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从蜜蜂神秘的舞蹈语言到人类错综复杂的脑地图，从动物王国的生存智慧到植物感知环境的隐秘机制，从拯救亿万生命的疫苗到重写生命密码的工具，本书带你开启一场探索生命奥秘的奇妙旅程，领略生物学迷人的思考与发现。本书沿着时间轴，用信息图的方式系统呈现了生物学的核心理论与发展脉络。无论你是对生物学充满好奇的初学者，还是正在成长的生物学研究者，或是痴迷于探索自然奥秘的科学爱好者，本书都将成为你理解生命、认识世界的理想指南。

前言

一、生命
18  通往人体的窗口 
实验生理学
20  盖伦时代以来，人类在解剖学领域苍白的努力 
解剖学
26  动物是机器 
动物和人类不同
27  没有肾也能制得尿素 
有机物可以是人造的
28  真正的生物原子 
生命的细胞本质
32  所有细胞都来自细胞 
细胞是如何产生的
34  生命不是奇迹 
创造生命
38  小细胞存在于大细胞内部 
复杂的细胞
42  灵活多变的门卫 
细胞膜

二、食物与能量
48  生命是一个化学过程 
新陈代谢
50  植物具有净化不良空气的能力 
光合作用
56  橘子和柠檬的功效 
必需营养素
58  食物转化为养分的过程 
消化
60  糖、油和蛋白质 
食物组
61  不存在比碳更合适的生命元素 
有机化学的开端
62  没有游离氧的生命活动 
发酵
64  细胞是化学工厂 
酶作为生物催化剂
66  它们必须像锁和钥匙一样契合 
酶的运作方式
68  释放食物能量的代谢途径 
呼吸作用
70  光合作用是所有生命的绝对前提 
光合作用反应

三、运输与循环
76  仿佛在做圆周运动 
血液循环
80  血液流经许多弯绕 
毛细血管
81  心脏只是一块肌肉 
心肌
82  植物吸收和蒸腾 
植物的蒸腾作用
84  通过血液循环奔走的化学信使 
激素触发反应
86  恒定的条件即平衡 
稳态
90  与血液结合的空气 
血红蛋白
92  生命齿轮的润滑油 
激素帮助调节身体
98  我们内部环境的首席化学家 
肾脏与排泄
100 无生长素就无生长 
植物生长调节剂
102 植物体内的流体运动 
植物体内的养分转运

四、脑与行为
108 肌肉收缩导致强直性惊厥 
可兴奋组织
109 感觉、知觉与意志的能力 
脑控制行为
110 三原色：红、黄、蓝 
色觉
114 我们用左脑说话 
言语与脑
116 激发神经肌肉力的火花 
电神经冲动
118 本能与学习携手共进 
本能行为与学习行为
124 形状精美的细胞 
神经元
126 人类脑的“地图” 
大脑皮质的组织结构
130 神经内部的脉冲释放化学物质 
突触
132 肌肉收缩的完整理论 
肌肉收缩
134 记忆塑造了我们 
记忆的储存
136 双手握住物体 
动物与工具

五、健康与疾病
142 疾病不是神的旨意 
疾病的自然基础
143 剂量造就毒性 
药物与疾病
144 微生物掌握最终决定权 
疾病细菌说
152 首要目标必须是消除任何引起腐败的致病菌 
抗菌防腐
154 去掉它，但它还会生长 
癌转移
156 人类的血液有四种 
血型
158 毁灭其他微生物的微生物 
抗生素
160 藏在蛋白质里的坏消息 
病毒
164 再也不会有天花 
预防疾病的疫苗
168 抗体是免疫学理论的试金石 
免疫反应

六、生长与生殖
176 精子中的小动物 
发现配子
178 一些生物已经摒弃了有性生殖 
无性生殖
180 植物和动物一样，也拥有器官 
传粉
184 从最普通的形式中，发展出不太普通的形式 
渐成论
186 卵子与精子的结合 
受精
188 母细胞在两个子细胞核之间平等地分裂 
有丝分裂
190 子女与父母相似性的根源 
减数分裂
194 生命自主性的首次证明 
干细胞
196 主控基因 
胚胎发育
198 创造最大的幸福 
体外受精
202 多莉，第一只克隆哺乳动物 
克隆

七、遗传
208 物种、遗传和变异的观点 
遗传定律
216 遗传的物理基础 
染色体
220 X元素 
性别决定
221 DNA是转化因子 
遗传的化学物质
222 一个基因，一个酶 
什么是基因
226 我能把正在发育的蜗牛卵变成大象 
跳跃基因
228 两条交织的螺旋楼梯 
双螺旋
232 DNA包含所有生物体的遗传密码 
遗传密码
234 剪切、粘贴和复制 
基因工程
240 野兽的序列 
DNA测序
242 人类生命之书的初稿 
人类基因组计划
244 基因剪刀：重写生命密码的工具 
基因编辑

八、生物多样性与进化
250 第一步是了解事物本身 
为生命命名和分类
254 原始世界的遗骸 
灭绝物种
256 随着时间的推移，动物发生了深刻的变化 
生命进化
258 适者生存 
自然选择
264 产生新的、稳定的样式 
突变
266 自然选择传播有利的突变 
现代综合论
272 隔离种群中的剧变 
物种形成
274 所有真正分类都是系统性的 
支序系统学
276 进化的时钟性特征 
分子钟
277 我们是幸存的机器 
自私的基因
278 灭绝与撞击同时发生 
大规模灭绝

九、生态学
284 所有生物体相互依赖 
食物链
286 一片陆地上的动物不会出现在另一片陆地上 
植物与动物的生物地理学
290 栖息地、生命形式与物种的相互作用 
群落演替
292 捕食性物种与猎物的竞争 
捕食者-猎物关系
294 活体物质不断运动、分解和再生 
再循环与自然周期
298 一方将挤掉另一方 
竞争排斥原理
299 地球大自然的基本单元 
生态系统
300 能量流通的网络 
营养级
302 生态位是生物的职业 
生态位
304 人与自然斗争必然是与自己斗争 
人类对生态系统的影响
312 将区域除以十，将动物群分成两部分 
岛屿生物地理学
314 地球是由全体生命构成的“超个体” 
盖娅假说

316 人名录
324 术语表
328 原著索引
335 引文出处
336 致谢

前言
生物学，一言以蔽之，可以定义为研究所有生命的学问。与物理学、化学、地球科学和天文学一样，生物学也是所谓的自然科学的分支之一。所有这些学科的产生都源于人类对周围世界构成和运作的好奇心，以及对合理解释自然现象的强烈渴望。
与其他自然科学一样，生物学起源于古代文明，甚至可能更早——为了生存，人类建立了一套关于周围环境的知识体系：哪些植物能吃，哪些植物会致死，以及在哪里可以找到这些植物；如何理解动物的行为，以便于捕猎，或避开它们。这些观察随着社会的发展和进步，构成了更具体的研究基础。在古代中国、古埃及，特别是古希腊的文明中，学习自然世界的方法论逐渐发展了起来。
我们周围的世界
公元前4世纪，古希腊哲学家亚里士多德（Aristotle）开始系统性地研究、描述和分类生物。古希腊医生希波克拉底（Hippocrates）根据自己对人体的研究，建立了医学的一些基本原则。尽管他们的研究更偏向描述而不是分析，而且在现代人看来并不正确，但两位先哲的发现以及他们从研究中推断出的理论，为之后2000多年里所有的生命研究奠定了基础。
随后，在中世纪晚期（1250—1500年），致力于保护并发展古代思想家知识的伊斯兰学者们研究出了一套复杂的科学研究方法，这套新方法启发了欧洲文艺复兴和启蒙运动时期的科学革命。也正是在这一时期，我们今天熟知的科学出现了，生物学成为其中一个独特的分支。
生物学的分支
现代生物科学研究方法的不同之处在于，不再仅是描述，而是积极地探究事物的运作方式。这意味着研究重心从解剖学——研究生物体的实体结构——转向生理学，更专注于解释生物体的运作方式和生命过程本身。鉴于地球上生命的丰富性和多样性，生物学演变出不同的分支也就不足为奇了。
最明显的划分依据是不同的研究对象，这促进了三个独立分支的产生：研究动物的动物学（zo?ology）、研究植物的植物学（bot?any）、研究微观有机物的微生物学（microbiology）。随着研究的深入和专业化，各个细分学科相继出现，如生物化学（biochemistry）、细胞生物学（cell biology）和遗传学（genetics）等。生物科学在医学和保健、农业和食品生产等方面同样得到了广泛的应用。近年来，应对和减轻人类活动造成的环境破坏也成为一个严峻的课题。
核心原则
现代生物学包含四个核心原则：细胞理论（cell theory）——所有生物体都是由细胞这一基本单位组成的原则；进化论（evolution）——生物体为了生存，可以并确实会发生变化的原则；遗传学——所有生物体中的脱氧核糖核酸（DNA）构建细胞，并会传递给后代的原则；稳态（homeostasis）——生物体调节其内部环境以维持动态平衡的原则。这四个原则有助于我们深入理解这一研究领域的基本原理。
当然，这些原则之间存在一定的重叠，每个原则涉及的领域也有众多分支。本书将这四个原则所属的生物学分支分为九章作详细介绍，每章涵盖生物学的一个方面、一个核心原则或一个具体分支，以便读者全面了解主要观点及其重要性，并结合历史背景展示思想的演变过程。
阅读本书时，需要记住的是，许多最重要的生物学发现和洞见出自业余爱好者，尤其是在科学发展的初期。现代专业化的生物学世界往往被认为是学者和身着白大褂的专家的专属领域，超出了普通人的认知。与其他学科一样，生物学的重大理念也常常被专业术语所垄断，学科的基本知识难以普及。本书旨在以通俗易懂的语言呈现这些理念，从而满足大多数人的求知欲，也许还能激发他们进一步探索的兴趣。
自史前时代起，迷恋生物世界就是人类的一大特点，从当下记录地球各种生命形式的电影和电视节目便可见一斑。作为这个世界的一部分，我们在对生命的奥秘充满敬畏的同时，也在深思自身在自然秩序中的位置。
生物学的产生及发展是我们尝试探索这个世界并解释其过程的结果，除了提供知识方面的满足感，它还能为作为一个物种的我们提供解决实际问题的方案：为不断增长的人口提供食物，与恶性疾病对抗，甚至防止灾难性的环境破坏……生物学的各种理念塑造了我们对这个重要的、充满活力的学科的理解。希望本书能进一步丰富大家对于这些理念的见解。

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