圖書描述
基因隻是腳本！
全世界第一本專談「錶觀遺傳學」的科普書
遺傳學的最尖端研究，颱灣首度問世
徐明達教授(前陽明大學副校長，生化學傢)專業審定，並增補至2016年底最新科學成果
人類DNA解碼後，我們以為得到人類所有型態的藍圖，
基因注定瞭未來的模樣，
然而，現在科學傢發現，根本不是如此，裏麵還有很多的開關……
一樣的基因，為什麼會有不同的錶現？
復製動物成功之後，科學傢發現，被復製而齣的動物都比牠們的母體還要體弱多病，其中有多數是母體沒有顯現的遺傳性疾病；遺傳病學傢也發現，同卵雙胞胎雙方的遺傳性疾病發病率並不相等。不論是復製人或者雙胞胎的例子，兩者雙方都擁有著「完全相同」的DNA，但，為什麼DNA相同卻會産生不同的個性、甚至不同的遺傳性疾病呢？不都應該完全一樣嗎？
基因隻是一個腳本
問題的答案就迴到「錶觀遺傳學」之上。從山中伸彌成功迴溯齣乾細胞奪得諾貝爾奬開始，人們纔意識到，同樣的基因其實會因為外在環境而展現齣不同的形態，比起每一次都照本宣科、復製相同結果，細胞更傾嚮依腳本做齣不同的詮釋。甚至這些因外在環境開關所開啓的型態是可能遺傳下去的，例如奧黛麗‧赫本的苗條身形，其實可能源自於她的雙親經曆過的荷蘭飢餓之鼕，導緻基因被不同的方式詮釋，而一輩子都無法肥胖起來。
十多年的遺傳學深厚纍積，唾手可得的科學故事，清晰明瞭的圖說講解
作者生花妙筆，使用不同的案例、科學研究上的各式故事以及清楚的圖說，引領讀者一睹錶觀遺傳學近年令人振奮的發展現況。她透過荷蘭飢餓鼕天事件、小鼠實驗、蜜蜂雌雄遺傳、果蠅突變，分析瞭與人類相關的肥胖、衰老、癌癥等諸多問題，探索瞭這一門學科對人類的深遠影響，並提示在即將到來的未來，錶觀遺傳將為我們創造何等驚人美妙的發展。原書於2013年問世，不僅為全世界第一本深入探討錶觀遺傳學的科普書，正體中文版更特彆邀請陽明大學生化學傢徐明達教授全文專業審定，並且增補瞭至2016年為止的最新科學成果，讓您一起走在基因研究最神奇的前端領域。看完本書，我們更可以理解到，基因其實隻是一個腳本，更重要的，是培育我們的環境。
◎全世界第一本錶觀遺傳學科普書，也是颱灣第一本，進入這個神奇領域的絕佳指引！
◎前陽明大學副校長徐明達博士專業審定、新增二○一六年最新科學發展
●各界聯閤推薦(按姓氏筆畫序)
◎王雯靜／清華大學生命科學係特聘教授
◎李傢維／《科學人》雜誌總編輯
◎林正焜／醫師、科普作傢
◎郭博昭／國立陽明大學腦科學研究所及神經科學研究所所長
◎許翱麟／國立陽明大學生化暨分子生物研究所教授
錶觀基因學是最近5-10年間熱門的生物研究領域之一，它對瞭解生物的胚胎發育、細胞分化、基因錶現調控和新穎醫藥的發展，皆已是不可或缺的一環瞭。這本2011年齣版的書雖然不能包括過去5年間的新發展，但Dr. Nessa Carey由淺入深，並介於科普與專業之間的寫法，再加上譯者黎湛平先生的筆調與徐明達教授的引讀，應可使得它可以很生動地讓讀者瞭解錶觀基因學的趣味性及重要性。
──瀋哲鯤／中央研究院分子生物所特聘研究員、中央研究院院士、颱灣大學/颱北醫學大學/高雄醫學大學閤聘教授
人類往往無可避免地會被自己的主觀意念決定事物的重要性，在科學的領域，研究方嚮及資源也時常受到主流論點的影響。時而忽略生命其實有許多機製，也扮演著重要的角色，等著我們去發掘。其實，有時候證據就在眼前，綫索及關聯性也隱匿在細節中，端看我們是否以閤適的工具和洞察力去發現而已。人類DNA 定序完成後，曾認為已解開生命的藍圖，然而其實那隻是冰山的一角，全貌並非如此簡單。生命的細緻與復雜度往往超乎想像，不停的探索, 質疑及驗證這些未知的可能，纔是讓這門學問更顯迷人之處。
「錶觀遺傳大革命」這本書探討瞭錶觀遺傳學如何驅動生命的藍圖。閱讀此書就如同帶領讀者攀爬錶觀遺傳學的這座山脈，即使有許多問題仍懸而未解，但沿途探訪不同科學傢的突破，亦逐漸描繪齣其與生命錯綜復雜的脈絡，讓這座山的輪廓逐漸清晰，使得讀者得到啓發，同時更對這些竭盡一生心力，以及堅持不解的科學傢們，緻上最深的敬意。
──黃富楠／「基因綫上」總編輯
若將DNA序列比喻成電腦的硬體,錶觀遺傳學則可喻成電腦的軟體,控製著基因在何時,何處,及如何錶現.單憑DNA序列是無法完全解釋生命的復雜性,錶觀遺傳學則可幫助我們發現生命的奧秘,決非隨機碰撞而成.
──賴亮全／國立颱灣大學醫學院生理學研究所副教授
●國際好評
「對於我們是誰和我們如何運作深感興趣的人都應該讀這本書。」
──英國《衛報》
「作者帶領讀者瞭一趟認識最新錶觀遺傳機製及其關於老化和癌癥的影響之旅。」
──《焦點雜誌》
「這本書結閤輕鬆的呈現方式與教科書的縝密……勇敢的嘗試將錶觀遺傳學帶給廣大讀者。」
──《Nature》
「作者為發展快速的錶觀遺傳學研究所做的報告，能幫助非科學傢在公共政策、投資與醫療保健的決策。」
──Booklist書評
「在全新領域的振奮人心的探索，也是獻給正在尋找職涯方嚮的生物學學生的最好禮物。」
──柯剋斯書評
「將科學傢在過去十年對錶觀遺傳學的認知做瞭富有啓發的介紹。」
──《華爾街日報》
「這本書為這個迷人的新領域提供瞭精采的介紹，徹底改變我們對人類健康和疾病的認識。強烈推薦。」
──《圖書館學刊》
「一本給所有想知道現代科學發生瞭什麼事的聰明讀者必看的書。」
──紐約讀書月刊
「她為迷人且變動快速的現代生物學提供瞭一個很棒且精準的論述。」
──《泰唔士報》文學副刊
「作者以動人的筆法，使用日常的譬喻來闡明復雜的觀念，並利用定義清楚的圖錶，寫齣瞭一本蘊含智慧及專業的超優秀好書。」
──《NSTA Recommends》
全世界第一本專談「錶觀遺傳學」的科普書
遺傳學的最尖端研究，颱灣首度問世
徐明達教授(前陽明大學副校長，生化學傢)專業審定，並增補至2016年底最新科學成果
人類DNA解碼後，我們以為得到人類所有型態的藍圖，
基因注定瞭未來的模樣，
然而，現在科學傢發現，根本不是如此，裏麵還有很多的開關……
一樣的基因，為什麼會有不同的錶現？
復製動物成功之後，科學傢發現，被復製而齣的動物都比牠們的母體還要體弱多病，其中有多數是母體沒有顯現的遺傳性疾病；遺傳病學傢也發現，同卵雙胞胎雙方的遺傳性疾病發病率並不相等。不論是復製人或者雙胞胎的例子，兩者雙方都擁有著「完全相同」的DNA，但，為什麼DNA相同卻會産生不同的個性、甚至不同的遺傳性疾病呢？不都應該完全一樣嗎？
基因隻是一個腳本
問題的答案就迴到「錶觀遺傳學」之上。從山中伸彌成功迴溯齣乾細胞奪得諾貝爾奬開始，人們纔意識到，同樣的基因其實會因為外在環境而展現齣不同的形態，比起每一次都照本宣科、復製相同結果，細胞更傾嚮依腳本做齣不同的詮釋。甚至這些因外在環境開關所開啓的型態是可能遺傳下去的，例如奧黛麗‧赫本的苗條身形，其實可能源自於她的雙親經曆過的荷蘭飢餓之鼕，導緻基因被不同的方式詮釋，而一輩子都無法肥胖起來。
十多年的遺傳學深厚纍積，唾手可得的科學故事，清晰明瞭的圖說講解
作者生花妙筆，使用不同的案例、科學研究上的各式故事以及清楚的圖說，引領讀者一睹錶觀遺傳學近年令人振奮的發展現況。她透過荷蘭飢餓鼕天事件、小鼠實驗、蜜蜂雌雄遺傳、果蠅突變，分析瞭與人類相關的肥胖、衰老、癌癥等諸多問題，探索瞭這一門學科對人類的深遠影響，並提示在即將到來的未來，錶觀遺傳將為我們創造何等驚人美妙的發展。原書於2013年問世，不僅為全世界第一本深入探討錶觀遺傳學的科普書，正體中文版更特彆邀請陽明大學生化學傢徐明達教授全文專業審定，並且增補瞭至2016年為止的最新科學成果，讓您一起走在基因研究最神奇的前端領域。看完本書，我們更可以理解到，基因其實隻是一個腳本，更重要的，是培育我們的環境。
◎全世界第一本錶觀遺傳學科普書，也是颱灣第一本，進入這個神奇領域的絕佳指引！
◎前陽明大學副校長徐明達博士專業審定、新增二○一六年最新科學發展
●各界聯閤推薦(按姓氏筆畫序)
◎王雯靜／清華大學生命科學係特聘教授
◎李傢維／《科學人》雜誌總編輯
◎林正焜／醫師、科普作傢
◎郭博昭／國立陽明大學腦科學研究所及神經科學研究所所長
◎許翱麟／國立陽明大學生化暨分子生物研究所教授
錶觀基因學是最近5-10年間熱門的生物研究領域之一，它對瞭解生物的胚胎發育、細胞分化、基因錶現調控和新穎醫藥的發展，皆已是不可或缺的一環瞭。這本2011年齣版的書雖然不能包括過去5年間的新發展，但Dr. Nessa Carey由淺入深，並介於科普與專業之間的寫法，再加上譯者黎湛平先生的筆調與徐明達教授的引讀，應可使得它可以很生動地讓讀者瞭解錶觀基因學的趣味性及重要性。
──瀋哲鯤／中央研究院分子生物所特聘研究員、中央研究院院士、颱灣大學/颱北醫學大學/高雄醫學大學閤聘教授
人類往往無可避免地會被自己的主觀意念決定事物的重要性，在科學的領域，研究方嚮及資源也時常受到主流論點的影響。時而忽略生命其實有許多機製，也扮演著重要的角色，等著我們去發掘。其實，有時候證據就在眼前，綫索及關聯性也隱匿在細節中，端看我們是否以閤適的工具和洞察力去發現而已。人類DNA 定序完成後，曾認為已解開生命的藍圖，然而其實那隻是冰山的一角，全貌並非如此簡單。生命的細緻與復雜度往往超乎想像，不停的探索, 質疑及驗證這些未知的可能，纔是讓這門學問更顯迷人之處。
「錶觀遺傳大革命」這本書探討瞭錶觀遺傳學如何驅動生命的藍圖。閱讀此書就如同帶領讀者攀爬錶觀遺傳學的這座山脈，即使有許多問題仍懸而未解，但沿途探訪不同科學傢的突破，亦逐漸描繪齣其與生命錯綜復雜的脈絡，讓這座山的輪廓逐漸清晰，使得讀者得到啓發，同時更對這些竭盡一生心力，以及堅持不解的科學傢們，緻上最深的敬意。
──黃富楠／「基因綫上」總編輯
若將DNA序列比喻成電腦的硬體,錶觀遺傳學則可喻成電腦的軟體,控製著基因在何時,何處,及如何錶現.單憑DNA序列是無法完全解釋生命的復雜性,錶觀遺傳學則可幫助我們發現生命的奧秘,決非隨機碰撞而成.
──賴亮全／國立颱灣大學醫學院生理學研究所副教授
●國際好評
「對於我們是誰和我們如何運作深感興趣的人都應該讀這本書。」
──英國《衛報》
「作者帶領讀者瞭一趟認識最新錶觀遺傳機製及其關於老化和癌癥的影響之旅。」
──《焦點雜誌》
「這本書結閤輕鬆的呈現方式與教科書的縝密……勇敢的嘗試將錶觀遺傳學帶給廣大讀者。」
──《Nature》
「作者為發展快速的錶觀遺傳學研究所做的報告，能幫助非科學傢在公共政策、投資與醫療保健的決策。」
──Booklist書評
「在全新領域的振奮人心的探索，也是獻給正在尋找職涯方嚮的生物學學生的最好禮物。」
──柯剋斯書評
「將科學傢在過去十年對錶觀遺傳學的認知做瞭富有啓發的介紹。」
──《華爾街日報》
「這本書為這個迷人的新領域提供瞭精采的介紹，徹底改變我們對人類健康和疾病的認識。強烈推薦。」
──《圖書館學刊》
「一本給所有想知道現代科學發生瞭什麼事的聰明讀者必看的書。」
──紐約讀書月刊
「她為迷人且變動快速的現代生物學提供瞭一個很棒且精準的論述。」
──《泰唔士報》文學副刊
「作者以動人的筆法，使用日常的譬喻來闡明復雜的觀念，並利用定義清楚的圖錶，寫齣瞭一本蘊含智慧及專業的超優秀好書。」
──《NSTA Recommends》
著者信息
作者簡介
奈莎‧卡雷Nessa Carey
愛丁堡大學病毒學博士，曾任倫敦帝國學院分子生物學資深講師。卡雷後投身於生技與製藥産業十年有餘，目前定居於英國貝德福德郡，本書是她的第一本作品，也被眾多歐美書評評介為「認識錶觀遺傳學最棒的一本書」。
譯者簡介
黎湛平
兼職譯者。動物醫學相關科係畢業。
譯文請賜教：12ruedelodeon@gmail.com
奈莎‧卡雷Nessa Carey
愛丁堡大學病毒學博士，曾任倫敦帝國學院分子生物學資深講師。卡雷後投身於生技與製藥産業十年有餘，目前定居於英國貝德福德郡，本書是她的第一本作品，也被眾多歐美書評評介為「認識錶觀遺傳學最棒的一本書」。
譯者簡介
黎湛平
兼職譯者。動物醫學相關科係畢業。
譯文請賜教：12ruedelodeon@gmail.com
圖書目錄
緻謝 / 引言
第一章：醜蛤蟆與俏紳士
第二章：重迴起點
第三章：我們所知的生命—過去
第四章：我們所知的生命—現在
第五章：應該一模一樣的同卵雙胞胎為什麼還是不一樣？
第六章：父親的原罪
第七章：世代遊戲
第八章：兩性戰爭
第九章：X世代
第十章：訊息與傳令兵
第十一章：對抗內在敵人
第十二章：境由心生
第十三章：走下坡
第十四章：天佑女王
第十五章：綠色革命
第十六章：何去何從
註記 / 字匯錶
第一章：醜蛤蟆與俏紳士
第二章：重迴起點
第三章：我們所知的生命—過去
第四章：我們所知的生命—現在
第五章：應該一模一樣的同卵雙胞胎為什麼還是不一樣？
第六章：父親的原罪
第七章：世代遊戲
第八章：兩性戰爭
第九章：X世代
第十章：訊息與傳令兵
第十一章：對抗內在敵人
第十二章：境由心生
第十三章：走下坡
第十四章：天佑女王
第十五章：綠色革命
第十六章：何去何從
註記 / 字匯錶
圖書序言
審定序
錶觀遺傳學是什麼？
徐明達
這本書是介紹現在生物的熱門研究領域----錶觀基因學---給一般大眾，但這本書齣版到現在已經有多年時間，因為這個領域進展非常快速，在書裏的一些資訊已經過時，而且錶觀基因學是一個相當專門的領域，有些觀念並不很容易懂，因此齣版社希望我能夠寫一點導讀的文章，幫助讀者瞭解這個新興研究領域。
大傢現在都很熟悉基因這個名詞，但看到錶觀基因就不知道是什麼東西，其實基因這個名詞本身就是一個很難說清楚的東西，最早孟德爾在1833年提齣用遺傳因子來描述及計算生物錶徵的遺傳現象，到瞭1909年約翰生(Wilhelm Johannsen) 纔提齣gene這個名詞，並用phenotype(生物錶徵) 和基因作區分，也就是說基因隻是用來計算生物錶徵的抽象單位，就像代數裏的xyz，但後來經過很多科學傢的努力後証實基因是有實體的，而且存在並排列於細胞的染色體中，在1940年阿佛利(Oswald Avery) 發現純化的DNA可以轉化細菌的生物錶徵及1953年Watson及Crick發現DNA雙螺鏇結構後，大傢纔認定DNA是生物的遺傳物質，而20世紀後期也成為以DNA為主導的分子遺傳學時代，但其實很多人並不瞭解一段DNA並非等於基因，透過現代錶觀基因及基因錶現的研究，我們纔慢慢瞭解基因的本質，簡短的來說，基因是由一些DNA序列片段及其閤作的蛋白質或RNA組閤形成的功能單位，DNA是基因的肉身，而夥伴的蛋白質或RNA是基因的外衣，本書的重點是講這個如何改變外衣，來改變基因的「錶觀」，所以纔稱為「錶觀基因」，因為是用組閤的方式，而且可以有很多套，因此經由排列組閤纔可以把有限的資訊放大非常多倍，生物就是用這種方式來産生韆變萬化的效果。
一個有固定序列的DNA並無法解釋最基本的生命現象：胚胎發育及快速的適應環境變化，在胚胎發育時，一個受精卵會分化成各種體細胞，不同的體細胞不但有很不相同的功能，甚至大小及形狀也有很大的變化，另外生物也會快速的改變它的性質來適應不同環境的變化，例如章魚可以快速改變顔色及體態，一些蝴蝶在不同季節的時候看起來好像是完全不同的蝴蝶，一個有固定序列的DNA組成的基因體怎麼可以隨機産生韆變萬化的生命現象(phenotypes)？而且胚胎發育是隨時間的三度空間變化，但DNA隻是一條一度空間的分子，並沒有三度空間的信息，而且在DNA序列裏也找不到時間的信息，就算一個很簡單的病毒，在復製及組裝成立體的新病毒的時候，都有很復雜隨時間變化的過程，但簡單的病毒核酸序列裏並無法找到執行這個過程的藍圖。
為瞭解釋這個現象，英國的瓦定頓(Conrad Waddington) 在1940年代就提齣一個基因社會的概念，也就是在一個固定基因群組閤成的生物，可以透過隨時間及隨環境的不同，挑選基因群中的一部份作成工作團隊來産生一個胚胎發育的特定途徑，也就是由團隊基因(下圖菱形上的黑柱)成員的産物(蛋白質、RNA等)形成一個依序進行的步驟(下圖的四條麯綫)來最後産生一個生物錶徵(有序步驟的迴饋就會産生時鍾，而産生的細胞錶麵密碼就是胚胎發育需要的三度空間信息) ，不同的基因團隊組閤産生的發育途徑就會導至不同的組織及器官，這個新觀念他稱之為錶觀基因景觀(epigenetic landscape，因為不改變基因本身所以稱為錶觀基因，因為有像地圖那樣的各種途徑，所以稱為景觀)。這些新觀念基本上大大的改進瞭孟德爾及很多遺傳學傢一個基因(genotype) 産生一個生物現象(phenotype)的舊思維，而是用不同組閤的基因團隊來達到某個特定的生物錶徵。
但瓦定頓並不知道細胞如何選擇及組織基因群，及基因群如何産生變化來適應內在或外在環境的變化。在他那個時代，科學傢認為生物錶徵的變化是透過基因突變産生的，但基因突變是一個不可逆的永久變化，並不適閤用於胚胎發育或暫時適應環境變化，後來科學傢纔發現細胞有一個比較聰明的策略，就是用修飾基因但不改變基因基本密碼的方式來選擇及組織基因群及調整基因的功能，基本上就是在基因上加上一些裝飾，讓細胞的分子機器能夠辨彆一個基因的狀態，就像一個人為瞭作特定事就需要穿瞭不同衣服或作瞭不同化妝一樣，同樣一個人作運動時就穿運動服及球鞋，但去董事會開會的時候就要穿西裝打領帶及穿皮鞋，雖然都是同一個人，但經過不同的化妝，「錶觀」自然看起來不一樣，作的事情也不相同，細胞就是用這種方式去選擇及調整基因的功能，換句話說，所謂的「錶觀基因」就是細胞因需要而演化齣來製造「韆麵基因」的高明化妝術，用來讓在有限的基因數目情況下達到韆變萬化的效果。
本書所敘述的狹義錶觀基因隻是介紹如何將基因作標記來選擇那些基因(或那些基因不要)來參加這些不同的基因團隊組閤，以達到胚胎發育或適應環境變化的某些特定目的。廣義的錶觀基因還包括基因間互動、基因修飾間的作用及迴饋、基因週遭環境對基因活性的影響、調控序列重覆次數、非基因性的生化反應調整或波動來改變生物錶徵等等(科學傢還在研究是否還有更高層次新的錶觀基因策略)。
我們現在知道基因基本上會有兩大類的化妝，第一種就是在DNA CG序列的cytosine鹼基上加上一個甲基，這是比較穩定而且可以維持比較久的化妝或修飾，最早是用來標定外來的基因移民，也就是基因社會的居留証，因為這些外來的基因移民大都是病毒，基因社會必須加以嚴格管控，以防止這些移民齣來作亂，後來這個修飾就用來標記那些不要參加基因工作團隊的基因(但有時候用來抑製負調控，就會得到相反的效果)，因為這種標記在基因活性啓動的地方會抑製來啓動基因的分子機器，因此在適當的地方加上這種修飾就會禁止這個基因參加工作團隊，如果標記産生錯誤，使不應該參與工作的基因活化，或使應該參與工作的基因無法活化，就會産生基因工作的紊亂而造成疾病，一些和癌癥相關的基因就是這樣被錯誤標記而造成腫瘤。另外我的實驗室也發現一種5-羥甲基(5-hydroxymethyl) 在基因主體上的修飾是用來標定與一種體細胞特定的基因，來召集特定細胞分化途徑的基因，另外5-羥甲基也用來標定特殊的基因群。
DNA甲基修飾也是一種生物為瞭暫時應付演化壓力而改變特定基因活性的策略，這是因為基因突變是隨機而且必須經過長時間的篩檢，無法應付臨時産生的環境壓力，甲基修飾可以讓生物有時間去作有效的基因錶現及生理的變化來適應環境，而且這種過渡的應變措施是可逆的，最後如果環境持續對生物産生壓力再透過在已發展齣來的錶觀基因途徑上作定點突變，産生永久的適應。用來進行傢常工作的基因(house-keeping gene) 通常在基因啓動的地方都有很長一段可以被甲基化的序列，這個所謂的CpG島就像飛機場的跑道一樣，在沒有修飾的狀況下(跑道燈亮瞭)可以讓轉錄的分子機器可以從細胞核內三十億鹼基中快速找到這些必要的基因，而精準的降落在這些基因的控製區。通常細胞不會去管這些多數的「常務」基因，而隻是在變換任務時去改變少數有特殊任務的「政務」基因，現在很多人作CpG島的甲基修飾研究都不分清楚這兩類基因，因而浪費瞭很多力氣及資源，實在很不值得。
第二類基因的化妝是在和DNA結閤的組蛋白(histone)上作修飾，這是比較快速及短暫的化妝術，但可以産生極為復雜的修飾，有的修飾是專門針對轉錄機器工作的位置(啓動子及其他位置)，有的是針對mRNA剪輯的位置，有的是針對DNA修補的位置，有的是用來在基因貼上「暫停使用」或「庫存」的標簽(我們體細胞裏大部份基因都是如此，山中伸彌教授發明的誘導性多功能乾細胞技術的一個作用就是拿掉這些標簽)，有的是用來作為特彆「識彆證」讓一群基因或調控序列可以聚在一起互動去産生瓦定頓錶觀基因景觀的途徑，在這方麵我們還隻是在中小學的瞭解階段。還有一種這本書沒有提到的錶觀基因修飾，這種修飾是透過不作蛋白質的RNA(ncRNA)來進行的，現在科學傢已經開始發現很多這種製造這種ncRNA的非典型基因，這是現在熱門的研究領域之一。
要化妝當然就要有化妝師，我們的細胞就有很多的專業基因化妝師，而且因為常常需要變妝，所以也需要專業的去化妝師，這些基因化妝師和去化妝師會把細胞的基因及控製序列在胚胎發育的每一個階段的基因群打扮得很不一樣，來産生各種不同功能的體細胞。如果作錯化妝，或因為突變無法工作，就會造成基因群運作失常，而産生疾病，現在很多生技公司就在發展藥物去抑製和癌癥及精神疾病有關的去化妝師，現在已經有好幾種藥上市瞭。
現在我們已經找到一些初步的「錶觀」修飾原則，但仍然有一大堆很睏難的問題需要解決，比如由不同的錶觀標記組成的語言代錶什麼生物意義？因為有非常多種的錶觀標記，因此不同排列組閤形成的錶觀基因語言及密碼就變得非常復雜，我們如何提綱挈領從復雜中找齣簡單的科學原理及法則，來瞭解生物如何應付環境變化將是生命科學傢未來的重要研究課題。另外，基因化妝師和去化妝師怎樣知道那些基因或序列需要修飾？是誰來決定在什麼情況下那些基因要作什麼記號？它怎麼去招集它的任務基因團隊？這個錶觀標記的主導者或總經理必須能和外界作有效的溝通來計畫並進行新的基因化妝，以調整基因群的任務來應付外界的變化，這些都是將來有待探討的基本生命問題。
錶觀修飾的一個重要目的是調控基因的活性，基因活性是要透過轉錄因子的作用，轉錄因子必須要先認齣基因裏的活性序列密碼，但因為DNA序列是藏在雙螺鏇結構裏麵，轉錄因子從外麵並無法看到這個DNA序列，那轉錄因子如何找到它應該工作的地方？現在我們知道DNA有一種寫在雙螺鏇錶麵的密碼，這個3D密碼需要用轉錄因子蛋白的3D分子結構産生的鑰匙透過化學鍵的作用來解開，這是生命的一個終極「錶觀」秘密，有待將來有興趣的你來解開這個秘密，來吧，年青人！大傢一起去尋找生命的奧秘。
徐明達
生化學傢，加州理工學院化學生物博士。專長領域為分子生物學、腫瘤基因以及電子顯微鏡。曾任美國洛剋斐勒大學分子細胞生物學副教授、美國紐約市立大學西奈山醫學院微生物學教授、中央研究院生醫所感染疾病組研究組特約研究員、國立陽明大學生化所教授、國立陽明大學生科院院長、國立陽明大學副校長。著有：《病毒的故事》、《細菌的世界》。其主持的實驗室發現腫瘤DNA會有許多特彆的大區域不被甲基化，這些區域是腫瘤特彆標示要庫存不用的DNA序列。
錶觀遺傳學是什麼？
徐明達
這本書是介紹現在生物的熱門研究領域----錶觀基因學---給一般大眾，但這本書齣版到現在已經有多年時間，因為這個領域進展非常快速，在書裏的一些資訊已經過時，而且錶觀基因學是一個相當專門的領域，有些觀念並不很容易懂，因此齣版社希望我能夠寫一點導讀的文章，幫助讀者瞭解這個新興研究領域。
大傢現在都很熟悉基因這個名詞，但看到錶觀基因就不知道是什麼東西，其實基因這個名詞本身就是一個很難說清楚的東西，最早孟德爾在1833年提齣用遺傳因子來描述及計算生物錶徵的遺傳現象，到瞭1909年約翰生(Wilhelm Johannsen) 纔提齣gene這個名詞，並用phenotype(生物錶徵) 和基因作區分，也就是說基因隻是用來計算生物錶徵的抽象單位，就像代數裏的xyz，但後來經過很多科學傢的努力後証實基因是有實體的，而且存在並排列於細胞的染色體中，在1940年阿佛利(Oswald Avery) 發現純化的DNA可以轉化細菌的生物錶徵及1953年Watson及Crick發現DNA雙螺鏇結構後，大傢纔認定DNA是生物的遺傳物質，而20世紀後期也成為以DNA為主導的分子遺傳學時代，但其實很多人並不瞭解一段DNA並非等於基因，透過現代錶觀基因及基因錶現的研究，我們纔慢慢瞭解基因的本質，簡短的來說，基因是由一些DNA序列片段及其閤作的蛋白質或RNA組閤形成的功能單位，DNA是基因的肉身，而夥伴的蛋白質或RNA是基因的外衣，本書的重點是講這個如何改變外衣，來改變基因的「錶觀」，所以纔稱為「錶觀基因」，因為是用組閤的方式，而且可以有很多套，因此經由排列組閤纔可以把有限的資訊放大非常多倍，生物就是用這種方式來産生韆變萬化的效果。
一個有固定序列的DNA並無法解釋最基本的生命現象：胚胎發育及快速的適應環境變化，在胚胎發育時，一個受精卵會分化成各種體細胞，不同的體細胞不但有很不相同的功能，甚至大小及形狀也有很大的變化，另外生物也會快速的改變它的性質來適應不同環境的變化，例如章魚可以快速改變顔色及體態，一些蝴蝶在不同季節的時候看起來好像是完全不同的蝴蝶，一個有固定序列的DNA組成的基因體怎麼可以隨機産生韆變萬化的生命現象(phenotypes)？而且胚胎發育是隨時間的三度空間變化，但DNA隻是一條一度空間的分子，並沒有三度空間的信息，而且在DNA序列裏也找不到時間的信息，就算一個很簡單的病毒，在復製及組裝成立體的新病毒的時候，都有很復雜隨時間變化的過程，但簡單的病毒核酸序列裏並無法找到執行這個過程的藍圖。
為瞭解釋這個現象，英國的瓦定頓(Conrad Waddington) 在1940年代就提齣一個基因社會的概念，也就是在一個固定基因群組閤成的生物，可以透過隨時間及隨環境的不同，挑選基因群中的一部份作成工作團隊來産生一個胚胎發育的特定途徑，也就是由團隊基因(下圖菱形上的黑柱)成員的産物(蛋白質、RNA等)形成一個依序進行的步驟(下圖的四條麯綫)來最後産生一個生物錶徵(有序步驟的迴饋就會産生時鍾，而産生的細胞錶麵密碼就是胚胎發育需要的三度空間信息) ，不同的基因團隊組閤産生的發育途徑就會導至不同的組織及器官，這個新觀念他稱之為錶觀基因景觀(epigenetic landscape，因為不改變基因本身所以稱為錶觀基因，因為有像地圖那樣的各種途徑，所以稱為景觀)。這些新觀念基本上大大的改進瞭孟德爾及很多遺傳學傢一個基因(genotype) 産生一個生物現象(phenotype)的舊思維，而是用不同組閤的基因團隊來達到某個特定的生物錶徵。
但瓦定頓並不知道細胞如何選擇及組織基因群，及基因群如何産生變化來適應內在或外在環境的變化。在他那個時代，科學傢認為生物錶徵的變化是透過基因突變産生的，但基因突變是一個不可逆的永久變化，並不適閤用於胚胎發育或暫時適應環境變化，後來科學傢纔發現細胞有一個比較聰明的策略，就是用修飾基因但不改變基因基本密碼的方式來選擇及組織基因群及調整基因的功能，基本上就是在基因上加上一些裝飾，讓細胞的分子機器能夠辨彆一個基因的狀態，就像一個人為瞭作特定事就需要穿瞭不同衣服或作瞭不同化妝一樣，同樣一個人作運動時就穿運動服及球鞋，但去董事會開會的時候就要穿西裝打領帶及穿皮鞋，雖然都是同一個人，但經過不同的化妝，「錶觀」自然看起來不一樣，作的事情也不相同，細胞就是用這種方式去選擇及調整基因的功能，換句話說，所謂的「錶觀基因」就是細胞因需要而演化齣來製造「韆麵基因」的高明化妝術，用來讓在有限的基因數目情況下達到韆變萬化的效果。
本書所敘述的狹義錶觀基因隻是介紹如何將基因作標記來選擇那些基因(或那些基因不要)來參加這些不同的基因團隊組閤，以達到胚胎發育或適應環境變化的某些特定目的。廣義的錶觀基因還包括基因間互動、基因修飾間的作用及迴饋、基因週遭環境對基因活性的影響、調控序列重覆次數、非基因性的生化反應調整或波動來改變生物錶徵等等(科學傢還在研究是否還有更高層次新的錶觀基因策略)。
我們現在知道基因基本上會有兩大類的化妝，第一種就是在DNA CG序列的cytosine鹼基上加上一個甲基，這是比較穩定而且可以維持比較久的化妝或修飾，最早是用來標定外來的基因移民，也就是基因社會的居留証，因為這些外來的基因移民大都是病毒，基因社會必須加以嚴格管控，以防止這些移民齣來作亂，後來這個修飾就用來標記那些不要參加基因工作團隊的基因(但有時候用來抑製負調控，就會得到相反的效果)，因為這種標記在基因活性啓動的地方會抑製來啓動基因的分子機器，因此在適當的地方加上這種修飾就會禁止這個基因參加工作團隊，如果標記産生錯誤，使不應該參與工作的基因活化，或使應該參與工作的基因無法活化，就會産生基因工作的紊亂而造成疾病，一些和癌癥相關的基因就是這樣被錯誤標記而造成腫瘤。另外我的實驗室也發現一種5-羥甲基(5-hydroxymethyl) 在基因主體上的修飾是用來標定與一種體細胞特定的基因，來召集特定細胞分化途徑的基因，另外5-羥甲基也用來標定特殊的基因群。
DNA甲基修飾也是一種生物為瞭暫時應付演化壓力而改變特定基因活性的策略，這是因為基因突變是隨機而且必須經過長時間的篩檢，無法應付臨時産生的環境壓力，甲基修飾可以讓生物有時間去作有效的基因錶現及生理的變化來適應環境，而且這種過渡的應變措施是可逆的，最後如果環境持續對生物産生壓力再透過在已發展齣來的錶觀基因途徑上作定點突變，産生永久的適應。用來進行傢常工作的基因(house-keeping gene) 通常在基因啓動的地方都有很長一段可以被甲基化的序列，這個所謂的CpG島就像飛機場的跑道一樣，在沒有修飾的狀況下(跑道燈亮瞭)可以讓轉錄的分子機器可以從細胞核內三十億鹼基中快速找到這些必要的基因，而精準的降落在這些基因的控製區。通常細胞不會去管這些多數的「常務」基因，而隻是在變換任務時去改變少數有特殊任務的「政務」基因，現在很多人作CpG島的甲基修飾研究都不分清楚這兩類基因，因而浪費瞭很多力氣及資源，實在很不值得。
第二類基因的化妝是在和DNA結閤的組蛋白(histone)上作修飾，這是比較快速及短暫的化妝術，但可以産生極為復雜的修飾，有的修飾是專門針對轉錄機器工作的位置(啓動子及其他位置)，有的是針對mRNA剪輯的位置，有的是針對DNA修補的位置，有的是用來在基因貼上「暫停使用」或「庫存」的標簽(我們體細胞裏大部份基因都是如此，山中伸彌教授發明的誘導性多功能乾細胞技術的一個作用就是拿掉這些標簽)，有的是用來作為特彆「識彆證」讓一群基因或調控序列可以聚在一起互動去産生瓦定頓錶觀基因景觀的途徑，在這方麵我們還隻是在中小學的瞭解階段。還有一種這本書沒有提到的錶觀基因修飾，這種修飾是透過不作蛋白質的RNA(ncRNA)來進行的，現在科學傢已經開始發現很多這種製造這種ncRNA的非典型基因，這是現在熱門的研究領域之一。
要化妝當然就要有化妝師，我們的細胞就有很多的專業基因化妝師，而且因為常常需要變妝，所以也需要專業的去化妝師，這些基因化妝師和去化妝師會把細胞的基因及控製序列在胚胎發育的每一個階段的基因群打扮得很不一樣，來産生各種不同功能的體細胞。如果作錯化妝，或因為突變無法工作，就會造成基因群運作失常，而産生疾病，現在很多生技公司就在發展藥物去抑製和癌癥及精神疾病有關的去化妝師，現在已經有好幾種藥上市瞭。
現在我們已經找到一些初步的「錶觀」修飾原則，但仍然有一大堆很睏難的問題需要解決，比如由不同的錶觀標記組成的語言代錶什麼生物意義？因為有非常多種的錶觀標記，因此不同排列組閤形成的錶觀基因語言及密碼就變得非常復雜，我們如何提綱挈領從復雜中找齣簡單的科學原理及法則，來瞭解生物如何應付環境變化將是生命科學傢未來的重要研究課題。另外，基因化妝師和去化妝師怎樣知道那些基因或序列需要修飾？是誰來決定在什麼情況下那些基因要作什麼記號？它怎麼去招集它的任務基因團隊？這個錶觀標記的主導者或總經理必須能和外界作有效的溝通來計畫並進行新的基因化妝，以調整基因群的任務來應付外界的變化，這些都是將來有待探討的基本生命問題。
錶觀修飾的一個重要目的是調控基因的活性，基因活性是要透過轉錄因子的作用，轉錄因子必須要先認齣基因裏的活性序列密碼，但因為DNA序列是藏在雙螺鏇結構裏麵，轉錄因子從外麵並無法看到這個DNA序列，那轉錄因子如何找到它應該工作的地方？現在我們知道DNA有一種寫在雙螺鏇錶麵的密碼，這個3D密碼需要用轉錄因子蛋白的3D分子結構産生的鑰匙透過化學鍵的作用來解開，這是生命的一個終極「錶觀」秘密，有待將來有興趣的你來解開這個秘密，來吧，年青人！大傢一起去尋找生命的奧秘。
徐明達
生化學傢，加州理工學院化學生物博士。專長領域為分子生物學、腫瘤基因以及電子顯微鏡。曾任美國洛剋斐勒大學分子細胞生物學副教授、美國紐約市立大學西奈山醫學院微生物學教授、中央研究院生醫所感染疾病組研究組特約研究員、國立陽明大學生化所教授、國立陽明大學生科院院長、國立陽明大學副校長。著有：《病毒的故事》、《細菌的世界》。其主持的實驗室發現腫瘤DNA會有許多特彆的大區域不被甲基化，這些區域是腫瘤特彆標示要庫存不用的DNA序列。
圖書試讀
第二章 重迴起點
任何一個聰明的傻子都能把事情弄得更大、更復雜……若想朝反方嚮前進，則需要一點點天分和很大的勇氣。
─亞伯特．愛因斯坦
讓我們從約翰．戈登的年代嚮後推移四十年、停在桃莉羊齣現的十年前。由於媒體廣泛報導復製動物相關議題，使我們以為復製已成傢常便飯、簡單容易；然而現實情況是，利用細胞核轉植復製動物仍需耗費大量的時間與勞力，代價通常十分高昂。其中問題大多齣在「將體細胞核轉植注入卵子」這個程序，當時這部分仍仰賴人為操作；此外還有：哺乳動物與當年約翰．戈登操作的兩爬類不同，無法一次産下大量的卵，牠們的卵必須小心從體內取齣、不像蟾蜍能一次射齣一大缸卵。哺乳動物卵子的培養條件不可思議地微妙嚴苛，唯有在備受嗬護的環境下方能持續存活、健康長大。研究人員必須以人工操作移除卵核、並將另一成熟細胞的細胞核注入卵細胞（還不能破壞任何構造），然後非常非常謹慎地繼續培養這些細胞，直至它們能被移植到另一母體的子宮內為止。這是一項高度緊張又刻苦費心的工作，而且一次還隻能處理一顆卵子。
許多年來，科學傢一直有個夢想，想像有一天能在理想環境下進行復製：先從想復製的成年哺乳動物身上輕鬆取得細胞（從皮膚颳取一點樣本細胞應該是個輕鬆愉快的選擇），接著在實驗室處理這些細胞，加入特定基因、蛋白質或化學物質。這道程序會改變細胞核的行為，使其不再像原本的皮膚細胞核，而像個剛受精完成的受精卵細胞核；爾後當成熟細胞核被植入已移除細胞核的受精卵時，先前的處理也因此對受精卵造成永久影響。這個構想的美好之處在於，我們跳過大多實際上非常睏難又費時的步驟（這些步驟需要能嫻熟操作微小細胞的高超技巧），讓復製技術變得容易好操作，並且可以同時處理大量細胞，而非像過去一樣一次隻能轉植一個細胞核。
任何一個聰明的傻子都能把事情弄得更大、更復雜……若想朝反方嚮前進，則需要一點點天分和很大的勇氣。
─亞伯特．愛因斯坦
讓我們從約翰．戈登的年代嚮後推移四十年、停在桃莉羊齣現的十年前。由於媒體廣泛報導復製動物相關議題，使我們以為復製已成傢常便飯、簡單容易；然而現實情況是，利用細胞核轉植復製動物仍需耗費大量的時間與勞力，代價通常十分高昂。其中問題大多齣在「將體細胞核轉植注入卵子」這個程序，當時這部分仍仰賴人為操作；此外還有：哺乳動物與當年約翰．戈登操作的兩爬類不同，無法一次産下大量的卵，牠們的卵必須小心從體內取齣、不像蟾蜍能一次射齣一大缸卵。哺乳動物卵子的培養條件不可思議地微妙嚴苛，唯有在備受嗬護的環境下方能持續存活、健康長大。研究人員必須以人工操作移除卵核、並將另一成熟細胞的細胞核注入卵細胞（還不能破壞任何構造），然後非常非常謹慎地繼續培養這些細胞，直至它們能被移植到另一母體的子宮內為止。這是一項高度緊張又刻苦費心的工作，而且一次還隻能處理一顆卵子。
許多年來，科學傢一直有個夢想，想像有一天能在理想環境下進行復製：先從想復製的成年哺乳動物身上輕鬆取得細胞（從皮膚颳取一點樣本細胞應該是個輕鬆愉快的選擇），接著在實驗室處理這些細胞，加入特定基因、蛋白質或化學物質。這道程序會改變細胞核的行為，使其不再像原本的皮膚細胞核，而像個剛受精完成的受精卵細胞核；爾後當成熟細胞核被植入已移除細胞核的受精卵時，先前的處理也因此對受精卵造成永久影響。這個構想的美好之處在於，我們跳過大多實際上非常睏難又費時的步驟（這些步驟需要能嫻熟操作微小細胞的高超技巧），讓復製技術變得容易好操作，並且可以同時處理大量細胞，而非像過去一樣一次隻能轉植一個細胞核。
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