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出版者:Academic Pr

作者:Schatten, Gerald P. (EDT)

出品人:

页数:294

译者:

出版时间:

价格:149.95

装帧:HRD

isbn号码:9780121531768

丛书系列:

图书标签:

• Developmental Biology
• Embryology
• Molecular Biology
• Genetics
• Cell Biology
• Animal Development
• Model Organisms
• Signaling Pathways
• Evolutionary Developmental Biology
• Stem Cells

《生物学前沿探索：从分子到生态的宏大叙事》 本书导言：重塑我们对生命复杂性的理解 生命，这个我们习以为常却又蕴含无穷奥秘的现象，始终是科学探索的核心焦点。从最微小的分子机器到广袤无垠的生态系统，生物学正经历一场深刻的范式转变。新技术、新理论的涌现，正以前所未有的速度拓展着我们对生命过程的认知边界。本书旨在汇集当前生物学研究中最具活力、最富洞察力的前沿领域，勾勒出一幅跨越尺度、融合多学科视角的生命科学全景图。我们不再满足于描述“是什么”，而是深入探究“如何”以及“为何”——解析生命系统的动态机制、演化逻辑以及其与环境的复杂互动。 本书内容涵盖了从基因组编辑的精准操作到复杂神经回路的功能重塑，从合成生物学的工程理念到全球气候变化下的生物多样性响应。我们致力于呈现的，是一部既有深度又有广度的知识集成，旨在激发读者对生命科学未来方向的深刻思考。 --- 第一部分：基因组与细胞的微观世界——机制的突破 第一章：后基因组时代的分子生物学：动态调控与表观遗传的深度解码 基因组测序技术的成熟仅仅是故事的开端。本章聚焦于基因表达的动态调控网络。我们将探讨非编码RNA（如lncRNA和circRNA）在染色质结构重塑、转录因子募集中的关键作用。深入分析表观遗传修饰——甲基化、乙酰化、泛素化——如何实时响应环境信号，驱动细胞命运的快速分化或重编程。重点介绍CRISPR/Cas系统的最新迭代，如碱基编辑和先导编辑（Prime Editing），它们如何实现对基因组的精细化、无创伤性修改，以及这些技术在基础研究和潜在治疗策略中的应用前景。此外，单细胞多组学技术（scATAC-seq, CITE-seq等）如何揭示细胞异质性，并构建出高分辨率的细胞谱系图，成为理解发育和疾病进展的基石。 第二章：蛋白质组学与结构生物学的新范式：从静止到运动的洞察 蛋白质是执行生命功能的分子机器。本章不再局限于静态结构解析，而是关注蛋白质的功能构象变化和动态相互作用。冷冻电镜（Cryo-EM）技术的进步使得我们能够以前所未有的分辨率捕获酶促反应、信号转导复合物在活性状态下的瞬时结构。我们详细讨论了蛋白质-蛋白质相互作用组（Interactome）的解析，尤其关注那些低丰度、瞬时性相互作用对信号通路整合的重要性。此外，对蛋白质翻译后修饰（PTM）的实时监测技术，如化学探针和高分辨质谱分析，如何帮助我们构建出细胞内信号的“动态摩尔图”。 第三章：细胞器互作与物质运输的精密工程 现代细胞生物学认识到，细胞功能并非依赖于孤立的细胞器，而是依赖于其高度协调的膜接触位点（MAMs）和物质交换。本章详细阐述了线粒体、内质网（ER）和溶酶体之间钙离子、脂质和信号分子的穿梭机制。我们将探讨这些互作如何调控细胞的能量代谢、自噬清除和应激反应。特别关注对这些膜接触位点进行成像和功能操纵的新技术，揭示其在细胞凋亡、脂质稳态失衡以及神经退行性疾病中的核心地位。 --- 第二部分：系统与网络的整合——功能涌现的奥秘 第四章：神经科学前沿：连接组、回路与意识的计算模型 理解大脑功能，需要从单个神经元跃升至大规模回路。本章聚焦于连接组学（Connectomics）的挑战与进展，包括如何利用电子显微镜追踪和全脑荧光示踪技术构建详细的神经元接线图。我们深入探讨了光遗传学、化学遗传学结合钙成像技术，用于解析特定功能回路（如记忆形成、情绪调节）的编码与解码机制。此外，计算神经科学在本章占据重要篇幅，探讨基于信息论和复杂系统理论构建的神经计算模型，试图解释高阶认知功能如何从大规模神经元的同步活动中“涌现”出来。 第五章：合成生物学与生命系统的设计原则 合成生物学正将生物学从一门观察学科转变为一门工程学科。本章探讨如何应用工程学原理（如标准化、模块化、层次化）来设计和构建新的生物功能系统。内容包括基因振荡器、逻辑门电路在活细胞中的实现，以及新型生物传感器和诊断工具的开发。更进一步，我们将讨论设计“非自然”代谢途径以生产高价值化学品或生物燃料的策略，以及对基本生命单元进行基因组缩减或重构的尝试，以期探究生命存在的最低要求。 第六章：免疫学的前沿：微环境调控与治疗性干预 免疫系统是一个极其复杂的动态防御网络。本章关注免疫细胞与其微环境（Tumor/Tissue Microenvironment, TME）的精细对话。我们将分析不同组织驻留免疫细胞的独特表型和功能，以及它们如何被局部代谢状态、细胞因子梯度和基质结构所塑形。重点讨论免疫检查点疗法（ICB）作用机制的深入解析，以及CAR-T/NK细胞疗法中如何通过基因工程克服实体瘤中的免疫抑制屏障。对自身免疫性疾病中Treg细胞功能障碍或Th17/Tfh细胞失衡的系统生物学分析，也是本章的重点。 --- 第三部分：宏观尺度与时空演化——生命在环境中的角色 第七章：群体遗传学与宏观演化动力学：适应与漂变的新见解 演化研究正从经典群体遗传学模型走向整合基因组学和生态学数据的多尺度演化分析。本章探讨了在基因组水平上，如何量化选择（Selection）、漂变（Drift）和迁移（Migration）的相对贡献。我们关注适应性景观的动态变化，尤其是快速环境变化（如气候变暖、抗生素滥用）下，生物种群的适应潜力。对病毒和细菌的快速演化进行建模，以预测新型病原体的出现，是本章在应用层面的重要体现。 第八章：微生物组学：共生体对宿主生理的深远影响 微生物组（Microbiome）不再被视为被动的定殖者，而是宿主不可或缺的“超级器官”。本章深入探讨肠道微生物组如何通过代谢产物（如短链脂肪酸、神经递质前体）影响宿主的免疫、代谢和神经功能。我们将分析“菌群-脑轴”和“菌群-代谢轴”的分子机制。此外，宏基因组测序技术如何揭示复杂生态位中微生物群落的功能潜力，以及如何通过靶向性益生菌或粪菌移植（FMT）进行精准的健康干预。 第九章：生态系统科学与生物多样性的未来 面对全球环境变化的严峻挑战，生态学正转向预测和管理。本章聚焦于生物多样性如何影响生态系统功能和稳定性。通过整合遥感数据、物种分布模型和功能生物学数据，我们构建更精细的生态网络模型，以预测关键物种灭绝或入侵带来的连锁效应。重点讨论了气候变化、土地利用变化对生物地理格局的重塑，以及基于自然的解决方案（NbS）在维持生态系统服务中的潜力。 --- 结语：迈向整合生命科学的未来 本书的各个章节独立成篇，却又相互关联，共同描绘出当代生物学研究的宏大图景。从分子机器的精确操作，到复杂系统的涌现行为，再到物种在地球系统中的角色，生命科学正朝着高度跨学科、数据驱动和工程导向的方向发展。未来的突破将不再局限于单一领域，而是产生于不同尺度研究的交叉融合之中。我们希望本书能为研究者和学生提供一个坚实的知识框架，以迎接生命科学未来十年的激动人心的挑战。

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