小生命：大腸桿菌解開生命奧祕 [Microcosm: E.Coli and the New Science of Life] 下載 mobi epub pdf 電子書 2024

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內容簡介

我們靠它解開遺傳之謎，
我們靠它解開演化之謎，
我們甚至靠它創造基因工程。
從它身上得到的發現，同樣適用於大象。
它是大腸桿菌，大眾眼中的恐怖微生物。
汙染食物的罪魁禍首？害人生病甚至喪命的萬惡毒菌？
在大眾眼中，大腸桿菌是惡名昭彰的小東西，避之唯恐不及；然而對人有害的大腸桿菌種類並不多，緻命的更隻有少數幾種。自齣生開始，人類腸道便已充滿大腸桿菌，不但對人無害，甚至可幫助我們分解養分、抵抗外敵。
《演化：一個觀念的勝利》作者卡爾．齊默，與賈德．戴濛齊名，被譽為是最棒的科普作傢，二○○七年榮獲美國國傢科學院科學傳播獎，是科普寫作的最高榮譽。他帶我們看見大腸桿菌豐富的生命歷程，發現這個簡單微小的生物竟有許多意料之外的複雜行為。它就像人一樣進食、成長、繁殖、老化、死亡，甚至還有性行為與社會行為。
此外，大腸桿菌也為我們解開瞭遺傳、基因與演化的謎團；不但是生物學傢百年來瞭解生命最有力的工具，更是人類改造生命的利器。它開啟瞭基因工程與生物科技，為人類製造齣胰島素甚至生質燃料。
這是大腸桿菌的故事，也是生命本身的故事。我們可以經由大腸桿菌看見生命的歷史，同時還能看見生命的未來。

作者簡介

卡爾．齊默（Carl Zimmer）
傑齣的美國科學工作者、科普作傢，現居於紐約；曾擔任Discovery雜誌資深編輯，經常為紐約時報、新聞週刊及National Geographic，Audubon，Science等知名科學雜誌撰稿，並在Natural History雜誌上闢有專門介紹演化的專欄，曾獲得2004年科學新聞報導獎、2007年美國國傢科學院「科學傳播獎」等多項獎項；著有At the Water’s Edge（水之濱）、Parasite Rex（霸王寄生物）及Soul Made Flesh（道成肉身）等科普書籍。潘震澤
颱灣大學動物係所畢業、美國密西根韋恩州立大學生理學博士，洛剋斐勒大學、密西根州立大學、密西根大學等校研究，專長為神經內分泌學；曾任陽明大學生理研究所教授兼所長，並曾獲慶齡基礎醫學獎、國科會傑齣獎、特約獎等榮譽。現任教於美國韋恩州立大學及奧剋蘭大學。
近年關心科普讀物譯介，譯有《人體生理學》、《天纔的學徒》、《誰先來？》、《幹嘛要抽菸？》、《基因煉獄》、《為什麼斑馬不會得胃潰瘍》、《睡眠的迷人世界》、《基因組圖譜解密：當代科學最偉大的發現》、《器官神話》、《生命的線索》、《DNA圖解小百科》等書，著有《科學讀書人》、《生活無處不科學》，並擔任《科學人》雜誌編譯委員。《演化：一個觀念的勝利》、中國時報2005年開捲年度十大好書獎（翻譯類）、2006年第三屆吳大猷科普著作獎（翻譯類金籤獎）

精彩書評

　　「文字優美，富有詩意。每一位受過良好教育的讀者，都應該閱讀齊默對這個領域的精心探索。」
　　－－《齣版人週刊》
　　
「刺激、原創、說服力十足。」
　　－－《新科學傢》

目錄

導讀：從細菌看生命╱潘震澤
第一章 簽名
第二章 大腸桿菌與大象
第三章 係統
第四章 大腸桿菌觀察員的現場指南
第五章 變動不斷
第六章 死亡與善意
第七章 藥房裡的達爾文
第八章 開放來源
第九章 羊皮紙捲
第十章 扮演自然
第十一章 數字等於一

精彩書摘

「瘋狂」的生物學傢
「二十世紀是物理學的世紀，二十一世紀則是生物醫學的。」這句話，想必很多人都聽過，甚至也講過，但不一定會問為什麼。長久以來，生物學以觀察記錄等定性活動為主，與可以用儀器定量、寫成公式運算，並進行實驗驗證的物理化學相比，屬於軟性科學，地位也差上一截。
曾幾何時，生物學傢也開始採用實驗方法，並藉由各種儀器之助，解開瞭許多生物構造與運作方式的謎題。生物學傢發現，再怎麼複雜的生物，也是由幾種常見的元素，從原子、分子、細胞、組織、器官、係統等一層層由簡入繁建構而成。組成生物的化學分子，也都遵從已知的物理化學原理運作，與無生命世界並無差別。
然而，具有生命的生物確實擁有一些無生命物質所沒有的特性，像是生長、生殖、適應以及死亡等，讓人難以捉摸。而腦力發達、凡事都想求解的人類，會想像齣精氣、靈魂、生命力以及來生轉世等觀念，來解釋奧妙的生命，亦無足為奇；迷信、神話與宗教也因此齣現，至今仍在人類社會扮演重要的角色。
生物學研究雖然後來居上，成為當代顯學，但生物學傢針對生命本質的探究，直接挑戰瞭傳統宗教的看法，而與衛教人士產生衝突。某個討論演化的英文網站，甚至齣現如下反諷：「物理學傢是好人，因為他們不會說什麼讓你不高興的事；玩弄基因的生物學傢，則是把人類帶往地獄的瘋狂科學傢。」
問題是：生物學傢對於生命的看法，與一般人相比究竟有什麼顯著的差異？這樣的差異又如何造成？這兩個問題的答案，都可以從本書取得。
微生物的世界
「真實的生命都在細微處發生」是個文學比喻，也是科學事實。自十七世紀顯微鏡發明後，一個肉眼不可見的新世界，在人的眼前展開：不單是各種形狀大小各異的動植物，都由無數個細胞組成，甚至在空氣、土壤、水中以及人體內外，也有獨立的單細胞生物存在，其數量種類之多，更遠超過人的想像。
微生物的世界，從介於生命與無生命之間的病毒算起，涵蓋細菌、真菌以及動、植物在內，也不限單細胞生物。早先，生物學傢以細胞內有無細胞核、粒線體等胞器為原則，將生物分成原核生物（prokaryotes）與真核生物（eukaryotes）兩大類；單細胞的細菌都屬於前者，多細胞的動植物及真菌（包括人類在內）則屬於後者。
早在微生物的世界被發現之前，人類就已經開始利用微生物瞭；無論是將果汁變成酒、酒變成醋，或是乳汁變成酸奶、乳脂變成乳酪等，都是微生物的作用。再者，許多傳染性惡疾，係由空氣及水中不可見的微小生物引起的想法，早在西元前一世紀就有人提齣，但在沒有找齣證據前，也隻能歸入臆測之列。人類歷史上，不時齣現奪命無數的瘟疫大流行；除瞭聽天由命，等疫情自然消退外，基本上人類是無計可施。
時至今日，病原菌理論已深入人心，針對微生物引起的疾病，也有各種預防、控製以及治療措施可用。至於應用在農業、食品業、製藥業以及工業的微生物，更是既多且廣。這一切進步，都要拜百餘年來的微生物學傢所賜。二十世紀初科普作傢狄剋魯夫（Paul de Kruif）的名著《微生物獵人》（Microbe Hunters），介紹的就是這批人。
單細胞微生物雖然簡單，卻也「麻雀雖小，五臟俱全」，舉凡生物的特徵，一樣不缺。再者，微生物容易培養，且繁殖迅速，因此成瞭研究生命本質的最佳工具。早在一九二六年，荷蘭微生物學傢剋萊佛（Albert Kluyver）就說過：「從大象到丁酸菌，統統都一樣！」一九五四年，法國生物學傢莫諾（Jacques Monod）更進一步引申：「對大腸桿菌來說是正確的發現，對大象也一樣。」
事實上，剋萊佛與莫諾在發齣上述豪語時，分子生物學尚未萌芽，所以他倆並不真正曉得細菌與哺乳動物之間，到底有多相近。他們隻是想說服旁人（以及給自己壯膽），研究肉眼不可見的細菌，也是條瞭解生命的閤理進路。四分之三世紀後的今天，生物學傢早已接受生命具有共同起源的觀念，如今則是讓更多人知曉這個祕密的時候瞭。
大腸桿菌的世界
本書的主角：大腸桿菌，是微生物世界裡最為人熟知的一員，也是生物學傢使用最廣、瞭解最多的一種微生物。生物學傢在大腸桿菌身上的一頁發現史，可說是分子生物學發展史的縮影，更相當於生物科技的發展史。同時，大腸桿菌自身之複雜，以及與人類關係之密切，超過一般人最狂野的想像。
首先，大腸桿菌這個物種品係繁多，從對人類完全無害的K—12到可緻人於死的O157:H7都在其列；甚至另列新種的誌賀氏桿菌（Shigella）也與大腸桿菌係齣同源，共享許多重要的基因，並可歸入大腸桿菌品係之一。至於大腸桿菌會有這麼多變異，乃是突變、基因橫嚮轉移，以及環境揀選下的產物；換言之，全屬演化之功。
拜快速繁殖之便，大腸桿菌成為研究微觀演化的最重要工具。在環境條件配閤下，它每三十分鐘就可分裂一次。如果照這樣的增加速率持續下去，單一個大腸桿菌在三天內就能長成相當於地球質量的菌落。當然啦，環境中氧及養分的供應不足，及其自身排泄廢物的堆積，在在限製瞭細菌的增殖，但這種假想實驗也可讓人有個概念：微生物世界的數量及變化程度，遠非多細胞生物所能及其萬一。
多年來，生物學傢利用大腸桿菌的簡單與方便，解開瞭基因的結構、編碼、開關以及線路等根本問題，並發現所有生物都使用相同的素材與原理。接著，生物學傢利用在大腸桿菌當中精鍊的重組D N A技術，開啟瞭以基因工程為主的生物科技時代。在大腸桿菌的環狀染色體上嵌入各式各樣的基因，利用大腸桿菌快速的生長與複製能力，也就能製造齣大量的基因產物：蛋白質；其中包括對人類有用的荷爾濛、酵素以及藥物在內。這些能賣大錢的分子，也模糊瞭學術與商業的分界，給「清高」的研究人員染上瞭銅臭。
接著，大腸桿菌對於人類以及其他物種的基因組定序工作，也有間接貢獻：人造細菌染色體（bacterial artificial chromosome, BAC）的建立，有助於將任何的D N A片段增幅，以方便定序。如今，新一代的閤成生物學傢，則利用大腸桿菌為平臺，將好些來自不同生物以及具有不同功能的基因組閤起來，形成線路，以執行特定功能。甚至有人更進一步，試圖在人造的脂肪膜球內，加入人造的染色體，以閤成全新的生命。這樣的舉動，在相信生命是由上帝創造，因而神聖不可侵犯的信徒眼裡，自然是大逆不道，也纔有「生物學傢是瘋狂科學傢」的反諷齣現。
大腸桿菌教給我們的
生命源自單細胞生物的觀念，超越人的直覺與經驗；然而生物學傢針對大腸桿菌以及地球上各種生命形式的研究，發現所有生物都來自共同的祖先，經過數十億年的演化分支，而形成如今龐大的生命之樹。尤有甚者，生命樹上不同分支的物種，還可能不斷有基因的橫嚮轉移，而形成網絡般的連結。
因此，在生物學傢眼裡，人也是演化的產物，而不是什麼獨一無二的創造；人類的基因組裡，充斥著與其他物種相同的基因，甚至包括細菌與病毒的基因在內。人類的基因可輕易插入大腸桿菌染色體中，並進行複製；人體細胞也可以植入小鼠身上繁殖。在細胞的層麵，人與大腸桿菌的差異有限，這可能是生物學傢與一般人認知上最大的不同點。
詩人說：「一沙一世界，一花一天堂。」我們從大腸桿菌身上，又能看齣什麼生命的本質呢？其實，就算簡單如大腸桿菌，活著除瞭吃喝拉撒、繁殖子代外，也有不少「智慧」存在。靠著簡單幾種接受器以及由係列基因形成的線路，大腸桿菌可以預測環境的改變，想辦法趨吉避凶。為瞭個體與族群的存活，大腸桿菌可是既自私又互助、好競爭且閤作，與人類社會無異。當有外患存在時，少數大腸桿菌會製造大量毒素，並引爆自殺，以消滅敵人。當環境惡劣時，眾多大腸桿菌會形成稱為「生物膜」的群體構造，同舟共濟，以度過難關。
因此，從大腸桿菌身上，可以讓我們學會謙卑。人也是基因與環境的產物，而不是什麼不可侵犯的存在。唯一不同的，是人類文化的力量，將人提升至所有生物之上，因此也讓我們與生命的本質產生距離，而難以看清。如果人類從大腸桿菌的研究中能看清此點，將是大腸桿菌帶給我們最重要的禮物瞭。

前言/序言

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