知,也將改變人類的未來。
好的,这是一份关于《纏結的演化樹:分子生物學如何翻新了演化論》的图书简介,内容不涉及原书具体论述,但旨在描绘其可能涵盖的主题范畴与学术背景,侧重于分子生物学对演化论的传统观念带来的冲击与革新: --- 演化之鏡:從宏觀到微觀的視界轉移 一部深入探討生命歷史、由基因組驅動的當代科學史詩 長久以來,演化論以達爾文的自然選擇為核心,構建了我們理解生命多樣性的宏偉框架。然而,隨著二十世紀後期分子生物學的蓬勃興起,特別是DNA定序技術的突破性進展,這門科學的面貌正經歷一場深刻的結構重塑。本書聚焦於這一關鍵轉折點,探討當我們得以「閱讀」生命的藍圖時,演化過程的敘事是如何被顛覆、細化,並被賦予前所未有的精確度。 這不僅是一本關於生物學的書,更是一部關於科學範式轉移的史學觀察。它旨在描繪這樣一幅圖景:當觀察的尺度從物種形態和化石記錄,縮小到基因層面的變異、複製、修飾與重組時,我們如何重新審視「物種形成」、「共同祖先」以及「適應性」這些核心概念。 一、 分子語言的破譯:從表型到基因型 在傳統的演化生物學中,觀察的基礎是可見的表型特徵——鳥喙的形狀、骨骼的結構、化石的序列。這些宏觀證據雖然強大,卻常因環境的干擾而顯得模糊不清。分子生物學的介入,則提供了一把解鎖生命歷史的微觀鑰匙。 本書將詳盡剖析,早期基於蛋白質電泳和DNA雜交技術的分子鐘(Molecular Clock)是如何首次量化了不同物種分化的時間尺度,挑戰了傳統地質年代學對生命事件的判斷。更重要的是,它探討了如何利用核酸序列的同源性與差異性,重建出極為精細的生命演化樹,這棵樹不再僅僅是基於形態學的假設,而是建立在數十億年來不變的遺傳密碼基礎之上。讀者將看到,原本模糊不清的遠古親緣關係,如何通過比對數百萬個鹼基對的累積誤差,變得清晰可見。 二、 演化驅動力的重新校準:超越純粹的選擇壓力 演化論的核心爭議之一在於,自然選擇在多大程度上主宰了遺傳變異的方向。分子生物學的證據,特別是對非編碼DNA(過去被視為「垃圾DNA」的部分)的研究,迫使科學家必須擴展對驅動演化力量的理解。 本書將深入探討「分子漂變」(Molecular Drift)在演化中的關鍵地位,尤其是在那些基因組廣泛存在著中性突變的區域。它闡釋了,並非所有遺傳變化都必須帶來生存優勢或劣勢,許多變異的固定或消失僅僅是隨機事件的結果。這要求我們修正過去過於強調選擇壓力的視角,認識到在基因層面,機會與必然性是如何交織共舞的。 此外,對基因複製、基因組重排(如染色體易位、倒位)以及水平基因轉移(HGT)的深入分析,揭示了演化並非總是線性的、自下而上的積累過程。有時,大規模的基因組重組能夠瞬間提供巨大的適應性潛力,這完全超出了傳統點突變模型的解釋範疇。 三、 演化機制的微觀革命:發育與功能的橋樑 演化生物學的下一個前沿,是如何理解「創新的來源」。我們如何從一個祖先物種,演化出具備全新結構和功能的後代?分子生物學的答案指向了發育生物學(Evo-Devo)。 本書將闡述發育基因(如Hox基因家族)在形態演化中所扮演的「總開關」角色。演化並不總是需要創造全新的基因,很多時候,只需要調整現有基因的表達時間、地點或強度,就能產生巨大的形態變化。通過比較不同門類生物發育途徑中關鍵調控基因的保守性與變異性,我們得以一窺生命設計圖的「模塊化」特性。這為解釋生物界驚人的多樣性,提供了一個極具說服力的機制解釋,區別於僅僅在事後歸納的傳統形態學比較。 四、 挑戰與整合:演化樹的糾纏與重構 分子證據的威力是巨大的,但它也帶來了新的挑戰。當我們使用不同的分子標記(如不同的蛋白質或核酸區域)來構建演化樹時,結果往往出現不一致性,這被稱為「分子數據的不一致性」。本書將追溯科學家們如何處理這種「纏結」——探討如何區分真正的同源重組事件與由基因複製或丟失所導致的虛假親緣關係。 最終,本書旨在說明,分子生物學的革命並非要推翻達爾文的演化論,而是對其進行極其精細的校準和豐富。它將演化論從一個宏觀的、推論性的理論,轉化為一個可以被精確測量、模擬和預測的、基於遺傳信息流動的科學。我們正在從一個「演化樹的觀察者」,轉變為一個「生命歷史的解讀者」,每一條DNA序列都承載著數十億年的演化故事。這部作品是對現代演化生物學前沿思維的一次全面巡禮,展示了分子層次的洞察如何重塑我們對生命起源、分化與未來的根本理解。 ---

著者信息

作者簡介

大衛.逵曼David Quammen
  《國家地理雜誌》特約撰稿人,著有四本小說類書以及七本備受讚譽的非小說類書籍,包括《下一場人類大瘟疫》、《不情願的達爾文:《物種起源》誕生的故事》以及獲頒約翰布羅獎章(John Burroughs Medal)自然史著作獎項的《多多鳥之歌》。他曾獲美國藝術暨文學學院頒授學院文學獎,還三度獲得美國國家雜誌獎。逵曼擁有蒙大拿州立大學和科羅拉多學院的榮譽博士頭銜,他還在二○○七至二○○九年間擔任蒙大拿州立大學的華勒斯.史達格納美國西部研究講座教席。現與妻子、兩隻狗還有一隻鬥雞眼的貓住在蒙大拿州博茲曼市。

譯者簡介

梅苃仁
  台大公衛系畢業,巴黎第七大學免疫學博士,曾任美國國家衛生院博士後研究員,現旅居巴黎,任巴斯德研究所研究員。曾以譯作《生命的躍升》獲得吳大猷銀籤獎。另譯有《瘋癲文明史》、《生命之源》等書。


图书目录

第一篇 達爾文的草圖
第二篇 另一種形式的生命
第三篇 融合與獲取
第四篇 大樹
第五篇 傳染性遺傳
第六篇 樹的造型術
第七篇 合眾為人(E Pluribus Human)

图书序言

  • ISBN:9789862625583
  • 叢書系列:貓頭鷹書房
  • 規格:平裝 / 480頁 / 21 x 14.8 x 2.5 cm / 普通級 / 單色印刷
  • 出版地:台灣
  • 適讀年齡:0歲~99歲

图书试读

用户评价

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從文學角度來看,這本書的選題本身就充滿了戲劇張力。「纏結」這個意象,讓我想像到生命體內部那看不見的、持續不斷的化學戰爭與合作。演化不再是單純的適者生存,而更像是一場複雜的協奏曲,每個基因片段、每個蛋白質結構都在不斷地協商、妥協或背叛。我希望作者在描寫這些複雜的分子路徑時,能運用到如詩般的語言,將冰冷的生物化學轉化為引人入勝的故事線。畢竟,最深刻的真理往往藏在最細微的結構之中,而分子層面的演化,正是我認為最能展現生命之美與偶然性的地方。能將這些極度微觀的過程,提升到足以影響我們理解生命意義的高度,那將會是一本讓人讀完後,會對自己身體裡的每一個細胞都感到肅然起敬的傑作。

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身為一個長期關注科學發展的讀者,我對於那種能將宏觀理論與微觀實證完美結合的作品,總有一種難以抗拒的吸引力。書名中「分子生物學如何翻新了演化論」這半句,讓我立刻聯想到近幾十年來,基因定序技術和生物資訊學的突飛猛進,它們帶給我們的衝擊絕對是顛覆性的。過去我們只能從化石或形態學推斷演化關係,現在我們可以直接比對DNA序列,這就像從看黑白照片突然換成了看高清 4K 影片。我料想本書會花大量篇幅去解構這些分子證據是如何重塑我們對自然選擇、共同祖先甚至物種界線的認知。特別是那些過去被視為「例外」的現象,像是內共生、基因重複等,現在或許已經被分子證據證明是演化主流,這類觀念的翻轉,絕對是閱讀的重頭戲,我非常期待看到這種「舊知被新證推翻」的精彩過程。

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這本書的封面設計,光是看到「纏結的演化樹」這幾個字,我就忍不住好奇心大起。我們從小在學校學的演化論,總是一幅清晰、線性的樹狀圖,告訴我們物種是如何從一個祖先分支出來,就像一棵結構嚴謹的系譜。但這個書名暗示的「纏結」,似乎在挑戰這種簡單的敘事。我猜測,作者應該會深入探討那些介於物種之間的複雜互動,可能牽涉到基因水平的水平轉移,或是生命樹上那些模糊不清、難以釐清的糾結點。對於習慣了「誰是誰的直系後代」這種簡單因果關係的人來說,這本書或許會提供一個完全不同的視角,讓我們重新思考生命演化的真實面貌——那可能更像一張複雜的網,而不是一棵整齊的樹。我期待看到作者如何用精妙的語言,把這些深奧的分子機制,轉化為一般讀者也能理解的生動故事,畢竟,生物學的演化,從來都不是黑白分明的。

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總體而言,這本選題新穎的著作,給我的第一印象是「嚴謹且具備顛覆性」。它似乎試圖回答一個核心問題:在基因層面,生命演化的底層邏輯到底是什麼?面對現今許多基於高通量數據的爆炸性研究成果,如何將這些零散的資訊整合成一個連貫的、有解釋力的演化框架,是極具挑戰性的任務。我特別看好它在「時間尺度」的處理上會帶來新的洞見。分子演化往往發生在我們無法直接觀察的時間尺度上,作者必須巧妙地在宏觀的物種分化和微觀的突變累積之間架起橋樑。如果這本書能提供一套清晰的方法論,幫助讀者理解如何從基因變異的雜亂信號中,辨識出有意義的演化趨勢,那麼它就不只是一本學術普及書,更是一本指導我們未來如何解讀生命的工具書。這是一本值得放在書架上,隨時回去翻閱的重量級作品。

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這本書的企圖心顯得非常宏大,它不僅僅是科普,更像是一場學術辯論的導覽。在當前的科學氛圍下,任何對經典達爾文理論的「翻新」都需要極強的論據和縝密的邏輯。我預期作者在論述過程中,會不斷拋出當前演化生物學界正在爭論的熱點問題,也許會觸及到「中性演化論」與「族群遺傳學」的拉鋸戰,或是對「適應度」一詞的重新定義。這種深入骨髓的理論探討,雖然需要讀者具備一定的基礎知識,但正是這種挑戰性,才讓科學書籍讀起來過癮。我希望能從中窺見科學共同體是如何在新的證據面前,不斷修正、自我淨化,最終建立起更貼近真實的知識體系。這本書若能成功地呈現這種動態的學術建構過程,那就非常成功了。

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