·催化剂、引导者、拯救者、变革者，RNA从实验室里的冷板凳到拯救人类的明星，从被DNA光环遮蔽的低调配角到改变世界，一场诺奖背后的科学传奇，一部诺奖得主写给大众读者的精彩科学史。
·mRNA疫苗、CRISPR技术、新型抗癌疫苗、基因驱动、消除疟疾、延长寿命……人类健康的未来全系于此！生命密码不只是DNA！了解生命科学领域前沿进展，不可不懂RNA，重新认识生命源代码，一次分子层面的科学革命。
·不怕看不懂，一旦开始读，根本停不下来！托马斯·切赫是和RNA科学共成长、开疆拓土的“元老”、见证RNA科学完整发展历程的大咖科学家，更是妙语连珠的天才作家，风趣讲述一座接一座诺贝尔奖背后不为人知的动人故事；这不是个人传记，而是精彩纷呈的科学家群像，看活跃在生命科学领域前沿的明星荟萃、诺奖得主“开会”——珍妮弗·道德纳，卡塔琳·考里科，约翰·绍斯塔克等悉数登场。
·【随书附赠精美手册】中文版“彩蛋”助你轻松读懂RNA：
①RNA思维导图。RNA究竟有什么功能？mRNA疫苗是怎么创造的？神奇的CRISPR技术其实就是“剪刀+胶水”？RNA干扰又是什么？这里有简明清晰的科学大事记，一起了解为RNA奇迹做出重要贡献的相关科学家及具体贡献。
②RNA生词本。这可不是普通的术语表！精选你应该了解的60个相关名词，配以另一位诺奖得主珍妮弗·道德纳创办的“创新基因组学研究所”的生动插图，图文并茂。
这是一部精彩纷呈的RNA科学史。
RNA的传奇故事始于40亿年前，当时，一条自我复制的RNA链可能曾独自引爆生命之火，这就是关于生命起源的“RNA世界”假说。
20世纪下半叶生命科学领域突飞猛进，此后DNA一直主宰着科学界和大众的想象，被视为“生命密码”。而低调的RNA则常被视作DNA的助手和工具。
事实上，RNA远比人们想象中重要！过去几十年里，一场RNA带来的变革悄然发生。当科学家逐渐揭开RNA的神秘面纱时，我们发现：生命如何起源、如何演化，又如何被癌症等疾病和衰老过程缩短，这些都和RNA息息相关。
这本书将为你开启一场扣人心弦的RNA发现之旅，由这场RNA变革的亲历者、推动者、诺奖得主托马斯·切赫担任向导，生动展现RNA从“DNA附属品”到生命核心分子的蜕变历程，带你一览RNA相关的伟大科学突破和光辉前景:
·mRNA疫苗，保护数百万人免受新冠病毒的致命威胁；
·CRISPR技术兴起，一种使用RNA重写生命代码的革命性基因编辑工具;
·通过作用于染色体端粒等方式，RNA能帮助减少衰老的影响；
·更多正在酝酿的技术，可能帮助我们治疗许多源于RNA的疾病（包括阿尔茨海默病）改善生活质量，延长寿命甚至突破自然限制……
与此同时，作为与RNA科学共同成长的元老科学家，作者在书中讲述了众多科学家合力发现RNA秘密的精彩故事，正是这些发现在近几十年来重塑了我们对生命机制的认知，也创造性地持续变革着现代生物学与医学。
V 荐序 在RNA的低语中，聆听生命的回响
VIII 序言 RNA时代
一部分 探索
003 1 章 信使
(DNA须通过某种“信使”，将遗传信息传递到蛋白质的合成场所。事实证明，这个信使就是RNA，要探明DNA的奥秘，就须了解RNA。)
027 第2 章 剪接生命
(RNA的“超能力”远远不止传递信息。RNA剪接能够让一组基因通过多种剪接方式，产生许多种可能的蛋白质。)
045 第3 章 独自行动
(有的酶都是蛋白质？并非如此。RNA不只是DNA的信使，更是能够主动推动生命活动的催化剂。除了催化自身剪接，RNA还能作用于其他物质。)
069 第4 章 七十二变
(RNA有几百万种可能的形态，七十二变的结构就是它多样化功能的来源。然而，正因如此，了解它变得如此困难。)
091 第5 章 母舰
(核糖体就像细胞中的一艘母舰，能够阅读mRNA上的密码子，并由此构建生命活动的需蛋白质，而它的“秘密武器”就是RNA。)
109 第6 章 起源
(为了解开生命起源之谜，科学家须找到一种能同时扮演两种角色的分子，它既能携带生命信息，也能复制自己。当他们面对这个“先有鸡还是先有蛋”的问题时，RNA成了顺理成章的假设。)

第二部分 疗愈
129 第7 章 是长生不老，还是致命毒药？
(端粒酶既能让干细胞维持正常运作，也能导致大多数癌症。RNA在又一项重要生命过程中起着核心作用，那就是涉及癌症和衰老的关键——维持端粒长度。)
153 第8 章 线虫扭动之时
(通过给线虫注射RNA，一个困扰生物学家已久的难题得以解决。借助反义RNA，科学家能够精准关闭基因，使有害或突变的基因失活。)
171 第9 章 精准的寄生，粗心的复制
(许多能引发严重疾病的病毒，其基因都由RNA构成，根本不需要DNA;反之，DNA病毒不能没有RNA。病毒的适应能力极强，原因就在于它们复制自身RNA时会犯很多错误。)
187 10 章 用RNA对抗RNA
(当需要蛋白质来刺激免疫系统或替代缺失、突变的蛋白质时，我们可以利用mRNA来指导身体合成它。新冠mRNA疫苗的巨大成功正是令人惊讶的例证。)
213 11 章 挥舞剪刀
(CRISPR是一种被人类变成工具、用以编辑基因的手段，而其中的无限威力就来自RNA。这把精准的“基因剪刀”传承了RNA领域过去的许多研究成果。)

243 结语 RNA的未来
251 致谢
255 参考文献
托马斯·R. 切赫（Thomas R. Cech）
美国生物化学家，因其在RNA催化特性方面的开创性研究获得1989年诺贝尔化学奖。1978年加入科罗拉多大学博尔德分校任教，并开始独立科研事业；1988年成为霍华德·休斯医学研究所研究员，2000—2009年担任该研究所负责人。现为科罗拉多大学博尔德分校特聘教授、霍华德·休斯医学研究所的研究科学家。
曾获得荷兰皇家科学院喜力奖(1988年)、拉斯克奖(1988年)和美国国家科学奖章(1995年)等诸多奖项；他于1987年当选美国国家科学院院士，1988年当选美国艺术与科学院院士，获得了美国、欧洲、俄罗斯和南美洲国家十多个学院和大学的荣誉学位。
北京大学未来技术学院教授、副院长 刘颖 作序荐

如果说DNA是生命的遗传“法典”，那么RNA便是那位隐于幕后的通灵译者与灵动舞者。它剪接、融合、编辑、静默……RNA以千面之姿参与着生命精妙的调控，它的每一次“变装”，都可能引发细胞命运乃至物种演化的波澜。长久以来，我们沉醉于DNA双螺旋的壮美，却几乎忘却了RNA才是真正将静态文本转化为动态生命的“奇迹之手”。这本书正是一场为RNA正名的史诗级巡礼。从克里克提出“中心法则”时RNA的朦胧身影，到mRNA疫苗如今拯救万千生命的璀璨光芒，RNA科学走过的历程恰如人类认知的一次次自我颠覆——那些曾经被忽略的基因组“暗物质”，正悄然照亮我们通往未来的路。
——尹烨，华大集团CEO，生物学博士

作者在《RNA时代》一书中，强调了RNA在生物学上的重要性，他认为这种重要性被众所周知的DNA遮蔽了。作者娓娓道来，详述了要强调RNA重要性的种种理由，这对关注生物学基础问题和前沿问题的人来说，应该是一本非常有益的读物。
——江晓原，上海交通大学讲席教授，科学史与科学文化研究院首任院长

“是金子总会发光”这句俗语可以用来形容生物体里的RNA分子。它曾经被研究者简单地视为传递遗传信息的“中间商”而不受重视。然而，RNA的重要性今非昔比，研究者发现了RNA具有各种重要的生物学功能，并由此研发出了RNA疫苗和基因编辑等全新用途。作者托马斯•切赫正是发掘RNA新功能的一位主要参与者；他在《RNA时代》这本书中深入细致地为读者揭示了RNA研究的“逆袭”历程，并全面阐述了RNA在生命活动中扮演的各种角色以及造福人类的方方面面。
——吴家睿，中国科学院上海高等研究院国家蛋白质科学研究（上海）设施主任

当詹姆斯·沃森写出自传《双螺旋：发现DNA结构的故事》，向人们描述激动人心的分子生物学时代之时，他恐怕没想到半个世纪之后，托马斯·切赫会写出更加令人感奋的《RNA时代》一书，而且RNA领域的相关研究成果迄今已经11次摘得诺贝尔奖桂冠！可是，对于学名比DNA（脱氧核糖核酸）少了“脱氧”一词的RNA（核糖核酸），公众却知之甚少，科学界一度还把它看轻了。感谢本书作者——因发现具有催化功能的RNA（核酶）而获得1989年诺贝尔化学奖的切赫，他以研究和发现亲历者的视角、亲切流畅的笔触，向我们娓娓讲述了RNA相关的科学故事，以及RNA如何一步步走出DNA的阴影，成为拥有无限可能的“奇迹分子”，重塑我们对生命运作机制认知的历程。
——尹传红，中国科普作家协会副理事长

诺奖得主托马斯·切赫带领我们走进RNA的世界，讲述了一个既启迪心智又引人入胜的故事。任何对塑造生命本源的分子感兴趣、想了解其如何推动科学与医学未来发展的人，应读一读这本书。
——珍妮弗·道德纳，诺贝尔奖得主，CRISPR基因编辑技术共同发明人，创新基因组学研究所创始人

切赫，世界尖的分子生物学家之一，为RNA谱写了一首情歌。在他的这本书中，揭示了许多RNA能做而其更著名的“表亲”DNA做不到的事情。RNA展现出英雄般的特质，读者们也很可能被它的魅力所吸引。
——哈罗德·瓦穆斯，诺贝尔奖得主，美国国家卫生研究院前院长

这本书带领我们深入了解了RNA崛起成为21世纪分子的许多不可思议但真实的故事。切赫用富有创意的隐喻，生动地展现了科学、科学家及RNA本身。
——卡罗尔·格雷德，诺贝尔奖得主，加州大学圣克鲁斯分校分子、细胞和发育生物学杰出教授

RNA是神秘、神奇的生命分子——它对活细胞的工作至关重要，有助于我们思考生命的起源，而且在预防和治疗疾病方面越来越有用。由界RNA专家撰写的这本书，文字优美，任何对生物和医学科学感兴趣的人应读一读。
——保罗·纳斯，诺贝尔奖得主，中国科学院外籍院士
【序章 RNA时代】
人们常说20世纪上半叶是物理学的时代。时空曲率、亚原子粒子动力学、宇宙大爆炸、黑洞、既能为城市供能也有摧毁城市之力的核能释放……这些科学发现共同推动了科技的变革，也翻天覆地地改变了我们的日常生活。你可以说这也是物理学自身的一场大爆炸，差不多在1905年爱因斯坦（Albert Einstein）得出公式E = mc2时开始，一直延续到1947年，贝尔实验室（Bell Labs）发明晶体管之时。
随着20世纪步入下半叶，生物学逐渐把物理学挤出了舞台中心。说是生物学，其实就是围绕DNA（脱氧核糖核酸）的研究。这半个世纪大约起始于克里克（Francis Crick）和沃森（James Watson）的重大发现，也就是DNA的双螺旋结构，结束于人类基因组计划（Human Genome Project，1990-2003）将人类的全部DNA成功解码，画出了人类的生物学蓝图。如今，DNA伟大的成就早已广为人知——它包含着我们全套的遗传信息，还能用来追溯我们的祖先、监测遗传疾病，甚至侦破刑事案件。它甚至还进入了日常用语，我可以说“我的DNA里有对徒步爬山的爱”，或者说“对泰国菜的爱写进了我的DNA”，这揭示了我的一部分自我，一部分本质。
进入DNA的时代后，RNA（核糖核酸）经常被大众忽视。诚然，学生们确实跟着教科书学过RNA的一些知识（注意，RNA比DNA的学名少了一个“脱氧”），学过它们由DNA双螺旋转录而来，还学过mRNA（信使RNA）能传递DNA携带的“基因密码”，指导蛋白质的合成。但它们从来都不是这场表演中的明星，在生化反应的“秀场”里，RNA就像个伴唱，在女明星的阴影里辛苦卖命。
然而，在科学界，过去一直屈居人下的RNA，其重要意义已经逐渐被人发现。RNA分子非常微小，直径不过1纳米，将mRNA分子并排排列，只要一根头发丝的空间就能塞下5万个。但是，科学界已经认识到，RNA虽然“分量小”，却异常灵活、多样，既能像折纸一样折叠成不同的形状，还能发挥各种疯狂的“特技”，它的“生物学母亲”DNA和它一比，简直都要相形见绌了。
说实话，DNA只有一个功能，虽然这个功能就是地球上一切生命的核心——DNA存储着遗传信息。就这么简单。DNA就像古埃及木乃伊坟墓里的象形文字，就像黑胶唱片上的凹槽，就像计算机内存里使用的0和1。它一的工作就是坐在细胞核里，存储信息，其他什么也不用干。把存储的信息读取出来，再拿这些信息做点儿别的事情，靠的都是蛋白质，还有RNA。
关于RNA，你首先要知道的一点就是——它可是一个神奇的东西。RNA可以像DNA一样存储信息。举个例子，多种感染人类的病毒根本不需要DNA，RNA构成了它们全部的基因，让它们一个个都活得好好的。但这还不算完——和DNA不一样，RNA在活细胞里还有很多其他功能，它可以是酶，可以连接、剪切其他RNA分子，可以将氨基酸分子组装成蛋白质，也就是一切生命构建的基础物质。RNA也能保持干细胞活性、扩增位于染色体末端的DNA来延缓衰老。它还能引导基因编辑工具CRISPR（规律间隔成簇短回文重复序列），赋予人类改写“生命密码”的能力。许多科学家甚至认为，地球生命如何起源的秘密，就掌握在RNA手里。
终于，RNA一步步走出了DNA的阴影，展现出了属于其自身的巨大潜力。从2000年以来，RNA领域的相关研究成果已经获得了11个诺贝尔奖，且在同一时期，RNA领域每年见刊的论文和申请的专利数量都翻了4倍。目前，正在开发中的基于RNA的药物多达400多种。仅在2022年一年，私募股权基金在新兴生物技术公司上的投资规模就超过了10亿美元，以探索RNA研究的新领域。
DNA或许在过去主导过生物学的研究，但很显然，RNA已经成了未来关注的焦点。21世纪已经成了RNA的时代，而在这个世纪，我们要走的路还很长。

这本书是写给有一定科学知识水平的读者的一本科普，帮助你了解RNA是怎么火起来的，为什么这么一个原本只有生物化学研究者感兴趣的东西，会引来大众的关注，塑造科学和医学的未来。
我在这个故事中的角色不是公平公正的旁观者，而是积极的参与者。我是科罗拉多大学博尔德分校的化学和生物化学教授，一辈子大部分时间研究的都是RNA。我目睹过RNA被发现的历程，也提出过一些事关人类疾病和健康的惊人见解。RNA被发现后，科学界重新思考起了地球生命起源之类的深奥问题，相关领域的研究有一些是我带领团队做的，其余的则是同事和朋友的成果，我在书中都会点到他们的名字。
总的来说，RNA领域的突破是人们发现DNA双螺旋结构以来能引起变革的一大科学成就，然而多年以来，公众普遍缺乏背景知识，对RNA一知半解，不知道科学界为何如此兴奋，因此难以真正理解这一成就的意义。对此，我深感遗憾，因为RNA研究背后的故事特别令人振奋。况且，这项研究的大部分经费花的是公众纳税交的真金白银，人们有权了解他们的投资究竟得到了什么回报。
2020年的春天过得不太平，RNA以一种谁也没想到的方式走到了公众面前。无数人的工作都暂时停滞了，我的科研工作也一样，实验室关了，课也上不了了，但谁想到，我的研究课题却突然成了有人茶余饭后的话题。彼时，2019新型冠状病毒（SARS-CoV-2）正在全世界肆虐。新冠病毒就是一种RNA病毒，能引发新冠肺炎。为了与之对抗，人们以有的速度研发出了mRNA疫苗，这是个伟大的成就，其基础建立在过去几十年来RNA基础研究的成果之上，而大多数人对这部分一无所知。
RNA分子即使造成这场全球灾难的“罪魁祸首”，也是这场全球灾难的“潜在解药”，那么可以想见，公众一定会想要了解它到底是什么。所以我就从RNA的研究者，又变成了RNA的发言人。这成了我的新使命，我想为你们揭开RNA的神秘面纱，首先通过公开演讲，而后又写成了这本书，供各位捧读。
我把RNA的故事分成了两个部分。一部分讲述的是RNA为什么是生命伟大的“催化剂”。我选择从20世纪50年代的一系列实验讲起，因为这些实验探明了RNA在协调蛋白质构建时的作用，而生物体的多数基础功能（将细胞结合在一起、消化食物等）靠的正是这些蛋白质。接着，我会讲到一种名叫RNA剪接的奇特过程，人类利用DNA里储存的遗传信息，可以比真菌、蠕虫、苍蝇完成更多工作，就是因为有RNA的剪接。
然后，我会写一写我个人的故事，讲述一下我的团队是如何发现具有催化作用的RNA，也就是核酶的。长久以来，人们一直认为酶肯定都属于蛋白质，这已经成了一种自然界的基本规律，但核酶的发现打破了这种认知，我也因此赢得了1989年的诺贝尔化学奖。RNA的故事也因此迎来了重大转折——从这一刻起，它再也不是科学家眼中被动的“信使”，再也不是生物化学研究中不起眼的“小角色”了，它成了真正的明星。
下一项重大挑战是解明RNA分子奇妙的形状，这是它能实现众多奇迹的原因，连发现DNA分子结构但伟大科学家沃森都没能完成这个任务。继续行文，我们进一步分析，核糖体就像细胞中的一艘“舰艇”，能够“阅读”mRNA上的密码子，并利用密码子构建生命活动的需蛋白质，而这个核糖体，它里面的“秘密武器”就是RNA。后，我们还探讨了RNA该如何回答“先有鸡还是先有蛋”的极问题——地球生命40亿年前的起点。
本书的一部分阐述连RNA如何支持生命，第二部分则展示了RNA如何改善并延长生命，推动生命超过目前的自然条件限制。故事要从端粒酶讲起。端粒酶是一种以RNA为基础的酶，它向我们诉说着，癌症和永生其实是一体两面的，是一枚硬币的两面。我们还会分析一些短小的RNA链有开关的作用，能把细胞中的mRNA“关闭”，因此可以用来“屏蔽”某些疾病。
RNA不但能救人，也能杀人。纵观历史，脊髓灰质炎、新冠病毒等多种致命病毒的遗传物质就是RNA。不过，虽然这些病毒内部的RNA是“冷血杀手”，但我们却有mRNA疫苗“武器”，利用这种“武器”，人们不但能预防新冠病毒感染，更可能在将来彻底免受癌症等诸多疾病的侵害。
后，借助CRISPR的帮助，RNA发起了对DNA的“极报复”——它改变了DNA分子本身。CRISPR已经彻底改变连基础科研的方法，将来在医学研究和减缓气候变化等方面的深刻应用也即将到来。事实证明，在自然界肩负这么多重要功能的RNA，也因其“多面手”的特性成了生物医学工程师的美工具。在RNA的帮助下，人们正在重新定义我们熟知的生命。
鉴于本书的“主人公”RNA在过去40亿年来，在每个地球生物的体内都默默存在着，我不可能把它的故事讲得包罗万象、毫无遗漏。讲什么、略过什么，对我来说是很艰难的抉择。为了让你更易理解，我也需要将许多科学概念进行简化。有时，我将RNA比喻成意大利面，还说RNA剪接的过程就像文字编辑时的复制、粘贴。如此粗枝大叶的简化可能会让科学界的同仁不满意，但我妻子（也是一名生物化学家）提醒过我这么一句话：这本书并不是为他们所写的。
科学界的朋友们对我不满可能还有另一个原因。在讲故事的时候，我努力想让聚光灯下只有RNA一个明星，所以虽然我提到过做出重大发现的科学家，或者在揭示真相之前走过弯路的科学家，但很可能挂一漏万。对于在本书中讲到的科学研究，我都尽量在尾注中注明了相关的科研人员，但若有遗漏，我提前道歉。今天的RNA研究，有一大妙处就是大多数成果都有众多贡献者，他们像打橄榄球比赛一样，不断将手里的“球”互相传递。有时候，这些“球手”也可能挤在一起争“球”，有时候，“球”也可能会不知所终。科研是一场竞争激烈、混乱不堪甚至令人痛苦的游戏，但也不乏荣耀时刻。