垃圾DNA?

探索非编码基因的遗传密码，

解读基因组中“暗物质”存在的意义！

数十年来，我们基因组里有98%的DNA因为没有编码蛋白质而被称为“垃圾”。直到最近，这些垃圾区域重要且显著的功能才开始为人们所了解。

从罕见的遗传疾病到唐氏综合征，从常见的病毒感染到衰老过程——还没算上六个指头的猫（以及人类中的同症状者）——由基因组中暗物质导致的影响是常见、多样和本质性的。

科学家们在这个备受争议的领域中快速增长的知识已经提供了治疗失明的成功疗法，并挽救了被DNA指纹宣判了死刑的无辜的人，而且很可能带来对包括肥胖在内的很多医学疾病的治疗方法的革命。

在内莎?凯里，也是畅销书《遗传的革命》的作者看来，这是一本面对大众读者的一个可能会奠定人体复杂性观念的图书。

《垃圾DNA》对非编码基因作了深入介绍。展示了科学家们在学术领域逐渐发现的证据，提示这些所谓的“垃圾DNA”的变异和调节与一些难治性疾病有关。并用不可辩驳的证据证明了“垃圾DNA”在基因的表达调控中起着重要且不可预料的作用，其作用覆盖从单个基因的微调到整个染色体的关闭。这些功能迫使科学家们重新审视关于“基因”的定义。

《垃圾DNA》是内莎?凯里续《遗传的革命》出版之后又一部具有高学术性的相关遗传学经典力作。作者以令人信服的笔触为读者全面介绍了“垃圾DNA”的涵义，及其与遗传性疾病、病毒感染、哺乳动物性别决定和生命进化的关系。阅读本书，我们可以紧跟科学家的脚步迅速进入“垃圾DNA”的领域。而这个具有快速发展的且颇受争议的领域，还有广袤的未知在等着我们去开发与探索。

《垃圾DNA》在写作上继承了内莎?凯里一贯的风格：内容翔实、风趣幽默。她基于自己进行科学研究的成果与经验，在本书中明确而令人信服地为读者全面介绍了“垃圾DNA（非蛋白编码DNA）”的涵义，及其与遗传性疾病、病毒感染、哺乳动物性别和进化的关系。为证明“垃圾DNA”在基因表达的调控中起着重要且多样的作用提供了不可辩驳的证据。与《遗传的革命》一样，本书具有很强的科学性和新颖性，可作为生物学、医学和遗传学等学科的学生及科研人员拓展知识的学习材料。

《垃圾DNA》全书共分20章。第1章：为何暗物质是有意义的；第2章：当暗物质事实上变得更黑暗；第3章：所有的基因都去哪儿了；第4章：不速之客；第5章：随着我们变老一切都在减少；第6章：二才是完 美的数字；第7章：用垃圾来涂抹；第8章：玩个长时间的游戏；第9章：给暗物质加点颜色；第10章：为什么父母爱垃圾；第11章：有任务的垃圾；第12章：启动，上调；第13章：无人之地；第14章：ENCODE项目——走向垃圾DNA的大科学；第15章：无头的皇后、奇怪的猫和肥胖的小鼠；第16章：非翻译区中的迷失；第17章：为什么积木比模型好；第18章：迷你也能很强大；第19章：有用的药物；第20章：黑暗中的一丝光亮。

《垃圾DNA》由英国人内莎?凯里编写。内莎?凯里，爱丁堡大学病毒学博士，曾任英国伦敦帝国学院分子生物学高 级讲师。她在生物技术和制药领域工作了13年，现为英国伦敦帝国学院客座教授。她的学习背景非常丰富：免疫学学士、病毒学博士、人类遗传学博士后和分子生物学教授。复合的学术背景也给予了她比普通专攻一门的研究者更广泛的眼界和行业经验，同时从女性视角观察和描述问题也使其著作更加细腻易于理解。>12章：启动，上调；第13章：无人之地；第14章：ENCODE项目——走向垃圾DNA的大科学；第15章：无头的皇后、奇怪的猫和肥胖的小鼠；第16章：非翻译区中的迷失；第17章：为什么积木比模型好；第18章：迷你也能很强大；第19章：有用的药物；第20章：黑暗中的一丝光亮。

你基因组里只有2%的部分能够编码并产生蛋白质——生命依赖的基本分子。那么你基因组里其他的98%的部分是干什么的呢？

——内莎.凯里，《遗传的革命》一书作者

引人入胜、内容翔实、风趣幽默，读者们会非常喜欢内莎.凯里的《垃圾DNA》。

——莎朗?Y. R.登特(Sharon Y. R. Dent)

德克萨斯大学安德森癌症中心

(University of Texas MD Anderson Cancer Center)

凯里明确了两点内容：我们（对自然）的理解总是暂时的和不断发展的，以及染色体的功能远超我们的想象。

——《出版商周刊》(Publisher's Weekly)

《垃圾DNA》为变化迅速且越来越神秘的基因组提供了一个前沿且详尽的指南。

——琳达?格迪斯(Linda Geddes)

《新科学家》(New Scientist)

幽默而全面的《垃圾DNA》，为愿意付出时间和精力来阅读本书的读者完 美地诠释了一个复杂的主题。

——《图书馆杂志》(Library Journal)

凯里为她阐述的主题付出了富有感染力的热情，对一个我们将来肯定会不断接触到的主题进行了完 美的介绍。

——马克?迪斯托(Mark Diston)

“登记”网站(The Register)

《垃圾DNA》是一本很好的与生命科学、遗传学相关的入门读物。

——《科学家》(The Scientist)

该领域的最初一本科普概述……（凯里）对垃圾DNA的历史及其在基础和应用科学方面的影响都有着很好的把握。她具备将复杂的生物化学过程比喻成形象事物的天分，而这使非专业人士可以读懂这本书成为可能。

——埃尔夫.阿克塞尔.卡尔森(Elof Axel Carlson)

《生物学评论季刊》(The Quarterly Review of Biology)

“与《遗传的革命》一书一样，作者以自己的研究经验为基础，用易于理解的方式带领读者对基因组中的‘暗物质’进行了一次探索之旅。尽管这些‘暗物质’在学术领域仍有巨大的争议存在，但这个快速发展的领域仍不失为我们探索基因组秘密的一个有用的新视角。”

——韦亚东，美国耶鲁大学医学院副研究员

“本书成功地对一个快速发展而且颇具学术争议的领域进行了全面的科普介绍，即使读者没有该领域的背景知识也能读懂本书。通过阅读这本书，读者会发现基因组的复杂程度远远超过了我们的想象。所以，只要对生命科学感兴趣，这本书就很适合你阅读。”

——孙明宽，美国约翰霍普金斯大学医学院博士后

作者序

其实写一本关于垃圾DNA的书还是有些困难的，因为它的含义一直都在不断地演变。有部分原因是新的数据会不停地改变我们的旧有观念，结果就是，只要一个垃圾DNA被证明事实上具有一定的功能，有些科学家就会说（在逻辑上完全正确）它不再是垃圾。但使用这种方法有可能掩盖掉这些年来我们对基因组的理解产生了何等翻天覆地变化的过程。

与其花时间在这里纠缠不清，我决定采取一个快刀斩乱麻的方法，使用一个简单粗暴的定义。把任何不能编码蛋白的序列都定义为垃圾，如同它在过去最初的定义一般（20世纪下半叶）。纯粹主义者会尖叫抗议，但就这样决定了。问3个不同的科学家什么是“垃圾”DNA，我们可能会得到4个不同的答案。因此，在开始的时候就简单一点利大于弊。

同样，我使用“基因”这个词来描述编码蛋白的那些DNA序列。这个定义会贯穿本书的始终。

在我的第 一本书《遗传的革命》出版后，我意识到不同的读者对基因名称的需求差异很大。有些人喜欢知道我们正在讨论的是哪个基因，但对于其他读者而言，这或许会干扰阅读的流畅性。所以这次，我只在绝 对必要的情况下才使用具体的基因名称。

对基因组暗物质的介绍

想象一下现在你手里有一个戏剧、一部电影、一部电视节目的剧本。当然，完全可能有人仅仅把剧本当成一本书来看。但是，如果它被用来产生某些东西的时候，它会变得更有力量。在被大声朗读出来，甚至被表演出来时，它就不再仅是页面上的一串字符而已了。

DNA就是如此，它是最杰出的剧本。仅使用4个简单的字母，它就携带了生命的所有编码，从细菌到大象、从啤酒酵母到蓝鲸。但试管中的DNA是很无聊的，它完全没有用处。而细胞或动物开始用它进行生产的时候，DNA就会变得令人兴奋。DNA被作为制造蛋白的编码，这些蛋白对呼吸、进食、排泄废物、生殖和所有其他生命特有的活动都至关重要。

蛋白的功能是如此重要，以至于20世纪的科学家使用它们来界定基因的含义。基因就是能够编码蛋白的DNA序列。