生命最偉大的奇觀體現在單個細胞（受精卵）發育成數十億乃至數萬億個細胞而組建動物的過程。長久以來，科學家們就知道，要是能夠闡明胚胎中形態和模式圖案如何出現的話，他們就能夠清楚地理解今天令人驚嘆的動物界的多樣性是怎樣從5億年前的原始形態演化而來的。本書中，著名生物學家肖恩?卡羅爾，演化發育生物學的開創者之一，為廣大讀者打開了令人振奮的嶄新生物學分支——演化發育生物學的黑匣子，展示了這場令人嘆為觀止的科學革命。書中詳細敘述了各種各樣的動物，包括我們人類本身是如何建造的以及它們的分子遺傳基礎。






美國威斯康星大學麥迪遜分校分子生物學和遺傳學教授、霍華德?休斯醫學研究所研究員及負責科學教育的副總裁、美國科學院院士和美國藝術與科學院院士。卡羅爾主要研究控制動物身體模式圖案形成的各種基因及其在動物多樣性演化過程中所起的重要作用。美國《時代》周刊、《美國新聞和世界報道》周刊、美國《發現》雜誌以及《紐約時報》等對卡羅爾的研究進行了多次特別報道。卡羅爾也發表了多部科普著作。

譯者序

前言 第三次革命

導言 蝴蝶、斑馬和胚胎 001

第一部 動物的製造 017

第1章 動物建築學：現代的形態與古老的設計 019

第2章 怪獸、突變體和主控基因 039

第3章 從大腸桿菌到大象 055

第4章 製造嬰兒：25 000個需要組裝的基因 083

第5章 基因組中暗物質：工具盒的操作手冊 107

第二部 化石、基因和動物多樣性的製造 131

第6章 動物演化的大爆發 135

第7章 小爆發：翅膀及其他革命性的發明 163

第8章 蝴蝶是怎樣得到它的斑點 191

無盡之形最美

第9章 大自然如何塗黑色 213

第10章 美麗的靈魂：人類的製造 239

第11章 無盡之形最美 269

致謝 294

索引 297

彩版 303

第三次革命

你說你想要進行一場革命，

好啊！其實很多人都想要改變世界。

你卻告訴我，其實那只是演化，

好啊！你知道的，

我們仍期待著世界的改變..

終於，你說已經找到一個真正的解決辦法，

好啊！那就把你的計畫展示給全世界吧！

—擇自約翰·列儂（John Lennon）和保羅·麥卡特尼
（Paul McCartney）的歌曲《第一次革命》
（Revolution 1，1968年）

法國物理學家、諾貝爾獎得主讓·佩蘭（Jean Perrin）曾經說過，任何科學取得進步的關鍵是能夠“利用一些簡單無形的原則來詮釋複雜有形的現象”。在生物學，具體來說分別是演化論[1]和遺傳學上發生的兩次最偉大的革命，都是在這一真知灼見驅動下完成的鮮明例證。達爾文把千姿百態的物種化石和成千上萬生物的多樣性詮釋為億萬年自然選擇的產物，而分子生物學則詮釋了所有物種的遺傳基礎是如何蘊藏在僅由4種基本要素組成的去氧核糖核酸（DNA）分子中。儘管這些見地在解釋複雜可見的形態起源，如從古老的三葉蟲到加拉帕戈斯地雀的喙，都非常有力，但它們仍然有待完善。這是因為，無論是自然選擇理論還是DNA，都不能直接解釋各種獨特形態是如何形成或如何演化的。

理解形態的關鍵是發育，即由一個單細胞的卵子發展成一個複雜的由數十萬億個細胞組成的動物的過程。發育過程，是生物學上尚未完全解決的重大謎題，作為一個奇觀，兩百年來令人歎為觀止。正是因為發生在胚胎階段的變化能導致形態的改變，發育和演化才息息相關。過去二十年間，生物學界發生了一場新的革命，也就是，發育生物學和演化發育生物學[2]（Evolutionary Developmental Biology，簡稱Evo Devo）的諸多進展，彰顯了我們肉眼看不到的基因和簡單規律如何塑造了動物形態及其演化過程。從中我們所瞭解到的大部分事實都是出乎意料卻又絕妙至極的，並從根本上重新描繪了演化運作的畫卷。舉例來說，從沒有哪個生物學家能預測到，同樣的基因既可以控制著昆蟲的身體和器官的形成，同時又控制著我們人體的形成。

本書要講述這場新的生物學革命及其真知灼見是如何詮釋動物界演化的故事。目的就是彰示一幅生動的動物製造過程畫卷，揭示出各種各樣的變化是如何塑造了我們今天現存的各種動物以及那些已滅絕了的化石動物。

本書是為以下幾類讀者寫的：第一類是對大自然和自然史感興趣的人，特別是那些喜愛熱帶雨林、珊瑚礁、非洲大草原和動物化石的人。本書講述了一些令人陶醉的現存動物以及滅絕的化石動物是如何構建和演化的。第二類是物理學家、工程師、電腦學家以及其他對複雜系統起源感興趣的人。本書講述了一個如何整合少數幾種公用部件來創造龐大多樣性的故事。第三類是學生和教育工作者。筆者深信演化發育生物學所帶來的深刻見地會把演化轉變成一個栩栩如生的過程；比起過去對演化論象徵性的講述和討論，一幅更引人入勝、更富於啟發性的生物演化畫卷將會呈現在讀者面前。而第四類則是針對那些不斷反思“我是從哪裡來的”問題的人，本書涉及人類本身的歷史，包括人類從受精卵轉變為成人的個體發育過程，以及從遙遠的動物起源到近期的人類起源這一漫長而又複雜的系統演化歷程。