序幕　懷孕

每個人早在經歷人生的第一次大笑、疼痛、跳舞、睡眠不足、放縱、被愛或者呼吸之前，其實就已經完成了一場冒險。那是一趟奇妙的旅程，既有非同尋常的成長，也有慘重的損失和犧牲，既有驚天動地的活動，也有詭異的靜止和寂寥，過程復雜得超乎想象，卻又透露出某種驚人的似曾相識。我們的這場冒險來自遙遠的過去，濃縮了數百萬年來所有試錯的成果，是基因承載的記憶，不僅如此，我們的后代肯定會沿著這條我們不知如何找到的路徑，將相同的冒險一代又一代地延續下去。身為智人，無論我們在意識形態、語言和文化上變得多么疏離，每個人的起點永遠都一樣。這種相通的經歷把我們所有人都牢牢地聯系在一起：每個人生命的起點無比簡單，正是以此為起始，我們從母親的子宮里涌現出來，成為人類。

想要理解自身的起源是一種根深蒂固的需求。我們憑直覺意識到，對發生在身邊的事，我們只能觀察到其中的一小部分。但是，有限的視野并不能阻止我們對揭示未知的渴望。超越日常感官的現象擁有難以抗拒的吸引力，驅使著我們繪制宇宙的邊界和探索細胞內部的運作方式。返璞歸真的解釋（事物之所以如此的因果關系）尤其引人入勝，因為它們能讓我們從混沌無章的宇宙里看出秩序。

有關我們的起源，最基本的事實是：地球上所有動物的生命都始于一個細胞。可是，動物個體這么復雜，造就這樣一種事物所需的全部信息怎么能被塞進如此簡單的東西里呢？這個細胞是怎么知道自己應該變成什么、應該怎么做，并最終變成數萬億個細胞的？為什么深入認識我們的胚胎發育歷程能幫助我們提升未來的健康？這些都是本書希望回答的問題。

本書講述了一個在現實中上演過無數次的故事：關于一個細胞如何變成成熟的生物體。這趟旅程的起點是動物生命的基本單位——受精卵（也被稱為“合子”），而故事的脈絡則是我們如何一步步建立起對于細胞、基因和胚胎學的現代認識。我們將探索先天因素和后天因素的貢獻，以及二者之間的拉扯——它們分別代表剛性和柔性的命運，二者的平衡是正常發育所不可或缺的——借此認識一個細胞如何產生構成身體的各種各樣的細胞。在這個過程中，我們還將探討干細胞扮演的關鍵性角色。

胚胎的故事與化學有著千絲萬縷的聯系，因為造就動物個體所需的全部信息都在合子基因組的DNA（脫氧核糖核酸）里。所以，我們的故事也會涉及人類對基因的認識，看看基因如何從早期的概念逐漸演變成現今的樣子。我們將深入探討有關基因和發育的一些關鍵問題：當細胞不再需要某些遺傳信息后，它們會作何處理？在面對一連串獨特的遺傳指令時，細胞如何通過反抗基因的“專橫”，使自己發生特化并獲得相應的特征？還有，“表觀遺傳調控”（DNA序列不發生改變，但遺傳發生變化的現象）如何決定細胞的命運？

最后，我們將從健康的角度，考慮胚胎科學會把我們引向何方。我們對胚胎如何鑄造組織的認識非常膚淺，而基于這種淺薄認識的再生醫學方興未艾，它很有可能顛覆許多疾病的治療方式。我們將探討胚胎與腫瘤之間令人感到不安的相似性，以及有關發育的研究如何讓我們找到治療癌癥的新方法。我們將審視器官衰竭的原因，思考為什么有的器官和生物能夠再生，而有的卻不可以。然后，我們會看看科學家正在做哪些努力，試圖將研究胚胎所得的成果應用于醫療實踐。其中一些技術的名稱聽上去似乎不太吉利，比如“細胞重編程”和“基因編輯”，我們可以用前者培養人造組織，用后者改寫人類的基因組。

寫這樣一本書是有風險的。一方面，這個題材一不小心就會陷進過于專業的技術領域。我們探討的每一個話題——細胞分化、形態發生（生物體結構的形成）、遺傳學、干細胞生物學——都足夠單獨寫好幾本書。不僅如此，想要討論分子胚胎學，用一些黑話般的專業術語是難以避免的。這令人想到了物理學家史蒂芬·霍金在寫《時間簡史》時收到的忠告：他每寫一個數學公式，書的銷量就會減半。[1]可另一方面，科學又不能囫圇吞棗，況且還有更糟糕的情況：科普作者總是夸夸其談，誘導讀者對未來產生烏托邦式或者反烏托邦式的幻想。

因此，我們在梳理這個領域的發展脈絡時將以最重要的發現為線索，基礎性的科學發現不僅曾在我們構建知識體系的過程中發揮了奠基性的作用，而且至今仍在幫助我們推動認識的進步。本書的書名指的是兩種擁有非凡潛力且關系密切的細胞：第一種是合子，構成生物體的每一個細胞都是由合子在胚胎發育期間產生的，第二種是胚胎干細胞，它擁有與合子相似的能力。眾所周知，科學家一直懷揣著用這些細胞治療各種疾病的美好愿望。但很少有人想過，我們試圖用這些細胞或者這些細胞的衍生物做的絕大多數事，對胚胎來說卻稀松平常，不費吹灰之力。所以，如果想讓再生醫學不負眾望，我們最好向內看——我們的身體，還有那些系統發生中的前體，看看它們最初是如何形成的。簡而言之，我們需要認識正常的發育過程。

作為一名內科醫生、發育生物學家，以及如今的癌癥生物學家，我已經在這個領域內工作了20多年。即便如此，胚胎的美麗、神秘和它在動物界的普遍性依然令我肅然起敬。而身為一線的執業醫師，我還會用臨床的眼光看待胚胎，因為它有可能給無數疾病的治療帶來希望。科學研究的特點是，每一點兒進步都伴隨著許多新問題，事實上，這道無法彌合的知識鴻溝恰恰是科學的迷人之處和讓人欲罷不能的原因。關于胚胎發育、干細胞和再生醫學的故事仍未完結。即便如此，這出由科學家、哲學家、患者和醫生聯袂登場的好戲依舊引人入勝。不過，我們故事的主角是胚胎——所有的動物，包括人類，都是從這個結構發育而來的。

本書將講述胚胎那復雜且不可思議的前世今生，講述我們是如何來到這個世界上的。

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[1]Stephen Hawking, A Brief History of Time (New York: Bantam Books, 1988), vi.