這是一個令人震驚的事實:顯微鏡下的一顆小點受精卵，小到遠不如英文句號大，竟包含了構成人類所需的全部信息。受精卵吸收營養(yǎng)，逐漸長大，從一顆小小的細胞發(fā)育成活生生、能跑能跳、懂思考的人，靠的僅僅是其本身攜帶的原始指令，再無任何后續(xù)補充。從受精卵形成的那一刻起，這些指令就存儲在特殊的DNA鏈中了，假如可以將DNA鏈提取出來，你會發(fā)現(xiàn)，有些DNA鏈足有拇指指甲那么長。
這些DNA鏈極為纖細，完美地纏繞在一起，肉眼不可見，即便用顯微鏡也很難一睹真容。當受精卵開始細胞分裂時，DNA鏈便匯聚成一種擁有穩(wěn)定結構的物質，我們稱其為染色體。這時，我們才能真正看到人類的遺傳物質，但仍需 要先用特殊染料對其進行染色，然后再放大幾百倍去觀察。
基因決定萬物
人之所以為人，微觀世界中的基因起到了決定性的作用。我們將攜帶著遺傳信息的DNA片段稱為基因。的研究結果顯示，人類有20687個蛋白編碼基因，每個基因都有其特定作用。
有的基因能夠命令皮膚產(chǎn)生膠原蛋白，從而讓皮膚充滿彈性，保持緊致；有的基因能幫助生成色素，或指導人體細胞如何產(chǎn)生能量。人類懷孕56周時，基因便開始發(fā)揮作用，決定寶寶的性別。有的基因甚至會在人腦中制造某種化學物質即便人已經(jīng)脫離母體很久，依然會受到這種化學物質的影響。隨著年齡的增長，人會受到外界環(huán)境的影響：如不同的飲食結構導致人有胖瘦之別，大腦中積累下來的記憶也會影響人類的行為方式，但我們消化食物或進行思考的能力基本上是由基因決定的。
那么，基因到底從何而來？即使在受精前，生命遠未形成時，基因也早已存在。構成人類的一半基因儲存在精子的頭部，而在輸卵管里靜靜等候的卵子，則包含著另一半基因。只有當兩個神奇的細胞精子和卵子相遇結合，我們獨一無二的基因身份才隨之誕生。除了受精卵自然分裂，形成基因一模一樣的同卵雙胞胎的情況，從基因的角度來說，我們每個人在這個世界上都是獨一無二的。通過這本書，你會明白，為什么無論是過去還是將來，都不會出現(xiàn)另一個你。我們將了解到底什么是基因、基因獨特的微觀結構，以及基因是如何令生命成長繁衍的。
跨越時空的基因
當然，其他生物也有基因，而且我們的基因遺傳也并不僅僅始于父母：究其根源，可以一直追溯到30多億年前，地球上早的生命誕生之時。攜帶著基因并代代相傳的精子和卵子本身也是遠古血統(tǒng)的產(chǎn)物。探究基因的源頭，可以追溯到我們的祖父母、曾祖父母，甚至一直追溯到我們率先離開樹木開始直立行走的史前祖先�；�因之所以能通過這種方式代代相傳，要歸功于基因的自我復制功能，換句話說，細胞在分裂時，會對自身的遺傳信息進行復制，以制造更多細胞，產(chǎn)生更多人類。但這種復制并非完美無瑕，這種緩慢卻無可避免的不完美不斷累積，不僅造就了我們的個體獨特性，同時也是進化發(fā)展出新的生命形態(tài)的根源。因此，當我們追溯的時間足夠久百萬年的時光和無數(shù)代的生命，繼而發(fā)現(xiàn)我們的基因與祖先的基因差異竟如此之大，也就不足為奇了。但令人震驚的是，盡管經(jīng)歷了如此之久，有些基因卻幾乎從未改變。時至今日，人類的某些基因仍與單細胞微生物的基因極其相似，對此合理的解釋是：它們都遺傳自遙遠的共同祖先，并一直保留到現(xiàn)在。人竟是從如此簡單的生命，歷經(jīng)幾十億年進化而來，如果你對此感到不可思議，那請想想人類在子宮里的變化吧在短短9 個月的時間里，從一個細胞變成一個形體鮮明的人類嬰孩。無論對于人的一生，還是就地球誕生至今的漫長歲月來看，基因的確在一代又一代地傳遞著生命的秘密。本書后半部分將不再從細胞的角度介紹基因，而是通過基因的遺傳和變異來講解世間萬物偉大的生命旅程進化。
化學基因
基因雖然神奇，可從本質上來說，仍然屬于化學物質。1828年，德國化學家弗里德里希·維勒1通過實驗，人工合成了人類尿液中的化學廢棄物尿素，首次證明了生物體內的物質也需要遵循普遍的化學法則:并沒有所謂特殊的、神秘的生命力。幾十年后，人們發(fā)現(xiàn)遺傳基因也不例外。DNA 為英文脫氧核糖核酸(Deoxyribonucleic Acid)的縮寫，是一種有機化學物質。神父格雷戈爾·孟德爾以豌豆實驗巧妙地證明，豌豆的遺傳成分以因子的形式依照某種可循的規(guī)律代代相傳，這便是后世所說的遺傳。一個世紀之后，人們發(fā)現(xiàn) DNA 分子的結構像一架螺旋形的梯子，即標志性的雙螺旋結構。自此，科學家們找到了分析人與其他生物遺傳差異的突破口，繼而能夠操縱基因，創(chuàng)造新的生命形式。2000 年前后，研究人員又取得了一項令人驚嘆的成就:通過人類基因組計劃成功地繪制出人類基因組圖譜。隨著人類邁入基因工程的新時代，對基因的化學研究已成為日常工作，治愈遺傳性疾病也逐漸成為可能。正如你將在本書后幾章中所讀到的，生活在這個時代，我們可以親眼見證遺傳學家在科學研究中取得的令人振奮的進步。