作者：王立铭
出版社：浙江人民出版社
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上帝的手术刀：基因编辑简史试读：
赞誉
人类历史上最伟大、最美妙的故事是科学讲出来的，科学的故事，其宏伟壮丽、曲折深幽、惊悚诡异、恐怖神秘，甚至多愁善感，都远超出文学的故事。这本书正是讲述了这样的故事，它打开了基因科学深奥的硬壳，用清晰生动的文笔，把人类认识生命奥秘的伟大历程生动地展现出来，让我们经历了一次曲折而震撼的发现之旅，让我们从分子的层面重新认识生命的过去、现在和未来。刘慈欣2015年雨果奖得主，《三体》作者
不断需要向领域外的人解释基因编辑技术，因为困惑于如何脱离开晦涩的专业术语、在短时间内传道解惑，所以自私地期待有懂行的科学家愿意跳出来布道。惊喜地拿到王立铭的书稿，作者果然是难得的会用“人话”讲故事的高手。作为本领域的从业者，我可以津津有味地通读下来，相信生命科学领域的专业人士和非专业的普通读者，都可以通过这本趣味十足、深入浅出的好书，全面了解基因编辑领域甚至整个分子生物学科学史。魏文胜北京大学教授，基因编辑专家
科学认识世界，技术改变世界。科技工作者正如普罗米修斯盗取天火一般，孜孜不倦地为人类争取对命运认知和选择的权利。今日大家习以为常的种种物事，无不凝聚着一代代科技工作者的奋斗，也正是我们的璀璨文明存在的根据。然而，也许正是因为容人慵懒的便利和信息的爆炸，科技普及，让前沿科学走入公众视野从而被正确感知和支持也越来越困难。生命的复杂性又使得生命领域的科普尤为不易。基因，这一耳熟能详的词汇，恰恰又最常被误读和误解。我们常有“造谣一张嘴，辟谣跑断腿”的无奈，更有生命因受误导而无谓牺牲之后的叹惋。而立铭的新书，再次巧妙地向我们展示了科技普及的精要：科普并不仅仅要用“信、达、俗”的语句传播知识，更是要用追求真知的科学精神、精益求精的技术态度和造福社会的人文关怀来感染每一名读者，让他们能够一起成为“天火”的人间使者。让我们一起阅读本书，去沉浸在从基因的发现到应用这段理想与现实冲突，机遇与实力交织的历史；让我们站在一个新的角度，一起去看未来。李英睿碳云智能首席科学家
作为生物科研工作者，基因对我而言，就像生活中的阳光和水一样熟悉。但读完这本书，我有了一种全新的感觉。立铭是一位优秀科学家，也是一位很会讲故事（八卦）的人。相信很多人读完以后，都会像我一样，为漫漫历史长河中，科学研究带来的那种磅礴的气势和能量所倾倒。菠萝癌症科研专家，科普达人，《癌症·真相》作者
这是一本严谨的科普作品，但我看的时候总有一种读修真小说的感觉。它真实记录了在基因编辑领域，人类是如何一步步突破障碍，参悟大道，由凡人向神灵转变的。烧伤超人阿宝微博名人，科普人士，《八卦医学史》作者推荐序一科学的故事之旅2016年雨果奖获得者《北京折叠》作者郝景芳
立铭的书稿给我寄来一段时间我才开始读。忙碌的生活头绪众多，不大有时间阅读科普著作。但是当我开始阅读的时候，我就有一种放不下的感觉。原因无他，立铭是把科学之旅写成了一本小说。
这本“小说”的起承转合是这么跌宕起伏，中间的一些段落就像电影中故意设置的高潮低谷——基因修复手术成功的普天同庆和后来两起事故的巨大悲剧，一起一伏，令人错愕深思。这样的书写一方面是增加阅读的趣味，另一方面是让人忍不住思索：如果有强烈的副作用，一项好的科学尝试还应该进行下去吗？如果有风险，谁来承担风险的后果？好的科普著作最重要的一点特征就是引起思索。一本书有没有给读者留下问题，比它有没有给读者留下知识更重要。立铭的书无疑做到了这点。在他的故事中，我们看到了生命科学艰难的前路探索，有突破和狂喜，也有犹疑和后撤。在这个过程中，人类始终带着对生命的问题前行。
这本“小说”也非常善于埋伏笔和抖包袱。先是留一个巨大的难题：基因修复如此之困难，什么样的设备能做到？然后让神秘武器登场——神奇的“黄金手指”锌手指蛋白。先将神秘武器的作用讲得洋洋洒洒，此时话锋一转开始讲30年前的故事。任何读者此时都按捺不住想要急切往下翻。这是说书人最常使用的卖关子的好办法，立铭在科普著作中运用得驾轻就熟，让一本知识深奥的科学书呈现出大树下摇着扇子讲故事的悠悠然。
这些特征注定了这本书是好看的。而其中涉及的前沿知识又注定了这本书是实用的。当前基因技术是这么火热，无论是什么样的科技新闻都能天天读到：人类即将攻克癌症了、人类即将长生不老了、人类即将用基因编辑技术改变智商了……所有这些绚烂得不可思议的设想，有哪些不切实际，又有哪些唾手可得？在一个公众号文章铺天盖地而又难以分辨真伪的时代，在一个信息如海洋但是伪劣信息鱼目混珠的时代，在一个张口唬人很容易知识变现的年代，能踏踏实实言简意赅地书写可靠的知识，已经不仅仅是实用，甚至可以说是良心。立铭的这本书是有良心的信息源，看过了这本书，可以省却大量阅读芜杂文章的时间。
任何时候，接近知识源头的信息都是最宝贵的。一般的科学家很少会自己写科普，科普作者很少兼任科学家。立铭作为浙江大学的优秀青年学者，既是一线前沿的生物科学家，又是难得的亲历亲为的写作者。仅仅就这一点而言，他笔下的生物研究领域，就比道听途说的知识写作多了许多信度。而他能从局内人的角度，把生命科学研究领域内探索的曲折历程写清楚，无疑给了我们这些门外汉难得的一窥究竟的机会。
在这个人类生命即将被改写的重大历史节点上，我想你不该错过这样一本书。推荐序二好科普如清泉清华大学教授颜宁
有话说“不打不相识”，用这句话来形容我和王立铭同学的关系真是恰如其分，只不过时至今日我们都还从未见过面、通过电话，这似乎也正映射出网络时代人际关系的常态——从BBS一代到微博二代，再到微信三代，网络中的匿名ID逐渐幻化成了有真实身份、有思维、有声音，甚至有视频的存在，却就是在现实中从没遇到过。所以，我对于王立铭同学的全部认知也仅仅来自他留在网络上的痕迹。
既然都是网络“达人”，那或多或少总是有些话痨，一不小心说的不对就容易招板砖。毕竟象牙塔里训练出来的书生，谁又能做到面面俱到、滴水不漏呢？于是斗个嘴、吵个架、拉个黑，自然也就变成了新常态。不过嘛，透过现象看本质，成年人只要三观没有本质对立，真正反目成仇的概率还是比较小的。更何况，我们毕竟多少也还算古道热肠、路见不平会一声吼的好青年（按照杰出青年评选年龄限制定义青年），慢慢地，那点鸡毛蒜皮的网络恩怨也就烟消云散，剩下满满都是正能量了。所谓正能量，也就是互相吹捧，看看对方有而自己无的那些特质。
立铭很让我佩服的一点就是他作为一个一线科研工作者对于科普的热情和才情。如果我自己没有从事过科普，也许会觉得科普比起科研相对容易，可好巧不巧我恰恰给某个科普公众号当过半年的主编，尽管只是玩票，但对于科普的酸甜苦辣可能比多数科学家更明白些。至少我自己，是轻易不敢动笔写科普的，画虎不成反类犬，夹在专业知识和大众传播之间弄不好满满都是尴尬。也因此，我佩服立铭能够用“人话”把我们的“行话”娓娓道来，趣味性与知识性兼备。我曾经说过“好科普如清泉”，谢谢立铭挖出这一眼清泉，灌溉着包括他女儿在内的尖尖小荷们。前言基因编辑：连接历史和未来
你可以说，这是一本关于历史的书，在书中，我为大家讲述了在过去的100多年里，我们对遗传的秘密孜孜以求的追寻过程。在那段漫长的岁月里，人类逐渐理解了某些看不见摸不着的神奇因子决定了每个生物体独一无二的性状，又最终确定这种名为“基因”的神奇因子就隐藏在每一个细胞的深处，镌刻在长长的DNA分子链条上。拜托这段伟大的时代所赐，我们终于可以轻轻拨开神谕和天命编织的荆棘丛，透过五颜六色的皮毛、紧密交织的血管和肌肉，看清地球生命最深处的真实形象。在2003年“人类基因组计划”完成后，关于我们自身的遗传秘密也已经一览无余。当然，直到今天，对于人类基因组这部有着30亿碱基对的天书，我们能读懂的部分仍然不多。但是这段伟大的时代里无数辉煌的成就也给了我们信心——通读这部天书，我们终将会理解人类的一切秘密。
就像人类科学史曾经无数次证明过的那样，更深刻的理解将带来更伟大的力量。当我们开始理解人类的遗传秘密之后，我们自然而然地希望利用这些秘密使我们自己更强大。早在1963年，就在著名的DNA双螺旋模型获得诺贝尔奖之后仅仅一年，分子生物学家约书亚・莱德伯格（Joshua Lederberg）就已经乐观地预言，通过修改人体基因来治疗疾病，“将仅仅是个时间问题”。此中蕴含的道理是不言而喻的：既然基因对于生物——当然也包括人类——的性状是如此重要，那么形形色色的人类疾病也一定会和基因的错误密切相关。既然如此，通过修改基因出现的错误来治疗疾病不就是顺理成章、釜底抽薪的办法吗？
莱德伯格的预言终于在1990年实现了。在那一年，威廉・安德森（William Anderson）医生将一段功能正常的人类基因放入4岁小女孩阿香提・德希尔瓦（Ashanti DeSilva）的细胞内，以替代小女孩身体内出现致命错误的基因。基因治疗从科学家和科幻作家的幻想走进现实。尽管这次试验日后收获了毁誉参半的评判，但却毋庸置疑地标志着一个新的伟大时代的开始。人类从此开始挥舞上帝的手术刀，修改自身的遗传信息，对抗亿万年进化留给自己的病痛折磨。在此后的二三十年里，基因治疗收获过鲜花和掌声，也走过了血泪相伴的艰苦征途。而人类手中的手术刀，也不停地升级换代，从简单粗暴的“缺啥补啥”，走进了精确编辑基因组的时代。
不得不说，这项早慧而晚熟的技术直到今天也还没有真正瓜熟蒂落。科学家和医生们不得不一次又一次低下头承认，修改基因对抗疾病的浩大工程仍然需要更大投入、更多测试，以及更耐心的等待。但是没有人否认，这项技术在未来的某一天，注定要大放光彩。
因此你也可以说，这是一本关于未来的书。
因为从人类开始尝试理解遗传秘密、试图修改自身遗传信息的那一天起，这项事业就注定不会停步。在开始的时候，我们当然会像安德森医生那样，用粗糙的工具操弄单个基因，希望帮助到那些罹患罕见遗传疾病的人们——在这些不幸的人们体内，某个重要的基因出现了致命错误失去了功能，因此只要把这段基因重新补充回去，患者就能够恢复健康。但是之后呢？我们能否用更精良的手术刀，直接把错误的基因修改正确？再往后呢？我们能否同时修改多个基因，帮助那些身体内多个基因同时出现问题的患者？
再往后呢？
在治疗疾病之外，我们会不会期待，修改基因能够让我们远离某些疾病？那些携带癌症风险基因的人们，自然会希望在癌症来袭之前将这些基因修复完好；而那些对于各种细菌病毒没有抵抗力的人们，自然也会希望通过修改自己的基因，让自己从此对这些外来敌人高枕无忧。艾滋病就是一个很好的例子，毕竟，人们已经知道有几个基因对于艾滋病毒入侵人体至关重要！从糖尿病到高血压，从近视到抑郁症，从微量元素缺乏到骨质疏松，随着人类更好地理解各种疾病背后的遗传秘密，随着基因治疗的工具愈加精良，我们可以预计，会有越来越多的人希望借助这把上帝的手术刀，让自己远离病痛的干扰。
那么更进一步的……会不会有一天，我们也会利用这项技术，让自己更聪明、更强壮、更长寿、更美丽？会不会有一天，我们也会按照我们的意愿改造自己的下一代，把生命稍纵即逝的光华写进我们的遗传密码，从此成为永恒？如果那一天到来，等待我们的是焕然一新的人类，还是魔鬼出没的世界？我们应该欢呼人类从此将命运真正握在手中，还是要哀鸣人类的狂妄给自己敲响了丧钟？
不得不说，对于这些问题，整个世界都没有准备好答案。但是未来的未来，真的已经开始到来。不管基因编辑意味着阿拉丁的神灯还是潘多拉的魔盒，这幕正剧的大幕已经拉开，作为观众的我们都只能选择屏住呼吸，等待即将上演的悲欢离合。扫码关注“湛庐教育”，回复“上帝的手术刀”，让王立铭老师亲自朗读给你听！达尔文的麻烦“遗传”，听起来是个人人都能理解的科学名词。中国人说“种瓜得瓜，种豆得豆”“老鼠的儿子会打洞”，英美人说“like father like son”（有其父必有其子）。这些俗语里反映的生物代际之间的相似性，就是遗传。其实从这几句俗语就能看出来，先人们大概早就发现，不管是动物还是植物，不管是生物的外形、行为，还是性格，这些性状都能在一代代的繁衍中顽强地延续和保留下来。
实际上，早在人类文明开始之前，人类就已经充分——尽管也许是下意识——观察到了遗传现象的存在，甚至已经开始利用遗传规律改善自己的生活了。
现代人类的祖先可以追本溯源到数百万年前的非洲大陆。2015年，古生物学家在东非埃塞俄比亚发现的下颌骨化石，将人属生物出现的时间又一次大大前推至距今280万年前。在200多万年的无尽岁月里，先祖们在非洲大陆上采集植物果实、捕获动物，过着靠天吃饭、随遇而安的日子。人类文明的曙光出现在距今十几二十万年前。那时，现代人的直系祖先——人属智人种——出现在非洲大陆，并且很快一批批地走出非洲，在全世界的各个大陆和主要岛屿上开枝散叶，也把采集和狩猎的固有天性带到了世界各地。在那个时候，还压根看不出我们这些身材矮小、面相平凡的先祖会在日后成为整个地球的主宰。
然而，就像突然拥有了某种未知的魔力一般，差不多从10 000年前开始，在世界各地快乐采集和狩猎的智人先祖们，几乎在一眨眼间就改变了赖以生存的生活方式。这些变化开启了农业时代，也最终催生了今天建立在发电机、汽车、互联网和生物技术基础上的全新人类社会。而这一切变化的开端，就是祖先们对于遗传规律的利用。
在贾雷德・戴蒙德（Jared Diamond）的名著《枪炮、病菌与钢铁》中对此有着生动详尽的讨论。就在人类先祖走出非洲的必经之路上，地中海东岸生长着繁茂的野生小麦，它们的种子富含蛋白质和淀粉。因此我们不难想象，当生活在中东新月沃地的人类先祖们在偶然间发现这种植物后，一定会如获至宝地将它们作为日常采集和储藏的对象。对于先祖们来说，这和他们数百万年来在非洲大陆进行的日常采集工作并无分别。
但是如果先祖们想要把这些野生小麦挖出来，栽培在自己村庄的周围，为他们提供稳定的食物来源，就会遇到一些棘手的问题。野生小麦的麦穗会在成熟后自动从麦秆上脱落，将种子尽力播撒到周围的泥土里。这是这些禾本科植物赖以生存繁衍的性状之一，但这也使得人类先祖想要大规模收获小麦种子变得非常困难。毕竟，总不能一天到晚盯着快要成熟的麦穗，在它们刚要成熟尚未脱落的短暂时间窗口里眼疾手快地收割吧？
后来，在某个不知名的具体年代，生活在中东地区的远古居民们无意间发现了一些偶然出现的遗传变异小麦。这些小麦的麦穗即便成熟以后，也不会自动脱落。我们可以很容易想象，如果这些变异小麦出现在野外，将注定只有死路一条。因为它们完全无法通过脱落的麦穗散播自己的后代。但这些变异植株对于我们的先祖们来说却无比珍贵，因为这样的遗传突变小麦会大大方便他们在固定时间大批收割麦穗、储存麦粒（见图1-1）！
更要紧的是，先祖们一定也在无意间发现了遗传的秘密——种瓜得瓜，种豆得豆，因此这些仿佛是上天赐予般的神奇的小麦种子，也将会顽强地保留这种对人类先祖而言——而不是对小麦自身，极其有利的性状。所以我们可以想象，先祖们可能会将这些奇怪的植物小心移植到村庄周围，用心呵护，直到收获第一批成熟的种子。这些种子将成为下一年扩大种植的基础。就这样，伴随着一代代人类先祖们的细心发现、栽培和收获，符合人类需要的优良性状被保留了下来，一直保留到今天。图1-1 古埃及壁画画中的农民们正在收割小麦。今天在全球范围内广泛种植的小麦是人类驯化的产物，在漫长的驯化过程中，野生小麦天然出现的遗传突变被远古居民发现并小心保留下来。这些无意间发现的遗传突变小麦，可能标志着人类农业社会的开端。
在中东、黄河两岸以及中美洲的丛林里，对遗传现象的理解和利用给我们的先祖带来了籽粒更饱满、发芽和成熟时间更统一的小麦和大麦，豆荚永不会爆裂的豌豆和大豆，有着超长纤维的亚麻和棉花，还有绵羊和鸡鸭等各种家禽家畜。人类的文明时代就这样开始了。因为这些遗传现象，人类祖先们得以告别随遇而安的狩猎采集生活定居下来，靠小心侍弄作物和家畜过活。也因为这些遗传现象，人类祖先们可以生产出多余的粮食来养活四体不勤、五谷不分的神父、僧侣、战士和科学家，可以组织起复杂的政府和广阔的国家，建造辉煌的神庙和宫殿，并最终孕育出了神迹般的现代人类社会。
但是遗传的本质究竟是什么呢？为什么是“种瓜得瓜，种豆得豆”“老鼠的儿子会打洞”呢？反过来，如果遗传的力量是如此强大，为什么我们仍然可以在自然界看到各种各样的丰富变异？为什么生长在中东新月沃地的野生小麦，百万年来遵循着成熟即脱落的繁衍规则，却还是能偶然产生麦穗不会脱落的后代，而这种奇特性状又可以稳定地遗传下去？为什么经过一代代的筛选后，长得像狗尾巴草一样的野生玉米会变成今天穗壮粒满的模样（见图1-2）？图1-2 野生类玉米（左）和今天广泛种植的玉米作物（右）两者看起来几乎不像是同类生物。在玉米的驯化过程中，玉米穗的大小变化更是惊人。
最早从理性高度思考遗传现象本质的，是同样生活在地中海边的古希腊人。
在古希腊哲学家德谟克利特和希波克拉底看来，遗传现象必然有着现实的物质基础，不需要用虚无缥缈的神祇来解释。在他们的想象里，遗传的本质是一种叫作“泛生子”（pangene）的微小颗粒。这种肉眼不可见的颗粒在先辈的体内无处不在，忠实记录了先辈从形态到性格的各种性状，并且会在交配过程中进入后代体内。以泛生子颗粒承载的信息为蓝图，子代得以表现出对先辈们的忠实模仿。
必须承认，泛生子的概念本身，其实并没有解决任何实际问题。或者刻薄点说，这只是把人们习以为常的遗传现象用一个听起来晦涩难懂的名词概括了出来而已。但是这个从现象到概念的抽象过程绝非毫无用处。至少，借用这个概念，人们可以把许多看起来很不一样的现象联系起来。例如，无性生殖——微小的细菌和酵母能够一分为二产生两个后代；有性生殖——雌雄家畜交配后会生出一群嗷嗷待哺的小崽儿；甚至还包括果树的嫁接——为什么果树嫁接后的果实会带有接穗（用来嫁接的枝条或嫩芽）和砧木（用来承接接穗的树木）的共同特征，不就是因为泛生子颗粒能够从砧木毫无障碍地流动到接穗里面去，和接穗的泛生子合二为一嘛！因此，这个生命力顽强的概念从古希腊时期一直流传到了近代。甚至在19世纪中期，在达尔文创立进化论，为地球生命和人类的起源找到科学解释的时候，他仍然借用泛生子的概念作为自然选择理论的遗传基础。
在达尔文看来，一个生物个体的所有器官、组织乃至细胞，都拥有自己专属的泛生子颗粒。手的泛生子记录着每个动物的手掌大小、宽窄、掌纹乃至毛发的生长位置，眼睛的泛生子当然少不了记录眼睛的大小、虹膜的颜色、视力的好坏，等等。在交配过程中，来自父母双方的泛生子融合在一起，共同决定了后代们五花八门的遗传性状——就像红蓝墨水混合以后产生的紫色液体，仍旧带着红色和蓝色的印迹（见图1-3）。图1-3 泛生子融合理论按照这种理论，父母的遗传信息隐藏在泛生子颗粒内，在交配过程中，父母双方的泛生子颗粒混合进入子代，决定了子代的性状。
更要紧的是，泛生子携带的生命蓝图一旦出错，就会导致后代遗传性状的“突变”，而这些突变，就是达尔文进化论中自然选择和最适者生存的物质基础。正是因为有突变，一代代生物个体才会具有微小但能够稳定遗传的差异，而这些遗传差异影响着生物个体在环境中生存和繁衍的能力，并最终导致最适者生存。
就像许多读者早在中学时期就耳熟能详的那样，达尔文的进化论在诞生后遭到了猛烈攻击。特别在宗教界人士和虔诚的信徒们看来，达尔文的学说亵渎了人类万物之灵的神圣性，也把传说中按照自己的模样造人的上帝置于可有可无的尴尬地位。牛津主教塞缪尔・威尔伯福斯（Samuel Wilberforce）的那个著名问题：“尊敬的赫胥黎先生，你是否愿意承认自己的祖父或祖母是猿猴变来的”也因此进入了中小学教科书。
但很少有人知道的是，进化论同样遭遇了严肃的科学批评。热力学创始人之一、物理学家开尔文勋爵（Lord Kelvin，原名威廉・托马森）当时估算出地球的年龄至多不会超过一亿年，而这点时间远远不够积累出达尔文进化论所需要的五花八门的遗传突变（当然，后来人们意识到地球的年龄远大于此）。古生物学家们对此发出了诘难，按照进化论，地球上必然存在许许多多物种之间的中间形态，但是它们的化石又在哪里呢？（越来越多的化石发掘已经填补了大量进化过程的所谓“缺环”。）有一个批评可能是最致命的，因为它声称发现了进化论和遗传融合理论的深刻矛盾，换句话说就是，达尔文辛辛苦苦为进化论找到的遗传基础，可能根本不支持进化论的声明！
这一批评来自苏格兰工程师、爱丁堡大学教授亨利・弗莱明・詹金（Henry Fleeming Jenkin）。他评论说，按照达尔文的进化论，生物的遗传物质需要经历漫长、微小的突变过程，才能产生足够显著的性状变化，最终造就地球上千万种五花八门的物种（见图1-4）。图1-4 泛生子融合理论（左）和自然选择理论（右）的矛盾按照泛生子融合理论，那么父母体内泛生子的微小变化会在交配繁衍过程中被“稀释”不见。这一点和自然选择理论是矛盾的。按照后者，微小的遗传变化也是可遗传的，这将成为自然选择的物质基础。
打个比方，就像有一头小猪，今天替换掉鼻子，明天替换掉尾巴，几个月后（如果在这个过程中不考虑小猪的感受的话），我们就能把它变成一头小牛。但如果泛生子融合理论是正确的，那么任何生物个体中出现的一点点微小的遗传变异，都会在交配繁衍的过程中湮灭不见——就像一滴墨汁滴入一大杯牛奶，黑色很快会消失不见。
我们立刻可以看出，小猪变小牛和墨汁滴入牛奶，是完全无法相容的两套理论。如果前者是正确的，就像在说一滴墨汁——不管多么微小——都可以让整杯牛奶变黑；而如果后者是正确的，那么小猪根本就不会失去任何原有的特征，因为所有微小的遗传变异都会像牛奶里的一滴墨汁一样，会被毫不留情地稀释消失。
达尔文也许并没有多么严肃地看待詹金的辩驳。数年后，达尔文发表了他的另一本巨著《人类的由来和性选择》，正式把人类开除出伊甸园，成为猿猴们的近亲，他的依据仍然是自己的进化论。而达尔文和詹金都不知道的是，就在他们为泛生子融合理论反复辩驳诘难的同时，在数百英里之外的欧洲大陆一座不起眼的修道院里，人类的目光已经穿透纷繁壮美的地球生命，第一次看到了遗传的真正秘密。
遗传的秘密隐藏在黑暗之中。
上帝说，请让豌豆开花结果，于是一切有了光明。种豌豆的神父
在抽象的哲学思辨——想想德谟克利特、希波克拉底和达尔文——之外，世界各地的农牧民们也在自觉不自觉间研究着遗传的秘密。
当然，这里头的缘由是很朴素的。农民和牧民们担心的问题也许只是，怎样能培育出更符合人类需要的动物或植物？如果发现了有益于人类的生物性状，怎样保证这样的性状能稳定存在下去为我们所用？一个很经典的例子是达尔文曾经在自己的《物种起源》中讨论过的“安康羊”（见图1-5）。1791年，美国马塞诸塞州的一位牧民偶然在自家的羊圈里发现了一只腿短、跳跃能力极差的小羊。这只小羊立刻被用来繁育更多的后代，因为它的后代根本无法翻过低矮的羊圈，这使得羊群管理变得方便了许多。图1-5 安康羊这种短腿的变种在野外将毫无生存能力，但是它能够极大地方便牧民圈养，因此被牧民细心挑选并推广开来。很明显，安康羊是一次偶然的遗传变异的结果，因为其父母的腿都是正常的。
当然了，农牧民们还有一些在技术层面上更复杂的目标，例如怎样把不同的优良性状整合起来（当然，这里的“优良”一词仍然仅对人类适用，对于动植物而言就不一定是什么好事了，比如短腿的安康羊和麦穗不会自动脱落的小麦）。以另一种重要的驯化动物家猪为例，脂肪含量比野猪高、体型比野猪小、圈养在一起也从不打架斗殴的家猪是远古农民们梦寐以求之物。而繁育出这样的猪并不容易。农民们经常会发现，试图把几种优良性状集中起来的尝试往往以失败告终，而成功一般只会在漫长的等待和无数次的失败中偶然且随机地出现（见图1-6）。图1-6 两种家猪杂交的假想结果将分别携带两种优良性状的猪（“肉”和“乖”）杂交，后代的性状可能有数种完全不同的组合方式。
打个比方吧。假设农民手中现在有了两种还算差强人意的家猪：一种肥肉较多，但脾气暴躁，不易于集中饲养，我们叫它“肉猪”；一种脾气倒是不错，可惜骨瘦如柴，我们叫它“乖猪”。当然，又肉又乖的猪是最完美的啦。一个简单的思路就是，选一头公肉猪，一头母乖猪（当然也可以选公乖猪和母肉猪），让它们交配产仔。按照泛生子融合理论，后代岂不是应该同时具备来自父母的两种优良属性？然而现实往往是，生出来的小猪有很大概率不会是又肉又乖，反而连原本的“肉/乖”属性也会减弱。更可气的是，可能还会有一些小猪居然整合了两种较差的性状，变得又瘦又暴躁。往往需要反复多次的交配繁殖，农民们才能得到真正整合了两种优良性状的小猪；而往往他们还需要同样长的时间，才能找到把这两种生物性状稳定遗传下去的小猪，真正开始他们繁育“肉+乖”猪的伟大事业。
为什么有的性状能够稳定遗传，而有的出现了一次就消失不见了呢？为什么有的性状看起来黑白分明，有的就会出现各种复杂的数量变化？为了搞清楚遗传的秘密，1854年，一位瘦削的中年神父在奥匈帝国边陲的圣托马斯修道院的后院种下了一批豌豆。他的名字叫格里高利・孟德尔（Gregor Johann Mendel）。
那个时候，我们故事的第一位主角达尔文早就结束了贝格尔号上的环球旅行（见图1-7）。他从非洲、美洲和太平洋小岛上采集的无数珍奇标本早已让他作为博物学家享誉天下。而旅途中，达尔文曾在厄瓜多尔以西的加拉帕戈斯群岛短暂停留了一个月。在那里，达尔文看到了许多让他困惑不已的现象。一些体型不大、毛色暗淡的小鸟（这些鸟后来以“达尔文地雀”为名名垂史册）吸引了他的注意。这些地雀分属十几个物种，嘴巴形态不一，有的更圆钝，有的较尖锐，而其他性状都非常接近，这暗示它们有着很近的亲缘关系。所以，达尔文自然而然地设想，这些鸟儿应该有着共同的祖先，在漫长的世代繁衍中逐渐出现了各种遗传变异，影响了鸟嘴的形状，进而进化出了不同的物种。这个现象对于笃信《圣经》教义的达尔文来说是个重大危机，因为按照《圣经》所言，地球上所有物种都是上帝在创世纪的几天里创造的，是一成不变的。《圣经》并没有给地球生物的任何细微变化留出空间，更不要说全新物种的出现了！可能也正是基于这样的观察和思考，让达尔文在结束旅行后的20年里离群索居，直到1859年出版了那本注定要震惊世界的《物种起源》。图1-7 达尔文随贝格尔号的旅行（1831—1836）达尔文把这次航程称为“第一次真正的训练或教育”。也正是在环球航行的5年间，达尔文通过观察生物物种的变化，形成了物种进化的观念。在这次旅行中，位于东南太平洋上的加拉帕戈斯群岛具有特别的意义，直到今天仍然是不少进化生物学家开展研究的圣地。
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