这是一本详细论述生命科学的基本原理的杰出著作，全景展示了分子生物学的历史沿革和未来发展方向。更重要的是，读者可以从中了解当今科学跨学科的融合：物理、化学、生物学以及天文学之间密不可分的关系。

21世纪，是生命科学大发展的时代，下一次科技产业革命必将发生在生命科学领域！人类正在经历一个重大转折点，本书讲述的就是“奇点”到来之时DNA信息和计算机如何有机结合的有趣故事，不但震撼力十足，也极具说服力。人类进化一旦经过“奇点”，生命、社会以及我们关心的一切，都可能有令人震惊的事情发生。

中国科学院北京基因组研究所研究员、中国科学院精准基因组医学重点实验室主任曾长青、著名科幻小说作家 畅销书《三体》作者刘慈欣，果壳网、在行创始人姬十三，中国科学院大学人文学院科学传播教授李大光，“社会生物学之父”爱德华·威尔逊，奇点大学校长 《人工智能的未来》作者，雷·库兹韦尔 畅销书《从0到1》作者彼得·蒂尔联袂推荐

湛庐文化出品。

名人推荐

克雷格·文特尔（J Craig Venter），发明了先进的“霰弹测序法”，创造了第一个真正合成意义的人造生命。从人类基因组测序的先驱之一，到合成生命第一人，在他那一系列几乎令人眼花缭乱有些甚至是跨领域的不懈探索和巨大成就中，领军其中任何一项就是了不起的科学家了。他一次次特立独行的壮举让他有了“测序狂人”“科学狂人”的雅号。《生命的未来》这本书又把我们引至激动人心的合成生物学前沿。

--曾长青 中国科学院北京基因组研究所研究员 中国科学院精准基因组医学重点实验室主任

薛定谔的《生命是什么》影响了一代又一代生物学家，并开启了生物学新时代。克雷格·文特尔追随薛定谔的脚步，在破译生命密码方面更进一步，他创造的第一个“人造细胞”震惊了世界！我希望，对生命奥秘的探索，既能造福人类，又能帮助我们探知无边的宇宙。

--刘慈欣 著名科幻小说作家 畅销书《三体》作者

孩子都会拆闹钟，但只有能拼回去的时候才算真正理解了它的运作原理。人类拆开生命已经有漫长的历史，但文特尔也许将是第一个把它拼回去的人！

--姬十三 果壳网、在行创始人

第一次“结识”克雷格·文特尔是在大约10年前的法国戴高乐机场。《时代周刊》的封面人物似乎在对视着上帝，标题是《玩弄上帝？》。从那时起，我开始追踪这个争议最 大、也最 具传奇色彩的科学家 ，他的新书《生命的未来》详细论述了生命科学的基本原理，更重要的是，读者可以了解当今科学跨学科的融合：物理、化学、生物学以及天文学之间密不可分的关系。看完后，你一定会想：如果文特尔有一天获得诺贝尔奖，会是哪个领域的呢？

--李大光 中国科学院大学人文学院科学传播教授 国际科学素养促进中心中国研究中心主任

克雷格·文特尔是一位出类拔萃的科学家，他的《生命的未来》不但清晰地勾画了分子生物学的发展史，也展示了他和他的团队在 “合成生命”领域的卓越成就。这是继詹姆斯·沃森的《双螺旋》之后，生物学领域的又一部杰作！

--爱德华·威尔逊 哈佛大学教授， “社会生物学”之父 “普利策奖”获奖图书《论人性》《蚂蚁》作者

人类正在经历一个重大转折点，因为克雷格·文特尔根据计算机设计的合成DNA创造出了新生命！《生命的未来》这本书讲述的就是“奇点”到来之时DNA信息和计算机如何有机结合的有趣故事，不但震撼力十足，也极具说服力。人类进化一旦经过“奇点”，生命、社会以及我们关心的一切，都可能有令人震惊的事情发生。

--雷·库兹韦尔 奇点大学校长， 谷歌公司工程总监 《人工智能的未来》《奇点临近》作者

下一次科技产业革命将发生在生命科学领域。

--彼得·蒂尔 畅销书《从0到1》作者

媒体推荐

克雷格·文特尔（J Craig Venter），发明了先进的“霰弹测序法”，创造了真正合成意义的人造生命。从人类基因组测序的先驱之一，到合成生命，在他那一系列几乎令人眼花缭乱有些甚至是跨领域的不懈探索和巨大成就中，领军其中任何一项就是了不起的科学家了。他一次次特立独行的壮举让他有了“测序狂人”“科学狂人”的雅号。《生命的未来》这本书又把我们引至激动人心的合成生物学前沿。

——曾长青

中国科学院北京基因组研究所研究员

中国科学院精准基因组医学重点实验室主任

薛定谔的《生命是什么》影响了一代又一代生物学家，并开启了生物学新时代。克雷格·文特尔追随薛定谔的脚步，在破译生命密码方面更进一步，他创造的“人造细胞”震惊了世界！我希望，对生命奥秘的探索，既能造福人类，又能帮助我们探知无边的宇宙。

——刘慈欣

著名科幻小说作家 畅销书《三体》作者

孩子都会拆闹钟，但只有能拼回去的时候才算真正理解了它的运作原理。人类拆开生命已经有漫长的历史，但文特尔也许将是把它拼回去的人！

——姬十三

果壳网、在行创始人

初次“结识”克雷格·文特尔是在大约10年前的法国戴高乐机场。《时代周刊》的封面人物似乎在对视着上帝，标题是《玩弄上帝？》。从那时起，我开始追踪这个争议大、也是具有传奇色彩的科学家 ，他的新书《生命的未来》详细论述了生命科学的基本原理，更重要的是，读者可以了解当今科学跨学科的融合：物理、化学、生物学以及天文学之间密不可分的关系。看完后，你一定会想：如果文特尔有一天获得诺贝尔奖，会是哪个领域的呢？

——李大光

中国科学院大学人文学院科学传播教授

国际科学素养促进中心中国研究中心主任

克雷格·文特尔是一位出类拔萃的科学家，他的《生命的未来》不但清晰地勾画了分子生物学的发展史，也展示了他和他的团队在 “合成生命”领域的卓越成就。这是继詹姆斯·沃森的《双螺旋》之后，生物学领域的又一部杰作！

——爱德华·威尔逊

哈佛大学教授，

“社会生物学”之父

“普利策奖”获奖图书《论人性》《蚂蚁》作者

人类正在经历一个重大转折点，因为克雷格·文特尔根据计算机设计的合成DNA创造出了新生命！《生命的未来》这本书讲述的就是“奇点”到来之时DNA信息和计算机如何有机结合的有趣故事，不但震撼力十足，也极具说服力。人类进化一旦经过“奇点”，生命、社会以及我们关心的一切，都可能有令人震惊的事情发生。

——雷·库兹韦尔

奇点大学校长，

谷歌公司工程总监

《人工智能的未来》《奇点临近》作者

下一次科技产业革命将发生在生命科学领域。

——彼得·蒂尔

畅销书《从0到1》作者

作者简介

【美】克雷格·文特尔

“人造生命之父”，基因测序领域的“科学狂人”。

1946年出生于美国，加州大学圣迭戈分校生理学和药理学博士。

1990年参与到总投资30亿美元的“人类基因组计划”的研究中，但中途退出，1998年创立“赛莱拉公司”，一人单挑6国科学家，仅用两年时间就完成了人类基因组序列的测定。

“文特尔研究所”创始人，2003年合成噬菌体phi X174的DNA，2008年合成生殖支原体的基因组，2010年5月合成了包含110万个碱基对的丝状支原体基因组，然后将其移植到山羊支原体细胞中，创造了第一个“人造细胞”。

美国国家科学奖获得者，2007-2008年，连续两年入选《时代周刊》“全球最 具影响力100人”榜单。2013年，被《前景》杂志评选为“最 伟大思想家”。

目录

前言我的“薛定谔演讲”

引言合成生命时代向我们走来／001

第一部分生命是什么

01“合成生命”是可能的吗？／013

合成尿素，一个对神秘生命力说“不”的故事

形形色色的“活力论”

冯·诺依曼的“细胞自动机”

合成生命时代的到来

02数字生命的曙光／037

遗传物质：蛋白质，还是DNA？

分子生物学的兴起

蛋白质：生命的硬件

布朗运动：生命的驱动力

第二部分生命的合成

03解码生命，从基因测序开始／067

桑格测序法

全基因组霰弹测序法

最小基因集

新挑战：完整基因组的合成

04噬菌体phiX174的合成／087

科恩伯格，探索生命奥秘的先锋

精度，合成基因组的关键

大功告成：第一个合成传染性病毒phiX174诞生

伦理问题

05第一个基因组的合成／113

目标：合成582970个碱基对

准备高精度的DNA序列数据

合成基因组的组装

重大突破：第一个合成支原体诞生

06把一个物种转变为另一个物种／131

历史上的细胞核移植

基因组移植：从丝状支原体到山羊支原体

蓝色菌落，移植成功的重要标志

“不可能完成的任务”：改变物种！

07第一个人造细胞的诞生／149

无法绕过的两个难题

甲基化，合成基因组移植的关键

生死之间：一个碱基对的对错

奇迹出现：第一个有生命的合成细胞

第三部分生命的未来

08“合成生命”究竟意味着什么？／171

什么叫“合成生命”

有个“通用受体细胞”就好了

新探索：细胞间的合作

09设计生命／187

生命的计算机建模

iGEM大赛

安全与伦理

10造福人类的“生命瞬间转移”／213

瞬间转移，人类永恒的梦想

快速提供疫苗

快速提供噬菌体

结语只需4.3分钟传回基因信息，我们就能重造火星人／237

译者后记／249

序言

我的“薛定谔演讲”

2012年7月12日，我应圣三一学院的邀请到都柏林发表演讲，这次演讲时值著名物理学家、诺贝尔奖得主薛定谔初次发表他的《生命是什么》系列演讲整整70年之后。主办者要求我再次论述薛定谔当初提出的伟大主题，并且希望我在现代科学的基础上，就有关“生命的定义”这一深奥的问题提 出新的洞见和答案。显而易见，对于这个问题，几乎每个人都非常有兴趣，个中原因可谓不言自明。我本人也不例外，不过我还有一些个人的原因。我 年轻时曾在越南当过医护兵，在那个时候，我无比惊异地发现，“有生命的”与“无生命的”两者之间的区别竟是如此的微妙:一张小小的纸巾就能把活着的、有呼吸的人与死人区分出来;甚至在良好的医疗护理下，存活下去的可能性也仍然部分依赖于病人积极向上的思想和乐观开朗的心态。这就证明，高度的复杂性源于活细胞的组合。

在一个美好的星期四晚上，时间是下午4 :30，得益于数十年来分子生物学的发展，我终于走上了薛定谔曾经站过的那个讲台。像他一样，我也是在爱尔兰总统面前发表演讲的。唯一不同的是，现在这个礼堂已经成了圣三一学院的考试大厅，但是讲台仍然是那个无与伦比的讲台。在巨大的枝形吊灯的照射下，站在威廉 · 莫利纽兹(William Molyneux)和乔纳森· 斯威夫特(Jonathan Swift)等人的肖像画下面，我注视着讲台下400位听众，所有人的脸上都浮现出翘首以待的表情;数不尽的式样各异的摄像机闪耀着令人眩目的亮光。当然，我还知道，与薛定谔当初发表演讲时不一样的是，我这 个演讲将会被录音、被现场实况转播、被写进博客，还将会在Twitter上被大量推送，尽管我所要回答的问题，就是我的前辈们已经付出过许多努力试图给出答案的那同一个问题。

在演讲开始后的60分钟时间里，我向听众详细地解释了DNA是如何驱动生物机器运行并最终组成生命的。所有活的细胞都在运行着DNA这个“软件”，它指挥着成千上万个“蛋白质机器人”。自从我们人类第一次搞清楚如何通过对DNA进行排序来解读这个“生命的软件”以来，我们对生命进行数字化操作的历史已经有几十年了。现在，我们可以从计算机数字代码出发，走到另一个方向，即我们能够设计出一种新的生命形式，用化学的方法合成它的DNA，然后用它来“生产制造”出实实在在的生命有机体。这是因为， 我们现在可以对所有的信息进行数字化处理，并且能够将它们以光的速度发 送到任何地方，并且最终能够重组 DNA，再造生命。坐在爱尔兰总统达 ·肯尼(Enda Kenny)旁边的是詹姆斯· 沃森 ，沃森一直自称是我的老牌竞争对手。在我的演讲结束之后，沃森走上讲台，握着我的手，大方地祝贺我发表了“一个非常美妙的演讲”。 《生命的未来》这本书的部分内容就是在圣三一学院演讲的基础上写成的。本书的宗旨是，将我们现在已经取得的令人难以置信的进展描述清楚。自薛定谔发表《生命是什么》系列演讲到现在，才过了70多年，说起来这只不过相当于一个人的生命周期。但是在这段时间里，我们确实已经取得了极大的进展。从薛定谔的“非周期性晶体”(aperiodic crystal)到对遗传密码的正 确理解，再到第一个合成染色体的成功构造，又到制造出第一个人造细胞，从而最终证明DNA就是生命的“软件”，这些伟大成就是建立在过去半个多 世纪以来的各项巨大进展的基础之上的，也是来自世界各地的许多杰出科学家在各自的实验室里不断努力的共同成果。在本书中，我将对分子和合成生物学领域中的进展进行一个综述，一方面是对这个史诗般的事业和成就的致敬，另一方面是对那些为这个伟大事业 做出杰出贡献的无数重要科学家的致谢。当然，我的目的并不是对合成生物学的发展历史做一个全面、完整的描述，而是希望借此阐明，被我们称为“科学”的这项事业，它的力量固然无比巨大，但是它也极其需要所有人齐心协力进行合作。

现在，作为数字化信息的DNA不仅能够在计算机数据库中实现不断的 积累，而且能够通过生物传送器以一种电磁波的 形式以光速或者接近光速进行传输，从而在一个遥远的地方重新创造出蛋白质、病毒和活的细胞，或许这将永远地改变我们对生命的看法。随着这个对生命的全新理解以及我们驾驭生命的能力的逐步扩展，我们有力地敲开了一扇全新的蕴含着无限可能性的大门。这是极其激动人心的。

随着工业化时代接近尾声，我们有幸见证了“生物设计时代”的来临。人类即将进入一个全新的演化阶段。

后记

我在翻译《富足》一书的时候，克雷格·文特尔就给我留下了深刻的印象。现在，《生命的未来》一书终于译完，对文特尔这个奇人、对他的异事，我都有了更深入的了解。

尽管我对生物学界的情况不太了解，但是我还是愿意大胆地猜测一下：文特尔或许是全世界最乐观的生物学家了吧。在本书中，文特尔指出，数字生命时代正在向我们走来j计算机科学与合成生物学的结合，将彻底改变我们这个星球的面貌。不久之后，我们设计出来的细胞和有机体，就能够制造出生物燃料、分解污染物质、生产全新的药物，甚至在地球上重建外星球的生命形式(假设人类能得到外星人的DNA序列)，或者以光速将人类送到外星球上。

文特尔给我打开了一片新天地，让我时时欢喜赞叹!在翻译过程中，我忍不住经常向身边的人转述书中描述的种种奇妙之处。影响所及，连我刚上小学二年级的儿子贾岚晴也整天“蛋白质、氨基酸、DNA”不离口。儿子对这本书充满了期待。其实，我已经翻译过很多本书了，只有这一本，他郑重其事地对我说：“爸爸，出版后，你可要签好名，送我一本!，，这确实是从来没有过的最美妙体验。

因此在这里，请允许我把这本书献给我的儿子贾岚晴。托戴曼迪斯、文特尔等人的福，我现在已经敢于相信，待他长大时，世界应该已经变得更加美好了。

感谢我的妻子傅瑞蓉给我的帮助。她是我所有作品的第一位读者和批评者，总是可以帮助我做出很多改进。感谢儿子贾岚晴，他的成长和进步是我最大的快乐。感谢岳父傅美峰、岳母蒋仁娟两位老人对我儿子的悉心照料。

感谢湛庐文化的策划编辑简学老师对我的信任和帮助。

感谢汪丁丁教授、叶航教授和罗卫东教授的教诲。感谢何永勤、虞伟华、余仲望、鲍玮玮、傅晓燕、傅锐飞、陈叶烽、李欢、傅旭飞、丁玫、何志星、陈贞芳、楼霞、郑文英、商瑜、李晓玲等好友的帮助。

我任职的机构以“跨学科研究中心”为名，我自己也从来不惧惮进入全新的学科领域学习、探索，但是翻译《生命的未来》的经历，仍然算得上是一次智识冒险。这一次，我真