想当厨子的生物学家是个好黑客.pdf

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书籍描述

编辑推荐
《想当厨子的生物学家是个好黑客》由清华大学出版社出版。

名人推荐
我们号召创新,呼吁创新,正是由于我们目前的创新不尽人意。即使在发达国家,人们也在抱怨专业的研究者们为体制、文化、经费及奖惩等非科学因素的压力而疲于奔命,以至于出现不少“人不能尽其才,物不能尽其用”的尴尬现状,创新动力愈发变弱,创新灵感未见增长。然而此书中的一群“黑客”们,犹如空中的新星,为科学的发现与创新带来了新的希望。
这些年青黑客的激情,也许是出自于他们的好奇或非意识的冲动,也许是代表一种人类天生的追求和执着,也许,这是一种积极的尝试:将自我人生价值的实现、社会责任的承担与历史使命进行最佳结合。
——杨焕明 中国科学院院士、华大基因研究员
这本书把开源、反商业化、保护弱者、自由、独立、好奇的黑客精神表现得淋漓精致。从开源的设计、廉价的设备、极富创意的检测方法、巧妙的构思、到惊为天人的生物积木工具等等都让人觉得阅读畅快无比。
像生物积木这样的技术如果普及,那么该是多么美妙,以后设计一个新的物种就和你用手机玩游戏一样简单。给自己检测各种疾病保证健康、为最新的流行病制备疫苗保护家人安全、给儿子制作一个发光的小狗做宠物、修补自己受损的基因避免过早去世、甚至只是为了做一顿世界上从来没有过的新奇食物等等都不再是梦想!
——吴凡 国内早期生物黑客
这是一本非常有趣的书,以至于读完后我迫不及待地想要推荐给朋友们。我在大学的专业是生物技术,但在那个时候从来没有喜欢上这门学科,反而一头扎入了IT技术领域。直到最近几年当我静下心来回顾时,我才隐约领悟到生物技术和IT技术之间其实有很多理念相通之处:对事物本质的探寻,相信群体智慧的力量,期待用自己的力量去改变一些东西……生物黑客和计算机黑客之间也有很多血脉相通的地方,开源运动和黑客精神已经彻底改变了这个世界,现在,生物黑客们正在用相似的理念准备改变这个世界,你相信这种可能性么?至少在这个问题上我是乐观的。
——冯大辉 丁香园 CTO
他对生物黑客们的精彩描述揭示了这个时代的重要矛盾:我们对掌控生命的力量的向往和恐惧。
——卡尔•齐默(Carl Zimmer)著名科普作家,《演化》作者

媒体推荐
想要掌握这个充满争议的新领域,本书是一个可靠的切入点;并从根本上展示出:生物黑客作为研究科学的有趣手段,正如科学是研究生命的有趣手段。
——《新科学家》(New Scientist)

作者简介
作者:(美国)马库斯•乌尔森 译者:肖梦

马库斯•乌尔森(Marcus Wohlsen),先后毕业于哈佛大学和加州伯克利大学。现为《连线》杂志记者,专注技术类报道。
肖梦,复旦大学生物系毕业。爱好科普、科幻和翻译。

目录
Part 1黑客/开源
Chapter 1在厨房里检测家族遗传病
Chapter 2外行人也能生物创新
Chapter 3第3章他们也是黑客
Chapter 检测三聚氰胺的科学素养
Chapter 5在野外诊断传染病
Chapter 6仪器也开源
Chapter 7农业是黑客的巅峰之作
Chapter 8让人类开源
Chapter 9实验必然有风险
Chapter 10癌症厨房研究院
Part 2读取/编写
Chapter 11你的DNA到底是什么意思
Chapter 12生命可以编写
Part 3安全/风险
Chapter 13事关人命,非常严肃
Chapter 14面对危险,万分谨慎
Part 4生命/科学

序言
“黑客精神”赞
杨焕明
中国科学院院士
华大基因研究员
科学是基于对自然现象的观察,对自然规律的探索和发现。科学发现是人类创新和社会发展的原始动力。
在一些国家,科学的创新主要有赖于公办或私立研究机构的专业科研人员这一主力军。但也有那么一群对自然有着“天生”的好奇,对科学有着执着追求的非专业人士、业余发明家,正是这些“精力过剩”的年青人组成的“科学别动队”,他们也许史来即有,也许新近才有,不过现在人们称之为“黑客”。本书介绍的是就是其中的一支——“生物黑客”。我对此书的推荐,首先是基于此书对“科学黑客”精神的肯定。
科学“黑客”要鼓励
也许可以说,我们号召创新,呼吁创新,正是由于我们目前的创新不尽人意。即使在发达国家,人们也在抱怨专业的研究者们为体制、文化、经费及奖惩等非科学因素的压力而疲于奔命,以至于出现不少“人不能尽其才,物不能尽其用”的尴尬现状,创新动力愈发变弱,创新灵感未见增长。然而此书中的一群“黑客”们,犹如空中的新星,为科学的发现与创新带来了新的希望。
这些年青黑客的激情,也许是出自于他们的好奇或非意识的冲动,也许是代表一种人类天生的追求和执着,也许,这是一种积极的尝试:将自我人生价值的实现、社会责任的承担与历史使命进行最佳结合。
这算不上是什么新奇的怪物。正如本书中所给出的那些家喻户晓的例子:史蒂夫•乔布斯在车库捣鼓电脑并创造了一个全新的时代;伯耶利与罗伯特•斯万森依靠重组DNA技术创立了基因泰克公司,对人类健康贡献巨大。他们都是不循规蹈矩,敢于大胆尝试非专业探索的先驱,是他们各自时代的“黑客”代表。
几个月前,应儿子的邀请,我“顺路”赶了几百公里去陪他看了一个国家的完全由志愿者组成的“Makers Fair”,大概可译为“发明者大排档”吧。这是由志愿者们在网上发起的活动,“摆摊者”是那些来自“小公司”、“微公司”以及“个体户”的发明家,而“顾客”或“游客”熙熙攘攘,拥挤不堪,他们大多是大牌公司、中小企业的老总和工程师,专业人员、学生,还有带着孩子的父母。展销的产品五花八门,包罗万象。我儿子的业余“创新公司”(每人收约相当于人民币300元的入会费),展出的是新一代的“脑电图”,能随人思考问题的不同而出现不同的讯号;还兜售一种叫做“电池寿命延长器”的小玩意,约50元人民币一个。不言而喻,“黑客”是这些活动的主力。而“武器黑客”居然展出全自动机枪瞄准器,紧随“目标”并自动跟踪;而“生物黑客”演示了在厨房里提取DNA的“试剂盒”,除了“裂解液”外,所有试剂都取自厨房。这样的活动,对于那个国家的创新机制和“软实力”,发明应用的转化机制,培养年青人的创新热情,提高全民科学素质等,无疑具有重要的意义。
遗憾的是,我儿子也告诉我,有人在中国尝试过,但不是那么成功。也许原因不只是没有这样的人群,而是我们类似这样的活动都是只是学校组织的,并没有政府权威机构颁发的、有利于升大学的奖项。
现在中国的家长很不容易——在孩子的身上寄托着他们自己一生未遂的追求与理想。我想,一方面,我们的孩子已不堪重负,几乎已经没有多余的时间;另一方面,也许我们的孩子仍有过剩精力无处释放。君不见,多少孩子有足够的时间去赶时髦、追明星、穿名牌,玩网游!我们为什么不引导、不鼓励、不支持他们去做那样的“科学黑客”,让他们发泄他们过剩的精力,去享受发现和创造的乐趣呢?
一个民族的希望在创新,创新的希望在青年。“科学黑客”不需要纳税人掏钱,不需要“同行评议”。他们的研究过程完全自主,他们的创新结果由实践来检验,由市场来评价。从这个角度来说,也许此书所宣扬的“科学黑客”,至少其“精神”是值得鼓励的。
生物“黑客”要严谨
中国能不能接受和容许“黑客”,将决定于决策者的远见和胆略,或许是负责任的利弊权衡。
科学的目的是提高全人类的能力。在这个意义上,科学的本质是最伦理的。当然,不能否认的是,那些混迹于人群、不耻为人类的人干坏事的能力也得到了提高。君不见,每一高技术的出现,在给我们带来种种好处的同时,也带来了件件“高技术犯罪”。有人把它简单地归咎于科学的“双刃剑”性质。谁也不能保证,对“黑客”的开放,会不会带来“新技术犯罪”(也许可以保证:会)。正如有黑客(Hacker),就有骇客(Cracker),都掌握了高技术,但是骇客们对网络的干扰,已经给我们制造了天大的麻烦。
生命科学和生物技术又使这一讨论更加复杂。生命科学和生物技术与其他学科和技术最大的不同,是人类既是研究的主体(研究者),同时又是研究的客体(研究对象)。由于生命规律的统一性、生命物质的同一性、生命进化的连续性、生命活动的相似性、生物技术的通用性,今天对大肠杆菌的研究所建立的技术,明天就可以用于大象,后天就有可能累及大家。而生物材料、设备和试剂的获得,生物实验室的建立和隐蔽,实验的基础知识和操作,都比任何别的实验“车间”和研究项目容易得多。“能烧好菜的都能做好实验”,大概用于生物实验较为确切。“生物黑客”的推广,也许如燎原烈火,比任何其他行业的“黑客”容易得多。也许,“生物黑客”早已悄然来到我们身边。
这就是我们在讨论“生物黑客”时不得不与大家,也包括那些已差不多成为“黑客”和将来可能的“黑客”,认真地讨论的问题:生物防护(防范“坏人”蓄意干的坏事,如生物恐怖袭击)、生物安全(指“好人”无意做的坏事,对工作人员和大众、实验室和环境的短期和长期的影响)和生命伦理(是指根据道德价值和原则对生命科学和卫生保健领域内的人类行为进行系统研究),还有科学道德(科研工作者的不端行为)等等。
当前社会,各个行业造假成风(与生物技术有关的药物、食物更甚,像近几年屡见报端的三聚氰胺、毒大米、苏丹红、瘦肉精、地沟油、皮革奶等)。不端的科研行为盛行,科学界各种丑闻不断。人们的担心不是没有道理:公立研究单位,尚且如此,“生物黑客”是不是也会产出一个让我们每天喷嚏不断的新病毒,或是大规模杀伤的生物武器呢?
正因为这样,我们在鼓励、支持“黑客”精神的同时,也愿与他们一道来讨论生物防护、生物安全和生命伦理,还有科学道德、道德自律的重要问题。我们希望现在和将来的“生物黑客”在与我们分享开放“黑客”好处的同时,也与我们一道来分担开放“生物黑客”的忧虑,使决策者和全社会为之放心。
我们也许有必要讨论有关是否需要和如何进行对“黑客”的“实验室资质认定”、“实验室安全条例”、“实验室采购批准”、“生物资源收集许可”、“实验室操作规范”、“实验人员注册管理”等等进行审查,也有义务去组织相应的IRB(伦理审查委员会)对相关过程进行有效的监督和管理。诸如此些内容都应是我们所需考虑的,但是显然不能照搬专业研究机构那一套。不然的话,“黑客”已不是“黑客”,更失去了“黑客精神”。我所担心的另一个问题是,在这一“新事物”问世之前,就危言耸听描述它的危险性,视之为洪水猛兽,可能会将之扼杀在摇篮之中。特别是那些在大众还没有足够了解之前就有意无意进行的过分宣传,只能引发负面反应。科学并不是要锁住一切危险,而且是要驯服危险为人类所用。
科普“黑客”的普遍
我们需要科普──对大众的科学普及教育。
科普是提高国民科学水平的需要。一个国家的科学水平,不应只由专家和专业研究人员来代表,大众对科学的正确理解与积极参与也是其中极其重要的一环。这个道理,正如美国的法制程度,不仅取决于那些专业的立法者、律师的水平,也会在那些随机选自各行各业的“陪审团”成员的身上得到体现一样。
科普又是改善科技工作者与大众的关系的需要。如果说我们的科学创新正呈危机,那么我们社会对待科学的态度更受令人担忧。且其恶果已进步呈现:一是在西方一些国家“不再要科学”或“反科学”的潮流影响下,我们社会对新科学新技术的接受程度已发现很大的趋于负面的改变;二是客观上一些科研人员的“不端行为”所造成的负面影响,我们社会对科研人员的态度也发生了很大变化。民众对科研人员的印象已从社会“精英”转变为“另类”,从社会“贡献者”变成为“风险制造者”。
这一问题的出现,首先是缘于科技工作者与公众的交流越来越少。他们干什么都可以,就是不要干科普。一旦出现在科普讲坛上,不管是在报刊上还是屏幕上,就被自己的同行批评为“不务正业”、“不踏实工作”。热心于科普的科研工作者日渐减少,打着科学或科普招牌卖狗肉的东西到处泛滥,“伪科学”、“反科学”的东西充斥大报小报,和大街小巷的屏幕。当然,大多数科技工作者是由于疲于奔命而没有时间。既然这样,为什么不能发挥“科普黑客”的积极性呢?
翻译“黑客”要精准
写文章难,写科普文章更难,要写又有科学、又为大众喜闻乐见的科普文章更是难上加难,也不是一天两天就能逼出来的。我赞成这一建议:不妨引进、翻译国外的优秀科普书籍。一方面,是因为总体说来引进量太少;另一方面,是由于粗糙的译著泛滥。如某个专业出版社所谓的那些专业人员所翻译出的一位科学巨匠的科学译著,竟把“germ plasma”(原意为育种的“种质”) 译成“细菌血浆”。这不仅是译者的不认真,更暴露了出版者的水平和责任心。
翻译不仅是语言的转换,更是字句背后知识的准确传达。我真心希望能有更多的科普译著问世,也正因为这样,在我们避免不负责任严重误导的译作的同时,更需鼓励那些对科学传播工作有热情热心的非专业人员的加入。译者往往是一本书的首个读者,非专业译者对书的特殊触觉也许能从另外一个角度,更为有效地向普通读者传达科学概念。
当然,从翻译的三大要求“信,雅,达”来衡量这本书译者的专业水平和翻译技巧,总体说来还是可圈可点的。译著的热情及求“信”求真的态度,也溢于全书。然而,翻译是无止境的,但愿译者们能将此项工作做得更好。毕竟,科普书翻译水平的提高,某种程度上也能促使大众科学水平的提高,这有赖于大家共同的努力。
在如今这个科普译作仍处于“小众”市场的时代,我们是否也可以期待更多的“翻译黑客”呢?
是为序。

将一个新生命带入世间永远都需要强大信念的力量。无论何时何地,父母始终需要坚信,未来会给自己的孩子带来更好的生活,至少不会更差。而现在,是个生儿育女颇为尴尬的时代。这个时代有很多让人悲观的因素,不知道父母是不是也能找到同样多的原因相信,未来孩子们会过上更高品质的生活。在人们的情感天平上,技术发展的希望和隐患其实势均力敌。
几年前,《经济学人》杂志在封面文章中报道了RNA科学研究中的一些微小的前沿进展。在中学的生物课堂中,我学到DNA可以编码遗传信息,而RNA可以把这些信息传送到细胞里的一些特殊位置,在这里,遗传信息可以被翻译成组成我们身体结构的基本物质——蛋白质。然而这篇文章里提到,科学家们对RNA的最新了解包涵了“生物学大爆炸”理论。按照这篇文章的说法,生物学在本世纪的重要性堪比上世纪的核物理学。
这种诱人标题确实能有效推销杂志,但这篇文章并没有足够的说服力,来让我相信RNA科学的进展能与分裂原子的技术相媲美。但随着对这门学科的了解逐步深入,我开始认同这篇文章里更宽泛的一个论断:生物学,尤其是分子生物学,将是我们这个时代最耀眼的一门科学。随着我对这门学科更加关注,我发现这个领域到处都潜伏着变革的生机。比如,可以长成任何组织的干细胞、能在几周内破译一个人的全部DNA中的约30亿条碱基对序列的测序手段、对疾病的基因根源的深刻了解、利用转基因手段孕育自然界没有的新生命。
我惊异于这个领域还有多少新知等待我们去学习,未知的东西可能远比研究者能做的和已知的要多。关于生物的基本单位——细胞——的复杂性的每一个新进展,都让我们瞥见生物体更复杂的一面,除非触及已知知识的边界,科学家们才能意识到这种复杂性的存在。比如,调控遗传密码在全身表达的复杂信号通路、蛋白质精细的折叠模式、控制基因表达与基因沉默的微妙机制、癌细胞那种令人抓狂的飘忽——从进化上看来简直像自杀机器一样。生物学家面前有很多扇门,等着他们去打开。20世纪,人们忙于探索苍穹以及地球以外的世界。21世纪,我们转而向自身进发,了解生命及其复杂的秘密。也许我们并不能发现生物界的大爆炸理论,但一些勇猛的开拓者们可能会带领我们进行生物技术领域的登月之旅。
登月的类比也许并不准确,2003年人类基因组计划的完成标志着人类在生物领域迈出了巨大的一步。可能当人类首次将两种不同生物的基因拼接在一起时,我们便已经获此殊荣,那时尼尔•阿姆斯特朗在月球迈出一小步也不过四年时间。也许,基因剪接技术与内燃机的发明具有同等重大的意义,而人类基因组计划的重要性则可以与莱特兄弟首次试飞相提并论。20世纪航空航天技术实现了从基蒂霍克 到宇宙空间站的跨越,如果本世纪生物学也能够以此速度发展,那么一百年后,生命科学将会焕然一新。
在我动笔写这本书的不久前,我参与了所有基因工程实验中风险最大的一项——成为一名父亲。当生命本身已经成了一个并不稳定的范畴,将新生命带入这个世界会让你产生一种奇怪的焦虑感。为人父母的都怕不可知的未来。不过,十几年前,怀疑自己儿子的遗传基因是不是被做了手脚仍然像是一种科幻妄想。靠谱的科学家不会说,生物工程师很快就能将马的基因转到人体内,好让人跑得更快,或者把鱼的基因转到人体内,好让我们能在水下呼吸。不过,这种漫画式的天马行空里也蕴藏着成为现实的可信性。“转基因人类”这个概念即便并不可信,至少也是可以理解的。鼓捣我们的遗传信息这种事情,感觉并不像是个基础科学问题,而是工程学问题。科学家们能描绘出如何实现的粗糙草图,不过具体的细节操作,他们就需要继续摸索了。
尽管我们一时还意识不到,但试图描绘完整的遗传蓝图的史诗般的探索已经在进行中,并将会改变我儿子和他这一代人的生活。他们将是基因图谱绘制完成后出生的第一代人。在理解图谱上基因的意义和功能上所作出的任何努力,都标志着我们又进一步了解了特定的自我。同时,每一个发现也意味着,我们在改造自身的道路上迈进了一步,改造之法必然会同时掀起希望和恐惧。我想去了解我儿子的未来会是什么样子。这本书的主题就是探讨未来的样子,以及通往未来的指路人。

文摘
版权页:

想当厨子的生物学家是个好黑客

帕特森也有自己的展台,她在展台边,为戴着紫色手套的志愿者们演示她独创的实验。她打算用几种简单材料(基本都是家里能找到的)来提取发酵酸奶用的细菌中的质粒。质粒一般是指细菌中的环状DNA,它们独立于细胞中的拟核而存在。拟核DNA是细胞复制必不可少的,而质粒可以自行复制,细菌的生存也不依赖质粒。不过细菌之间可以交换质粒,这使它成为遗传工程操作中的理想工具,遗传工程科学家可以借此将一种细胞里的基因插入另一种细胞中。帕特森把质粒称为遗传工程中的苦力。20世纪70年代,人类首次实现了基因剪接,自此质粒就成为生物间细胞转移DNA片段的最有力的工具。第一次基因剪接实验中使用的质粒来自于大肠杆菌,它在之后的生物技术中也常被用作受体菌。
即使不考虑大肠杆菌可能致命,它生命力也不够顽强,不能拿来做厨房生物实验。这也是帕特森想用厨房常见的细菌来进行实验的原因。酸奶是一种变质的乳制品,不过却出奇的美味。人类食用酸奶的历史已经有上千年了。同时,人们也在不知不觉中把酸奶里的乳酸菌吞下肚里。与大肠杆菌相比,乳酸菌更易存活而且存活时间更久。帕特森同时指出,乳酸菌还有一个优点——很好买到。生物朋克永远乐于用那些超市里买到的材料做实验。
帕特森用微量就能移液管从“棕牛”(Brown Cow)牌黄桃味酸奶的盒子里吸取了一点挂在顶上的液体,将其接种到装有脱脂牛奶的小试管里。这个过程其实就像刚才说的这样:即将富含细菌的液体注射到牛奶中,细菌利用牛奶里的糖生长繁殖。同时,帕特森也指出,如果你想自己做酸奶,第一步也是这样。但是满桌的瓶子和工具显然能告诉我们,她要做的可不是制作酸奶这么简单。
脱脂牛奶旁边放着一瓶“艾维克利”(Everclear)牌酒精、盐、纸巾和多效隐形眼镜清洗液。桌子上还有一台上网本、量杯、勺子、保鲜膜、酸奶、9个小烧杯、一台小型离心机、一个敞开式凝胶电泳盒以及一个电子天平,这个你从任何一家卖水烟枪和烟卷纸的商店都能买到。桌子下面有一个小冰箱,桌子上放着几副紫色手套。不过帕特森说:“我们的安全设施有点少,这让我很担心。”她也没有实验需要的维持无菌环境的设备,即便是乳酸菌,也需要这些设备才能在严苛的桌面实验中存活下来。为了弥补这一缺陷,她指示一个志愿者去大厅的另一头那边的FBI招募展位,那里特工们在派发纪念品和消毒液,好吸引生物极客们加入生物防御项目。笔形的小瓶子上面写着:今天FBI的大门向你敞开。

内容简介
《想当厨子的生物学家是个好黑客》内容简介:比尔•盖茨对《连线》杂志说,如果他还是个少年,他就会做生物黑客了。“如果你想用伟大的方式改变世界,就从生物分子开始吧。”这里是生命科学领域的比尔•盖茨和乔布斯的故事。
20世纪,IT技术重塑了人类的日常生活。21世纪,轮到生物技术了。
既然DNA也是程序,也可以编码和解码,既然人体就跟电脑一样可以通过程序控制,那么,生物界的程序员们就是改变人类衣食住行面貌的人。生物黑客们正在通过DIY改造世界,你呢?了解自己,还有什么比DNA更本质呢?
黑客精神:独立、开源、保护弱者、保持好奇、反对霸权
行动:他们试图用更廉价和实用的生物技术来改变自己的生活:在厨房里检测家族遗传疾病,自己制作三聚氰胺检测工具,制作更方便廉价的传染病疫苗,把果蔬净化机改装成离心机,发明世界上最小的上热循环仪,用微生物净化水的方法来清理胆固醇,开拓个人定制的癌症攻克方案。
信念:个人有权利知晓自己的遗传学信息,个人力量可以避免大公司大机构的官僚和冗繁,生物科学的成果应该送到最需要它们的人手上,生命可以设计,每个人都可以成为生物黑客。

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