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| 編輯推薦： |
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《细胞史记：造物的神奇》是一本关于细胞生物学的科普书，主要从基因生存机器的角度解读细胞，按照细胞结构的演化来布局，讲解细胞的组成、结构和功能的，从内而外，从简单而复杂，从远古到目前，对知识点的处理上注意内在逻辑。比如对于酶的各个特点，指出酶的加速特征由其分子结构决定，而酶的结构决定了其活性必然是专一和特异的。这本书很具特色，文理兼容，书中充满了诗词歌赋名言警句，都是为了说明细胞的逻辑与知识；也多用比喻，降低读者理解的难度；读者对象主要是研究生、本科生、高中生甚至初中生。
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| 內容簡介： |
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《细胞史记：造物的神奇》是一本关于细胞生物学的科普书，主要从基因生存机器的角度解读细胞，按照细胞结构的演化来布局，讲解细胞的组成、结构和功能的，从内而外，从简单而复杂，从远古到目前，对知识点的处理上注意内在逻辑。比如对于酶的各个特点，指出酶的加速特征由其分子结构决定，而酶的结构决定了其活性必然是专一和特异的。这本书很具特色，文理兼容，书中充满了诗词歌赋名言警句，都是为了说明细胞的逻辑与知识；也多用比喻，降低读者理解的难度；读者对象主要是研究生、本科生、高中生甚至初中生。
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| 關於作者： |
徐鑫，东北师范大学细胞生物学博士，美国路易斯维尔大学博士后。德国微生物和细胞培养物保藏中心，北京大学访问学者。目前任职于山东第二医科大学，教授细胞生物学课程。
著有《晴耕科研，雨读金庸：从武侠世界看学术人生》。
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| 目錄：
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目录
上篇?纳米篇?/?1
一、细胞十大原理?/?2
二、信息：一切事究竟坚固?/?15
三、能量：夸父的追逐?/?19
四、酶：无限猴子的座椅?/?24
五、复制子：宇宙的第二次推动?/?35
六、RNA：莽苍危境中的拓荒者?/?45
七、核糖体：金风玉露一相逢，便胜却人间无数?/?53
八、DNA：我来，我见，我征服?/?59
九、膜：此心安处是吾乡?/?86
十、基因：三位一体?/?116
十一、基因信息读取：一万年来谁著史?/?133
十二、基因表达调控：冰山的一角?/?161
十三、蛋白质修饰：淡妆浓抹总相宜?/?178
中篇?微米篇?/?185
十四、原核细胞：喧闹的集市?/?186
十五、细胞骨架：何意“绕指柔”，化为“百炼钢”?/?194
十六、线粒体与叶绿体：打工人的生存之道?/?206
十七、细胞核：纳须弥于芥子?/?226
十八、从染色质到染色体：一场耗时耗力的乔迁之喜?/?232
十九、生物分子凝聚体：萍水相逢，尽是他乡之客?/?242
二十、细胞器与蛋白质分选：侯门一入深如海，从此萧郎是路人?/?245
二十一、细胞内膜运输：大智慧到彼岸?/?264
二十二、信号转导：无眼耳鼻舌身意，“有”色声香味触法?/?274
二十三、细胞周期：固执而持久的错觉?/?283
二十四、细胞衰老：君埋泉下泥销骨，我寄人间雪满头?/?294
二十五、细胞死亡：另一场伟大的探险?/?298
下篇?毫米篇?/?305
二十六、细胞连接与胞外基质：藻海无边?/?306
二十七、癌细胞：点点是离人泪?/?310
二十八、多细胞发育：大道之行也，天下为公?/?322
二十九、干细胞：率土之滨，莫非王臣?/?331
三十、病原体与感染：卧榻之侧，有人安睡?/?342
三十一、先天性和获得性免疫：敢犯我者，虽远必诛?/?356
三十二、细胞的未来之路：为什么我不担心人工智能？?/?363
参考文献?/?369
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| 內容試閱：
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一个独特细胞群的信息输出
缘起
如果用一个词来概括我写这本书的初衷，那绝不是雄心壮志。我的写作目的很简单：让
学生不抵触细胞生物学。
我在医学院校讲授细胞生物学，历届学生课后的反馈几乎是一致的：细胞生物学难学。而其中最关键的一条是：细胞生物学缺少逻辑而显得尤其难。细胞缺少逻辑吗？不。尽管我们现在还无法清楚地解释细胞的起源和走向，但细胞逻辑绝对是生命的关键。细胞的诞生一定符合某种逻辑，不管是基于物理学的热力学定律、信息论的所谓“万物源自比特”，还是细胞的某种独特之处。甚至生物学的英文biology，都是由表示生物的前缀bio-和表示逻辑的后缀-logy 组成，可以看作生物的逻辑。顺便说一句，biology一词来自大名鼎鼎的拉马克，他是进化论的先驱。物理（physics）、化学（chemistry）、 数学（mathematics），乃至医学（medicine）都没有缀以逻辑之名这个殊荣。那为什么学生会一致抱怨，甚至有些抵触呢？一个可能的原因是细胞生物学内容博大而逻辑潜隐不显。同其他学科相比，细胞生物学更多的是现象罗列，而逻辑微妙难寻。
其他学科，例如数学，其逻辑是显而易见的。罗素甚至试图以《数学原理》（The Principles of Mathematics）为蓝本，构建出宏伟庄严又简单的数理逻辑大厦。再比如物理学，由牛顿力学、相对论和量子力学撑起了精深而神秘的物理逻辑天空。细胞生物学则不然，由于它是一门还在迅速发展的学科，其呈现方式主要是现象的罗列，现象之间似乎缺少联系而稍显散乱，潜藏的逻辑如青涩的小女孩，“和羞走，倚门回首，却把青梅嗅”。如果说数学像蕴意深远、大量留白的中国水墨画，物理学像枝繁叶茂、浓墨重彩的西方油画，细胞生物学更像是一副支离破碎、缺东少西的拼图。
完善细胞生物学这副拼图是所有生命科学从业者的工作，任重而道远。但在这副拼图尚未完成时，我能做些什么呢？我想我依然能做些事，比如根据已有的相对完整的知识，推测出细胞生物学逻辑的蛛丝马迹。
这本书的别致之处
如果用几个关键词来概括这本书，以显示其与众不同，我会选择逻辑、简单、神奇、思想、想象、趣味以及与时偕行。
这本书最初的设计是突出细胞的逻辑，让读者以某条主线来提挈整个细胞生物学，使阅读变得轻松和有趣。我终于在生物进化的大背景下，找到了效率与安全这两个关键词来描述细胞。也因为如此，本书的顺序不同于一般的细胞生物学作品。一般的细胞生物学作品是从外到内、从结构到功能来介绍的，所以常从膜开始，经由内膜系统，向内过渡到核，每一部分都是从结 构的介绍过渡到功能的总结。本书则是以细胞的进化为一个中心，以效率与安全作为两个基本点，从内到外，从简单到复杂，从功能的要求到结构的具备，进而讲述细胞的故事。
为了凸显逻辑，我尽量追求简单。逻辑的石头是散落在知识点的水中的，但我想尽量平衡逻辑与知识。如果知识点过多过密，逻辑就不突出了，就像石头被水淹没了；如果逻辑的表述过繁，又可能过于空泛，就像干涸的河床，因看不到水的灵动而缺少生机。我希望能做到逻辑与知识的平衡，可能就像“江流有声，断岸千尺；山高月小，水落石出”的情境。当然平衡总是较难的，所以，如果我只能做到一点的话，我宁愿选择逻辑的简单，而不是知识的繁杂。我尽量减少使用专业词汇，每一章中的专业词汇不超过某一比例，就像要求肉骨头中骨头的比例不能过高一样，我在正文中也没有用多少英文专业词汇。我甚至希望只具有初、高中生物学背景的人都能无障碍阅读，当然这可能很难。对于无法避免的专有词汇，尽管在之前的章节中已经提及，在新的章节中再出现时我还是会做简要说明，希望不会因此得到啰唆的评价。总之，这是一本力图简明的科普之作。
在追求简单的过程中，常常有个度的问题。事实上任何一个细胞过程都很复杂，教科书或者论文中对某个细胞事件的描述都很简略，那么这种简略要达到什么程度才合适呢？比如对细胞凋亡的介绍，初中课本中可能止于现象，如细胞膨大、DNA断裂；大学教材中可能深入分子机制如细胞色素的释放；学术论文中则常给出更细致的，甚至包含动态过程的介绍等，会涉及更多的专有名词。我想，一个合适的度是：如果你想改变某个细胞过程，你能想到某种方法，那么这就是一个最低的度。比如对于细胞凋亡，如果只知道细胞膨大、DNA断裂，那么你是不会了解如何改变它的；假如知道了细胞色素释放等，那就可能想到改变这一事件的方法。对某一过程了解得越细致，改变这一过程的可能性就越大，能想到的方法也越多。但对于一本书而言，如果能让读者想到某种切实的方法，那就足够了。后人在评价诸葛亮时说，“三人务于精熟，而亮独观其大略”，本书的度就是试图揭示细胞的“大略”即逻辑框架，如果读者有进一步的需要，也能据此节节深入，达到“精熟”的程度。
在内容的选择上，我想凸显细胞的神奇。细胞生物学包罗万象，哪怕是教科书也会有所选择地呈现，而不可能巨细无遗。我们在课堂讲授时常常会突出所谓的重点和难点，这本书也力图做到这一点。但这本书还想体现细胞的神奇，而这一点在一般的教材中仅仅涉猎而已。比如细胞内负责水通过的孔道，有本领让水流经而又防止水中的细微物质通过，这是如何实现的呢？细胞内水的通道这种神奇的能力是值得展示的。
尽管在写作之初没有雄心，但在写作过程中我的愿望也像细胞增殖一样不可避免地潜滋暗长。我也希望像《自私的基因》的作者理查德·道金斯那样，传递某些形而上的，可以称为思想的东西，比如他提到的基因的自私性、模因的概念[1]。本书的雄心就是要显示“细胞经济学”的亮点。我在写作本书的过程中，逐渐体会到了经济性即安全高效是细胞的重要属性，而这一点在以往的教材、论文中并没有得到充分阐释。
这本书从进化的角度解读细胞，希望将细胞内部的每一个结构的来龙去脉交代清楚，而将数亿年来细胞的发展历程写明白，在一定程度上不依赖想象力是无法做到的，所以这本书的很多内容只能是一种基于想象而不是实证的解读。但读者同时也会发现，本书所有的想象都不是无迹可寻的，而是基于权威的学术专著和文献。
我也力图让这本书变得有趣。我对于这一点比以上其他的内容更有信心。这本书是文理兼容的，甚至从目录也能看出这一点，比如引用了大量的诗词歌赋。这是我自己的思维方式，不知道是否能产生共鸣。本书还有大量的比喻，希望以此降低理解的门槛。
除了以上诸多特点，这本书也吸收了细胞生物学的最新进展。细胞生物学是一门进展异常迅速的学科，其更新有时甚至达到以月、日来计算的程度。如果对这些新发现视而不见，就失之于迟钝，但如果不加选择只因为新就加以收录的话，又失之于草率。本书对新发现收录的标准是：该内容对细胞的大的逻辑框架有影响，就像一株老树的新枝，而不是新芽。比如本书单独开辟一章讲述生物分子凝聚体，这一概念对细胞进化具有重要意义，无法也不应被忽视。
如果没有特殊说明，这本书的主要内容大多来自布鲁斯·阿尔伯茨等人的《细胞分子生物学》（Molecular Biology of the Cell Seventh edition）（ 第 7 版），这本书是细胞生物学领域的经典之作，上一版是在2015年出版，最新版是2022年7月1日才发售的[2]。本书中部分内容也参考了丁明孝等人的《细胞生物学》（第5版）[3]。不可避免地，本书也引用了很多文献，这些文献选择的标准很简单，就是有较大的影响力，当然这受具体领域、发表时间的制约，无法尽善尽美。
这本书起名叫《细胞史记：造物的神奇》，有两个原因：第一个是本书对细胞结构都尽量给出进化上的溯源；第二个是在我看来，细胞本身也是一种历史的载体，是对进化中发生的重大事件的记录。
这本书的目录的逻辑
这本书的目录可能是令很多人迷惑的地方，因为不同于任何一本已知的细胞生物学教材。我有必要单独说说为什么采用这样一个目录。
信息是生命的根本，所以本书从信息开始；能量是细胞的驱动者，所以本书再谈能量；在能量具备的前提下，生化过程必须达到一定的速度才能孕育生命，于是接下来谈酶——一种近乎完美的催化剂；生命之初只能通过逻辑描述，于是有了复制子；复制子的最初载体并非今天常见的DNA，反而是处 于附属地位的RNA；RNA很早就同蛋白质结合，让功能多样化，生命因而加速，而RNA同蛋白质组成的核糖体也是细胞中最古老的结构之一；DNA虽然登场靠后，但很快展露出在复制上的巨大优势，后来居上；DNA的优势只有等膜具备后才能凸显，而随着包裹DNA、RNA和蛋白质的膜的形成，最初的细胞就诞生了；随着细胞的出现，基因正式登场，尽管其最核心的基础是物理 实体DNA，基因更多是个逻辑概念，就像复制子；基因中蕴藏的生命信息需 要从DNA经由RNA传递到蛋白质；在遗传信息传递中，每个环节都可调控；蛋白质调控中，对蛋白质的修饰尤其重要，需要单独讨论；基因表达生命信息的最简单个体是原核细胞；甚至在原核细胞中就有了细胞骨架的萌芽，这是复杂生命的傲骨；随着细胞的发展，能量成为短板，于是线粒体加盟了；线粒体大大提高了能量生产效率，只有线粒体加盟后真核细胞才发展出来，真正的细胞核才形成；细胞核中最明显的就是从染色质到染色体的复杂变换；细胞核蕴藏信息的传递需要一系列细胞器的支撑，其中关键则是蛋白质的分配；除了简单的分配，细胞还有复杂的高效的批量运输方式，即膜运输；细胞需要随时 对外界环境做出响应，这通过信号转导途径实现；在众多细胞成长过程中，周期性的染色质和染色体的变换竟是某种错觉，但细胞的衰老却是实实在在的，而细胞的死亡也无法避免；细胞若想开疆扩土，需要同外界建立复杂联系；在多细胞结构中，癌症成为一个死结；尽管如此，多细胞发育还是到来了，各个组织的干细胞则发挥分裂能力；不同细胞形式构成的生命体间的竞争从未止息，多细胞的免疫系统得以建立。细胞的未来之路如何呢？是否会终结于人工智能？我对此有乐观的看法。
那么本书的目录为什么始于信息、终于人工智能呢？用来解释《周易》顺序的《序卦传》第一句是“有天地，然后万物生焉”。最后一句是“物不可穷也，故受之以未济，终焉”。我想，从“万物生”到“物不可穷”，可能就是宇宙中信息的发展过程，而生命则是这信息洪流的河道。
这本书对谁友好？
我的这本书最初的计划受众只是我的学生，也就是医学院校学习细胞生物学的本科生。为此，我在组织材料时注意突出重点和难点，同时也覆盖大多数知识点。
除了本科生，我希望本书能影响初、高中生。他们已经具备了基本的生物学知识，但是对生命的原则、研究的方向还缺少了解，而这本书可以从这两方面提供帮助。
本书对那些以学术发现为主要目标的研究生可能也是一种参考。科学探索就是进入无人之境，本书所揭示的细胞的逻辑同样是无人之境的产物。当我们跳出具体知识的藩篱，而接触繁复的逻辑时，常常更容易对问题有宏大的视野和超然的见解，也就更容易发现问题、形成假设。
最后，我想本书揭示的生命的逻辑也可以让更多人从中受益。诺贝尔奖得主、德国化学家曼弗雷德·艾根曾说过：“化学反应同社会行为有很多相似之处 。”[4]艾根的发现可能意味着并非化学反应同社会行为相似，而是社会行为、人类智慧等其实就是基于更加基本的生物过程、化学反应，乃至物理规则，因此细胞的精彩之处对为人处世也有些许借鉴吧。德国哲学家黑格尔曾说：“人类从历史中得到的唯一教训，就是人类无法从历史中学到任何教训。”我想细胞一定不同意黑格尔的见解，因为细胞早已将生命进程中的每个教训写在基 因里，那些不接受教训的，早已在历史中消亡。从这个角度理解细胞的逻辑，一定会给我们以诸多启迪。
“胞”罗万象，“细”说众生，而逻辑则能提纲挈领，纲举目张。既然要说逻辑，就从细胞的基本原理说起吧。
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