如果莎士比亚的剧本淹没在海量的废话中，会是什么情景？
这就是科学家对占人类基因组DNA序列98%的“无用”DNA的初印象。当然，这是个天大的误会。
这些“无用”DNA其实大有可为，是基因组中举足轻重但低调的“大佬”“幕后玩家”。
这本书语言风趣通俗，作者对类比、比喻可谓驾轻就熟，从日常生活中信手拈来我们耳熟能详的例子，比如搭乐高积木、驾驶汽车、织毛衣等，把遗传学机制转化成我们可以轻松理解的语言。人类对自身的认知一直在拓展，及时更新知识，更好地认识人体，是健康生活的保障。
来吧，刷新一下认知界限，和妮莎·凯里一起探秘占比98%的基因组“暗物质”！

你知道DNA吗？绝大部分现代人几乎都会给出肯定的答案。
不过，你很可能并不知道，基因仅占人类基因组中DNA序列的2%。天啊，剩下的98%是什么？21世纪初，人类基因组草图绘制完成时，科学家也像我们一样震惊。
在DNA结构被确定之后的几十年里，科学家只关注基因，其他区域的DNA序列曾被认为像冗余的垃圾一样无用。可是，研究人员渐渐发现，这些DNA序列非但不是无用的垃圾，而且对基因、对人体健康来说都是不可少的。事实上，“无用”DNA可以控制基因的表达，从微调单个基因到关闭整条染色体，都在它们的能力范围之内。尤其是当科学家开始探究各种遗传病的致病基因时，他们在这些基因组的“暗物质”中发现了重要的变异和调控机制，与许多棘手的遗传病有关，对“无用”DNA的重新认识给新药物和新疗法带来了灵感。
这是一本探索这个快速发展、争议激烈的领域的入门指南。作者凭借她在科研领域和生物技术产业界的多年经验，清晰地介绍了“无用”DNA及其在各种生理过程中发挥的关键作用，包括且不仅限于遗传病、病毒感染、哺乳动物性别的决定和进化。这些低调的基因调控者如同潜伏在宇宙中的暗物质，无意中透过它的面纱一瞥就足以让我们惊叹不已，而这只是它所隐藏秘密的冰山一角。

荐序 / V
中文版新版序言 / IX
序言 基因组的暗物质 / XIII

1章 为什么要研究基因组“暗物质”？ / 001
DNA与织毛衣 / 004
无因之疾 / 006

第2章 什么时候“暗物质”会变成破坏者？ / 009
去除基因中的“废话” / 013
难以达成的美理论 / 017

第3章 基因都去哪儿了？ / 022
天啊，基因到底在哪里！ / 025
剧毒的鱼和遗传绝缘理论 / 029

第4章 赖着不走的入侵者 / 035
危险的重复序列 / 038
“无用”DNA与司法判决 / 043

第5章 端粒：上了年纪后，一切都在缩水 / 045
DNA与鞋带 / 047
保养“鞋带” / 050
端粒与疾病 / 053
嘀嗒作响的分子时钟 / 058

第6章 着丝粒：二是美的数字 / 062
位置，位置，还是位置！ / 067
凡事都不会无中生有 / 072
数量决定命运 / 074

第7章 X染色体失活：“无用”DNA给基因拉电闸 / 079
女性的基因电闸 / 083
竟是一段巨大的“无用”序列 / 085
从左到右，从右到左 / 087
瞬息成就永恒 / 089
永远不要低估运气的力量，无论好坏 / 093
运气和三色猫 / 096

第8章 长链非编码RNA：基因组的微调旋钮 / 099
要木头还是要木屑? / 103
一个好的开头对生命的重要意义 / 107
长链非编码RNA与癌症 / 109
长链非编码RNA与大脑 / 112

第9章 表观遗传修饰：给基因组的“暗物质”上点色 / 116
在基因组中精确定位 / 120
让失活的一直保持失活 / 123
别把远古的入侵者唤醒 / 125
表观遗传与延长的序列 / 126

10章 亲源效应：为什么哺乳动物生育后代需要两性？ / 128
不要忘记DNA是从哪里来的 / 131
基因簇的调光开关 / 134
重置印记 / 136
如果印记出了问题 / 140
一起轰动性事件的历史影响 / 145

11 章 “无用”DNA 的使命 / 147
我们离不开的入侵者 / 155
RNA（可能）才是万物的源头 / 158

12 章 先启动，再加速 / 160
谁来决定基因表达速率？ / 163
表观遗传和增强子：携手共进的好兄弟 / 164
距离不是问题 / 171
从手工作坊到工厂 / 174

13 章 基因组的无人区 / 178
基因组的隔离带 / 180
为什么XX 和XXX 不一样？ / 184

14 章 ENCODE 联盟：大科学拥抱“无用”DNA / 189
一座活跃的信息和指令宝库？ / 192
事实还是背景噪声？ / 196
来自演化生物学的猛烈抨击 / 199

15 章 无头的皇后、奇怪的猫和肥硕的老鼠 / 205
多指和六趾小猫 / 207
形态发生素和面部的发育 / 209
形态发生素与胰腺 / 212
基因组的多样性 / 215
相关性谬误 / 219

16 章 如果“无用”序列变得“有用”…… / 224
当“无用”RNA 变异得能编码蛋白质 / 227
位于基因前端的变异 / 232
现在来看看尾部 / 235
说“啊”（AAAAAA） / 238

17 章 生命之剪：为什么乐高积木比模型飞机更好？ / 243
生命的剪刀 / 247
剪接与疾病 / 249
修正错误剪接 / 255

18 章 小RNA，大力量 / 263
好坏难辨，亦正亦邪 / 265
小RNA 与干细胞 / 267
小RNA 与大脑 / 272
小RNA 与癌症 / 275
死马和被沉默的基因 / 277

19 章 药物（有时）确实也有用 / 279
“无用”DNA 能拯救我们吗？ / 282
有失败，也有过成功 / 287

第20 章 黑暗中的微光 / 292

致谢 / 299
参考文献 / 301
术语说明 / 341
附录 / 343
译后记 / 349


妮莎·凯里，免疫学学士、病毒学博士、人类遗传学博士后，英国伦敦帝国理工学院客座教授，英国皇家学会常驻企业家，兼具丰富的科研和生物技术产业经验。有科普著作《遗传的革命》等面世。


对生命现象的理解一次又一次地挑战着我们的认知，探索一个新的研究领域，时常需要勇敢地面对来自典理论和科学界同行的质疑。对“无用”DNA的研究也经历着这样的过程。我很欣喜地看到了这本书对这一新兴领域的翔实介绍。
——刘颖，北京大学未来技术学院副院长、分子医学研究所所长

存在即合理。在有钱德拉X射线望远镜之前，大部分人类是无法“看到”暗物质的。同理，在测序仪发明之前，特别是人类基因组解密之前，我们也不知道人类的遗传物质中竟然有超过97%的序列是非编码序列，它们一度被称为“无用序列”。而随着我们对基因组研究的不断深入，这些所谓的无用序列在生命的功能和调控中大放异彩。这个“吹尽黄沙始到金”的过程让我们明白了，基因这种生命的语言与人类的语言一样，名词固然重要，形容词、副词甚至标点符号同样不可或缺。
——尹烨，华大集团CEO、生物学博士，《生命密码》作者

引人入胜、信息量大、幽默风趣，会让很多读者感兴趣。
——莎伦·Y. R. 登特，美国艺术和科学院院士，得克萨斯大学安德森癌症中心教授


【序言 基因组的暗物质（节选）】
□■我们来设想有这样一部剧本，它可以是戏剧、电影或者电视剧。有人爱读书，自然就有人会读剧本，这不是什么稀罕的事。剧本的价值在于它可被用于创造另一部作品，它不仅仅是一串文字。让演员念出台词，做出动作，才是剧本真正的功能。
□■如此说来，DNA（脱氧核糖核酸）可以算是世界上卓越的剧本。只用区区4个字母，它就编码了地球上的万生物，从细菌到大象，从啤酒酵母到蓝鲸。不过，试管里的DNA非常无聊，它没有任何功能。只有在细胞或者生物体内发挥作用时，DNA才能表现出神奇的一面。DNA是合成蛋白质的密码，而生物需要靠这些蛋白质进行呼吸、摄食、排泄、繁殖，正是这些生理活动让生命显得如此独特。
□■蛋白质非常重要，以至于20世纪的科学家曾用蛋白质来定义“基因”这个概念：基因被认为是一段能够编码蛋白质的DNA序列。
□■我们来说说有史以来著名的剧作家之一——威廉·莎士比亚。在莎士比亚去世后，英语经历了数百年的演变，这也是莎士比亚的作品对现代人来说稍显晦涩的原因。即便需要花时间适应，读者也不至于怀疑莎士比亚的写作水平。我们相信，他用的每个词都恰到好处，让演员可以基于剧本精彩地演绎。
□■莎士比亚创作的台词文字紧凑，表意明确，我们的DNA却不是这样。现实中的蛋白质编码序列在基因组中的观感就如同埋在乱码之中，它们本身虽是有意义的单词，却被胡言乱语淹没。
□■历经多年，科学家依然无法解释为什么我们的基因组中有那么多不编码蛋白质的DNA序列。所以，他们提出了“无用”DNA这个概念，然后把这个问题束之高阁。但是渐渐地，出于不胜枚举的原因，这样的处置方式变得越来越站不住脚。
□■促使我们转变观念的根本原因，或许是细胞中“无用”DNA的庞大体量。2001 年，人类基因组计划顺利完成，当时轰动的发现之一就是：人类细胞中98%的序列是“无用”DNA。这些序列不编码任何蛋白质。其实，上面借莎士比亚的剧作打比方还不够还原。在人类的基因组中，废话与有用信息的比率是上面那一串字符中比率的4 倍：平均每50个字母中，仅1 个有确切的含义。
□■我们还可以用其他方法来设想这种情景。比如，假设你去参观一家生产汽车的工厂，想从那里购买一台法拉利之类的豪华汽车。如果你在工厂里看到每100 个工人中，只有2 个工人在装配漂亮的红色跑车，剩下的98 个人无所事事，想一定会觉得十分惊讶。谁都能看出这种安排的荒谬之处，那为什么我们的基因组却偏偏是这个样子呢？诚然，没有哪种生物是尽善尽美的，不够美的地方还经常成为证明物种亲缘关系的强有力证据，比如：人类并不需要阑尾，它只是一个严重退化的遗留器官，这正好可以说明我们是某种需要阑尾的生物的后裔。即便如此，基因组也似乎有些过于不美了。
…………
□■人类非凡而复杂的解剖结构、生理机能、智力与行为竟无法用典的基因理论解释，这是人类全基因组测序带给我们的另一个冲击。就基因的数量而言，人体能够合成的蛋白质种类（大约2万种）与只有用显微镜才能看见的蠕虫相当。不仅数量相近，更让人想不到的是，绝大多数的蠕虫基因都能在人类的基因组中找到相同或其相似的对应物。
□■科学家曾想在DNA的层面上寻找并解释人类与其他生物的区别，但随着研究变得深入，他们逐渐意识到基因本身并不足以诠释那些差异。事实上，一与生物进化程度明显正相关的遗传因素是“无用”DNA的数量：越是复杂的生物体，“无用”DNA在其基因组中占的比例也越大。直到这时，科学家才开始认真看待“‘无用’DNA可能是衡量物种进化程度的关键指标”这个极富争议的设想。
□■科学家认为，有成千上万的“无用”DNA序列参与了错综复杂的基因表达调控。如果基因是一出话剧的剧本，那么“无用”DNA无异于舞台指导，只是这种指导过于复杂，远比我们在剧院里看到的更费周章。别提什么“在熊的追逐下，退场”，那太过简单，如果把基因调控的指令写在剧本上，它可能更接近“如果在温哥华演出《哈姆雷特》，或在珀斯上演《暴风雨》，就用重音读这句来自《麦克白》的台词的第四个音节。除非有业余剧团在蒙巴萨表演《查理三世》且基多正大雨瓢泼”。
…………
□■我们身处的世界本身就是一个巨大的实验室，大自然和生物演化在过去几十亿年的时间里试尽了无数种可能。哪怕人类从诞生到崛起的过程只相当于地质史上的一瞬，大自然在这须臾之间经历的万千变化也已经远远超出了任何身披白大褂的科学家所能设想和验证的极限。因此，本书将用相当长的篇幅探讨人类的遗传学，以此为火把，照亮未知的黑暗角落。