赞誉
推荐序  科学的故事之旅
前言  基因编辑：连接历史和未来
01  基因的秘密
  达尔文的麻烦
  种豌豆的神父
  围猎遗传因子
  DNA双螺旋结构
  中心法则
02  给基因动手术
  让人生病的基因
  基因入药
  成也病毒，败也病毒
  绝望后的希望
03  黄金手指
  “缺啥补啥”遇到的新问题
  里德先生的烦恼
  基因组手术三件套
  20多年的独角戏
04  编程时代
  开源破牢笼
  “神话”蛋白
  颠覆和被颠覆
  超轻量级选手
  看不见硝烟的战场
05  未来，和未来的未来
  意想不到的突破
  基因编辑进化论
  未来的未来
  误入歧途
  未雨绸缪：伦理还是监管
后记  扑面而来的基因编程时代
新版后记  2017—2022：基因编辑的又一个5年
参考文献
图片来源

    让人生病的基因
    说完了基因，我们来说说基因和疾病的关系。
    疾病是伴随每个人一生的一个名词。在现代医学辞典里，能够明确命名和定义的疾病多达上万种。它们的发病原因、临床症状和治疗方法千差万别。但我们可以很有把握地说，所有疾病都和我们身体里的遗传物质、和我们从父母那里继承来的遗传信息，有着千丝万缕的联系。注意，这里说的是所有疾病。
    我说这句话有点耸人听闻的嫌疑，但是里面的道理并不难懂。
    我们已经知道，生物体内的基因能够通过生产各种各样特定的蛋白质分子，决定身体的各种性状。这里可以想想豌豆的黄色表皮和肺炎链球菌的粗糙表面，想想大家从中学生物书里就学过的与单双眼皮、头发颜色、血型和体型等性状相关的特点。自然而然地，如果决定这些性状的基因出了问题，人体也就很有可能会出问题，即便这些基因在“正常”状态下工作，也可能会影响人体对疾病的敏感程度和抵抗能力。
    疾病光谱的一端散布着那些完全由遗传因素引起的疾病。如果人类基因组上某些特定的基因，因为种种原因出现了DNA序列的遗传改变，使得人体某种生理活动出现异常，我们一般笼统地称其为遗传病。这类疾病中包括一些病因相对简单的所谓“单基因”疾病，即由于单个基因的DNA序列和功能发生变化导致的疾病。
    镰刀形红细胞贫血症就是大家已经熟知的一类单基因遗传病。在人体基因组中，有几个负责编码和制造血红蛋白的基因，包括HBA和HBB。这些基因对于人维持正常机能非常重要，因为血红蛋白是血液中的红细胞携带和运输氧气的重要载体。而在镰刀形红细胞贫血症患者体内，HBA基因的DNA序列发生了一个特定碱基分子的变异：第20位的碱基发生了变化，从A变成了T，从而导致HBA蛋白第7位的氨基酸从谷氨酸变成了缬氨酸，成为功能异常的HBS蛋白。就是这么一个最低程度的遗传变异，竟然剧烈破坏了人体血红蛋白的形态和功能。在这些患者体内，红细胞不再是规则的圆饼形，而是成了不规则的镰刀形（见图2-1），并伴随有严重细菌感染、肝脏脾脏肿大等一系列临床症状。
    白化病是另一个例子。人类基因组里编码酪氨酸酶的基因，例如OCA1、OCA2和TRP-1，对于人体合成黑色素非常重要。因此，如果这些基因出现遗传变异，人体皮肤及毛发失去合成黑色素的能力，就会出现“白化”症状。而比“白化”本身更影响健康的是眼部视网膜、虹膜和瞳孔的色素缺失。也正是因为这个原因，白化病患者非常畏光。
    在这两个例子里，我们能直接看出基因和某些疾病之间的联系。正常工作的基因既然对于人体的健康机能至关重要，那么如果基因的DNA序列发生变异，就可能会导致严重的遗传疾病。
    当然，一个很有意思的现象是，历经漫长进化的人类基因组并没有淘汰掉所有有害的遗传变异。换句话说，不少导致疾病的遗传变异也不仅仅是“上帝的诅咒”那么简单。所谓的“杂种优势”理论对此进行了解释。
    有一种非常严重且至今无药可治的单基因遗传病名为“囊肿性纤维化”（见图2-2），这种病在北欧人群中的发病率相当高。这种疾病是由于人类7号染色体上一个名为CFTR的基因发生突变，丧失功能导致的。CFTR基因负责编码一个细胞膜上的离子通道，这个“通道”的作用是让水分子能够在细胞内外流动，对于身体各组织分泌黏液至关重要。如果一个人身体内来自父亲和母亲的两个CFTR基因拷贝同时出现缺陷，就会导致细胞分泌物黏度上升从而形成囊肿。
    据进化生物学家的推测，这个致命的CFTR基因缺陷其实相当年轻，仅有52000多年。那个时候，人类祖先已经走出非洲，长相和脑容量也已经和现代人相差无几。令人困惑的是，既然这种遗传缺陷足以致命，为什么它还能够顽强保留下来，没有被自然选择淘汰呢？一个可能的解释是，与携带两个变异基因拷贝的病人相比，仅仅携带一个CFTR变异基因的人不仅不会得病，反而会获得额外的生存优势，例如对霍乱、痢疾和肺结核的抵抗力。