It's in Your DNA-From Discovery to Structure
Function and Role in Evolution Cancer and Aging——你的DNA——在发现到结构、功能和在进化、癌症和衰老中的作用
作者：Eugene Rosenberg
出版：Academic Press
索书号：Q523/R813/2017/Y
ISBN: 978-0-12-812502-1
藏书地点： 武大外教中心
DNA的故事始于1871年，当时瑞士科学家弗里德里希·米舍尔在德国著名生物化学家菲利克斯·霍普-塞勒的实验室里，从脓细胞中分离出了DNA。由于这种物质是从原子核中分离出来的，他称之为“核子”。当核酸被提纯时，很明显它是一种酸，然后它被称为核酸。就在米舍尔发表他的发现之前，查尔斯·达尔文出版了他的《自然选择的物种起源》，格雷戈尔·孟德尔出版了《遗传定律》。讨论了这三个发现的情况及其影响。
从发现到结构、功能和在进化中的作用，癌症和衰老过程推进了实验的进展，最终导致了作者们对DNA的理解。这项引人入胜的工作讲述了DNA及其结构的发现，它如何复制、编码蛋白质，以及作者们目前在基因工程中分析和操纵它的能力，从而开始了解DNA在进化、癌症和衰老中的核心作用。在讲述DNA的科学故事的同时，这篇论文还通过对DNA研究的主要科学家和先驱们丰富多彩的生活和个性的简要介绍，而得到了进一步的强化。梅舍尔、达尔文和孟德尔的主要发现及其影响被讨论，包括遗传学、进化生物学和核酸生物化学学科的合并，从而产生了分子遗传学。通过追踪基因概念的发展，描述了关键的实验，并介绍和描述了一种新的生物学范式——全基因组进化概念。最后两章的工作重点是DNA，因为它涉及癌症相关学说。这本书为读者提供了急需的知识，以帮助提高他们对这个主题的理解和刺激进一步的研究。它将吸引研究人员、学生和其他在生命科学领域内外具有不同背景的人，包括生物化学、遗传学/分子遗传学、进化生物学、流行病学、肿瘤学、细胞生物学、微生物学以及任何对生命机制感兴趣的人。
本书强调了DNA研究对科学和医学的重要性，目前以一种简单但科学正确的方式解释了关键的实验和概念，这些实验和概念解释了目前关于DNA是什么，它是如何工作的，以及它对作者们实验生活日益增加的影响，强调每一个新想法背后的观察和推理。
在密歇尔发现核酸之后，核酸的生化研究主要集中在确定其化学结构上。从小牛胸腺中纯化的核酸由一份糖、一份磷酸和大约四分之一的氮基组成，即腺嘌呤、鸟嘌呤、胞嘧啶和胸腺嘧啶。当核糖被证明是脱氧核糖时，胸腺核酸被简称为脱氧核糖核酸或DNA。生物化学家Chargaff证明了DNA的碱基组成是该物种的特征。对于所有的DNA样本，腺嘌呤的量等于胸腺嘧啶的量(A = T)，鸟嘌呤等于胞嘧啶的量(G = C)。
从孟德尔到摩根，人们一直在讨论基因的概念。这就引出了一个问题:基因的化学性质是什么?1928年，Fredrick Griffith报告了他对肺炎的研究结果，Griffith指出，当肺炎球菌最初被分离时，它只形成一种类型的菌落，外表光滑。当S型细菌从一个琼脂平板转移到另一个琼脂平板时，出现了一个粗糙型的菌落(R)。R型菌不能引起这种疾病。然而，当R型细菌与热杀死的S型细菌混合并注射到小鼠体内时，这种混合物是致命的。将类型R转换为类型S的过程称为转换。洛克菲勒研究所(Rockefeller Institute)的奥斯瓦尔德•埃弗里(Oswald Avery)发现，将R型转化为S型的活性物质是DNA。因此，DNA是遗传物质。
1953年，沃森和克里克革命性地发现了DNA的双链螺旋结构，包括鲍林、沙格夫的重要贡献，特别是富兰克林的x射线照片。沃森-克里克DNA模型的一个令人兴奋的方面是，它提出了一个关于遗传物质复制的假设，这样人类就可以精确地代代相传。
沃森和克里克提出的DNA复制的假设非常简单：两条链分开，每条链作为其搭档的合成模板。Arthur
Kornberg进行了一系列出色的实验，详细展示了DNA是如何合成的。聚合构建块的酶(DNA聚合酶)被纯化。利用纯化的DNA聚合酶和模板DNA，科恩伯格合成了DNA，并通过模板DNA测定了其特征。从本质上讲，DNA聚合酶就像一台复印机，精确地复制存储在DNA碱基序列中的信息。
基因负责合成特定酶的概念通常被认为是两位斯坦福科学家比德尔和塔图姆的合作研究成果。他们从霉菌中分离出大量的突变菌株，每一株都需要特定的营养物质才能生长。由于细胞内的所有化学反应都是由酶介导的，因此他们得出结论，突变导致了一种酶的丢失，而这种酶是生物合成营养素所必需的。Beadle/Tatum的实验表明，每个基因都负责产生一种特定的酶，该实验被称为一基因有酶假说。这个假设后来被修改为一个基因——一个蛋白质链假说。作者们现在知道，在高等生物中，包括人类，一个基因可以通过一个称为剪接的过程编码两个或两个以上的蛋白质。
DNA中的碱基序列如何决定蛋白质中的氨基酸序列？在1952-68年期间，遗传和生化实验解决了这些问题，揭示了遗传密码，并形成了分子生物学的中心教条：DNA→RNA→蛋白质。但是哪个特定的三联体碱基序列编码了哪些氨基酸呢？1961年，马歇尔·尼伦伯格(Marshall Nirenberg)报告了他在蛋白质合成方面的突破性成果，这一成果震惊了科学界，并直接破译了遗传密码。到1968年底，整个遗传密码被破译了。
科学的进步取决于新思想、新发现和新技术，而这三者往往是相互依存的。这一点在DNA测序和聚合酶链式反应(PCR)这两种技术上表现得最为明显。这两种技术源于创造性的想法，并迅速催生了大量的基础和应用发现，桑格发明了第一个实用的DNA测序方法。PCR方法的基本思想是提取非常少量的DNA，然后复制数十亿个相同的DNA。对DNA测序和PCR方法进行了详细的说明。
芭芭拉·麦克林托克(Barbara McClintock)的研究是革命性的，它首次表明，一个生物体的基因组不是一个固定的实体，而是可以改变和重新排列的。这种“跳跃基因”或转座子(简称转座子)的概念最初受到科学界的批评。像许多杰出的女科学家一样，麦克林托克很难找到一个学术职位并获得晋升。然而，转座子的作用最终得到了广泛的重视，麦克林托克在1983年获得了诺贝尔奖。她的发现对从进化生物学到癌症研究的方方面面都产生了深远的影响，也为基因工程打开了大门。
基因工程，又称重组DNA技术，指的是将遗传物质，特别是不同生物物种的DNA，切割并连接在一起，并将产生的杂交DNA引入生物体，以形成可遗传遗传物质的新组合的一组技术。这些成果引起了科学界对基因工程潜在风险的担忧。为了解决这些问题，1974年在加利福尼亚的阿西洛玛会议中心举行了一次会议。这次会议是科学家在发展社会意识和公共责任方面的一个里程碑。这项新技术的一些革新者认识到它的商业潜力，成立了私营生物技术公司。最早这样做的人之一是博耶，他创立了基因技术公司。该公司开发了用细菌生产人体胰岛素的方法。基因工程的人类胰岛素为世界各地的糖尿病患者提供了可靠、可扩展和稳定的供应。讨论了细菌、植物和动物的基因工程方法，以及支持和反对转基因植物和动物产品的论点。
人类基因组是创造一个人类所需的全部30亿个字母的遗传密码。人类基因组计划(HGP)是一项耗资30亿美元的研究项目，预计将持续15年。2000年6月，在大张旗鼓的宣传下，宣布人类基因组测序成功。人类基因组计划的结果既有好消息，也有坏消息。好的方面是，更快速、更便宜的DNA测序技术已经有了惊人的发展。更多的好消息是，人类基因组测序已经为一些重要的生物学问题提供了答案，比如：现代人基因组与尼安德特人等古人类相比如何？不同现代人的DNA序列有哪些变化？最让人失望的是，在第一个人类基因组序列公布16年后的今天，DNA序列数据在疾病预防和治疗方面还没有取得重大突破。一个问题是，解释DNA序列数据的意义比预期的要复杂。
作者们可能认为自己是个人，但实际上作者们每个人都是一个群体。包括人类在内的所有动植物都是复杂的共生关系，在这种共生关系中，相关的微生物细胞及其组合的遗传信息常常分别超过宿主细胞和宿主基因的数量。在人类体内，微生物细胞和人类细胞一样多，细菌基因是人类基因的400倍。和大多数哺乳动物一样，人类婴儿通过产道从母亲那里获得大部分共生微生物。额外的微生物是通过母乳喂养和与父母的密切接触获得的。剖腹产婴儿最初主要是皮肤微生物群的殖民地。这些差异持续整个婴儿期，似乎对孩子的健康有影响。许多小动物以它们母亲的粪便为食(coprophagy)，从而获得所需的细菌。
微生物群在人类、动物和植物的健康和生存中起着重要的作用。巨大的微生物DNA信息中扮演一个重要的角色，特别是在所有动物和植物的健康中，包括对病原体的抵抗力、提供必要的营养物质、分解的膳食纤维、维生素和氨基酸的生产、解毒有害化学物质、调节血管生成和血压，先天和抗原免疫系统的发展。虽然机制尚不清楚，但肠道细菌也会影响肥胖和大脑。
生命，以细菌的形式，在大约37亿年前首次出现在地球上。奥帕林的生命起源理论认为，简单的有机化合物是在地球原始的还原性大气中自发产生的。这些分子可以浓缩成“前生物有机汤”，通过化学进化产生更大的分子，最终形成原始细胞。“RNA世界”假说假设生命的早期阶段，催化生物聚合物完全由核糖酶组成。后来，RNA被化学上更稳定的DNA取代。细菌是20亿多年来唯一的细胞生命形式。在这段时间里，他们进化出了存在于所有生命形式中的大部分生物化学，并多样化成两个领域，称为细菌和古菌。生源说认为，地球一旦冷却，就会受到来自其他天体的耐热生物体的影响。
达尔文的进化论是生物学中最重要的思想。作为一个人，达尔文和他所处的环境使得这个伟大的想法得以产生。到19世纪末，大多数科学家接受了达尔文的自然选择进化论。然而，达尔文没有解决该理论的两个重要问题：选择的单位是什么，个人还是群体？变异是如何发生的？在达尔文进化论的现代版本中，突变被认为是变异的来源。达尔文认为个体有机体是进化中选择的主要单位。另一些人则认为，一种特征也可以进化，因为它有利于群体选择。进化的全基因组概念假定整体(宿主+共生)在进化中起重要的选择作用。根据这一概念，遗传变异可以产生于宿主或共生菌群基因组的变化。微生物群落比宿主基因组变化更快，变化过程更复杂，是动植物适应和进化的重要因素。全基因组的概念强调微生物群和它们的宿主在全基因组进化中的合作，而不仅仅是竞争。
所有癌症的特征都是异常细胞失控地分裂并能生长到其他组织，这是正常细胞做不到的。第一个提出一种癌症成因的是波特，他在1775年发现伦敦的烟囱清洁工经常得癌症。波特对流行病学领域的创立做出了贡献。大多数癌症的重要原因，包括吸烟，最初是由流行病学研究发现的。当人们认识到所有致癌物质也会导致突变时，癌症和DNA之间的联系就变得明显起来。这促使Bruce Ames开发了一种简单而廉价的基于细菌的测试方法来确定是否有特定的物质致癌。当基因突变时，有助于癌症的突变被称为原癌基因之前的突变；以及作为致癌基因后，他们已经突变。由于致癌的初始事件是原癌基因的突变，因此减少对诱变剂(如辐射和化学致癌物)的接触将大大降低患癌的可能性。检测和治疗癌症的现代方法是基于癌基因的DNA序列知识。
从史前到中世纪，人类出生时的预期寿命约为30岁。到1850年才达到40年。自那以后，西方世界的预期寿命持续增长，2014年达到79岁。在上个世纪，提高预期寿命的最重要因素是降低出生和儿童疾病期间的婴儿和母亲死亡率。老化被定义为细胞衰老，其结果是对压力的反应能力下降，功能逐渐衰退，更大的疾病风险，最终死亡。老年学是一门相对较新的科学，在过去的30年里取得了极大的进步。衰老理论主要有两大类。第一种观点认为，衰老是自然的，是身体的一种程序，而第二种观点则认为，衰老是损害的结果，是随着时间的推移而累积的。在这两组中，DNA的作用似乎都很关键。
这本书的使命是与感兴趣的读者分享科学的最伟大成就——揭开DNA的奥秘。为了充分理解这一成就，本书以一种简单但科学正确的方式解释DNA是什么、它是如何工作的、以及它对作者们生活越来越大的影响，这些关键实验和概念。除了强调每个新想法背后的观察和推理，以及为验证这些想法而进行的批判性实验，还简要介绍了一些关键科学家的生活和性格。DNA研究对科学和医学的重要性体现在27个诺贝尔奖被授予了DNA研究。该奖项授予了来自12个国家的科学家(附录)。在这本书中将要讨论的DNA研究的先驱中有四位非凡的女性，她们已经成为女性的象征:罗莎琳德·富兰克林，她的DNA X光照片使DNA的双螺旋结构的发现成为可能；芭芭拉·麦克林托克(Barbara McClintock)发现的“跳跃基因”引发了基因工程；林恩·马古利斯提出了关于进化论的原创观点，这些观点一开始是有争议的，但现在被接受了，还有伊丽莎白·布莱克本，她发现缩短DNA分子的末端会导致衰老。从科学家的角度讲一个科学故事能使读者想象自己处于那种境地。
在叙述DNA的故事时，使用了历史或案例研究的方法，在这种方法中，描述了DNA研究中从概念到最新发展的重要思想，强调每个概念背后的观察和推理，以及为检验它们而进行的关键实验。激发读者天生的科学探究感，了解一个人是如何做出重大发现的，可能和发现本身一样有趣。在DNA的故事中，旅程很重要。因为正是在用证据代替教条作为信仰的基础的过程中，科学提供了最大的贡献。历史的方法也引导读者欣赏科学的进步。一个重要的发现引出了一个新问题。这个问题通常以假设的形式提出，可以通过实验来验证。实验的结果可以引出一个新的概念，这又引发了另一个问题。当理论期望与研究结果之间出现差异或异常时，革命就会发生，而这些差异或异常只能通过改变实践的基本规则来解决。这些变化可能是突然发生的：在相对的瞬间，画面中各个部分之间的关系发生了变化，整个画面也有了新的意义。这本书中包含示例包括达尔文的进化理论，孟德尔的基因概念,艾弗里的示范,，DNA是遗传物质,DNA的螺旋模型,一个基因一酶的概等。
《你的DNA——在发现到结构、功能和在进化、癌症和衰老中的作用》一书于2017年由Academic Press出版，作者是Eugene Rosenberg
《你的DNA——在发现到结构、功能和在进化、癌症和衰老中的作用》一书中，在整本书中，作者试图在DNA研究的理论和应用方面取得平衡。科学进步的动力是求知的欲望和运用知识的欲望。这一点在DNA生物学中表现得最为明显。操纵DNA的能力导致了基因工程微生物产生有价值的药物，如人类激素胰岛素，人类生长激素以防止侏儒症，凝血因子治疗血友病(“出血疾病”)，以及疫苗。基因工程用于农业生产具有有益特性的植物，如抗除草剂、延长货架期、抗病、抗逆性和抗虫性。在改善全球人类健康方面最有潜力的DNA工程作物可能是黄金大米(Golden rice)，它是为了对抗维生素A缺乏症而培育出来的。维生素A缺乏症影响着全球2.5亿人，可能导致失明甚至死亡，基因工程也在动物身上进行。虽然大多数转基因动物是为了研究目的而生产的，但也有一些是为了提高产量或食品质量而设计的。其中最有趣的两种是用于水产养殖业的转基因鲑鱼，它们可以加快发展速度，并可能减少对野生种群和奶牛的捕捞压力。这些野生种群和奶牛是用人类基因进行基因改造，生产出与人类母乳相同的牛奶。这可能对那些不能生产母乳但却想让孩子喝母乳而不是配方奶粉的母亲有利。人类基因工程还处于起步阶段。最近，英国下议院批准了一项技术，利用三个人——母亲、父亲和一位女性线粒体捐赠者——来制造婴儿。这项技术的开发是为了帮助患有线粒体疾病的妇女生育健康的婴儿。卵子取自线粒体DNA受损的准妈妈和线粒体健康的女性捐赠者。含有绝大多数遗传物质的细胞核随后被从两个卵子中取出。母亲的细胞核被植入捐赠的卵子中，然后来自父亲的精子使卵子受精。它导致婴儿的DNA中有0.1%来自第二名女性，这是一种永久性的改变，会代代相传。作者希望这本书能激发人们对DNA的兴趣，并提供必要的背景知识，让人们更好地欣赏越来越多对作者们的生活方式产生影响的发现。《你的DNA——在发现到结构、功能和在进化、癌症和衰老中的作用》一书从各个方面讲解了DNA从发现到结构、功能和在进化、癌症和衰老中的作用的基础内容和研究方法，旨在为想要进一步研究DNA的研究人员提供简明易懂的介绍以及方法技术指导。
《你的DNA——在发现到结构、功能和在进化、癌症和衰老中的作用》一书作为分子生物学专业研究读物，观点新颖独到，内容饱满详实、语言浅显易懂，除此之外，还包括一些其他的特点：
1、本书分为十七个章节，既讲解了DNA复制过程的基础知识，还讲解了深入研究DNA和结构、功能和在进化、癌症和衰老的关系，是一本应用性很强的书籍，对于想要学习如果研究DNA复制的研究人员来说是一本很有意义的指导书籍。
2、十七个章节都是由相关领域的专业人士所撰写，因此，本书讲解既详细又专业，读者能够从中了解到DNA复制相关的专业知识以及最新的前沿进展。
总的说来，《你的DNA——在发现到结构、功能和在进化、癌症和衰老中的作用》一书为想要了解DNA的研究人员提供了清晰的导读路径，作为分子生物学领域的一本前沿研究图书，是一本值得为想要涉足该领域的人员推荐的专业书籍。
本书目录
第一章:开始
第二章- DNA的化学
第三章- DNA是遗传物质
第四章-三维DNA:双螺旋结构
第五章-DNA复制
第六章-从基因到酶
第七章-破解遗传密码
第八章- DNA测序和PCR
第九章-跳跃基因
第十章-遗传工程
第十一章——人类基因组
第十二章-人类微生物组:作者们并不孤单
第十三章-微生物对人类、动物和植物健康的贡献
第十四章-核酸的起源和第一个细胞
第十五章-进化:从达尔文到全基因组的概念
第十六章- DNA和癌症
第十七章- DNA，老化和死亡
附录-诺贝尔奖授予核酸研究
附录-诺贝尔奖