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一切都从一个单独的细胞开始。从树木到水母再到人类，各种令人眼花缭乱的形状和结构，都能从这一个细胞发育出来。我们对这种过程熟视无睹，觉得理所当然，完全没想到这有多么不同寻常。
那么，生物体到底是怎么把外在形态呈现出来的呢？一个答案说，这都记录在DNA里。通过研究一些奇特的变异现象，比如苍蝇在应该长触角的地方长了腿，生物学家已经确定出了发育过程中涉及到的许多基因。然而实际上，我们像是一群孩子弄到了一艘外星飞船，东按按西摸摸，成功摸索出了各个开关的用途。我们也许能把飞船开起来，对它的原理却一点也不懂。如果飞船坏了，想要修理或是重新建造一艘，我们肯定不会。同样，虽然对于哪个基因控制生长我们了解得不少，对于这些指令如何通向最后的形态，却知之不多。细胞或是分子到底做了些什么，才让生命体的外形发生了变化？这仍然是个巨大的谜题，也许是生物学中最大的一个。不过，借助新工具的帮助，我们已经窥到了一点门径。而且这项工作拥有无限的可能性。比如，我们对器官形成过程了解得越深入，对其进行修复或是替换就越容易。最终，我们也许能够创造出一些动物或是植物，具有自然界中不曾发现过的形态。
虽然自古以来，亚里士多德之类的思想家就已经思考过发育之谜，但是，直到上个世纪后半叶，生物学家才开始着手对付这个难题。20世纪60年代，生物学家路易斯·沃伯特（Lewis Wolpert）阐述了一种设想，即复杂的形体规划能够通过胚胎中简单的化学物质浓度梯度而建立。这种化学物质叫做形态发生素。不同的基因在不同的位置激活，依据便是其所处环境中的形态发生素含量。在接下来的数十年中，编码形态发生素的基因被发现了，沃伯特的想法也在很大程度上得到了证实。通过鼓捣这些控制形体蓝图的基因，生物学家也取得了一些成就——比如，如何把一朵花产生花粉的器官变成花瓣。但是，那时研究的重点是编制发育过程中涉及的“控制”基因的目录，而不是阐明发育如何一步一步运作。这些控制基因会启动建造某个特定身体部分的程序，但是在大多数情况下，没有人知道启动之后会发生什么。西班牙巴塞罗那基因组调控中心的系统生物学家詹姆斯·夏普（James Sharpe）说：“生物学家被基因迷惑住了，他们基本止步于此，甚至没有留意到这里还有个关于形态的问题。”
以动物的肢体为例。长出肢体，不管是小鸡的翅膀还是鼹鼠的脚掌，第一步都是长出一个一个突出的、伸长的部分。多年以来，生物学家认为这种形状产生的原因很简单，就是肢体顶端的细胞分裂要比底端快，仅此而已。不过，从没有人证明过这一点。
要彻底揭开形态之谜，我们还有很长的路要走。不过，借助植物学家设计的各种关于结构发育的简单计算机模型，我们开始能够预测某一特定变化如何影响到形态。至少在理论上，这样的模型有朝一日将能够帮助我们设计出具有特定形状的植物。
当然，通过人工育种来影响农作物、花卉、鱼、狗、马和其他许多生命体的形态已经有数千年的历史了。例如，如果想要一种短腿狗，就用两只腿短的狗交配。不过绝大多数的育种工作都是摸索着来的，其中的机制并不清楚。而深入了解基因、形态发生素以及机械力之间的相互作用对生物形态的影响，将会打开许多新的可能。对于机械力作用的不断深入的了解，已经帮助我们提高了组织工程学的水平。通过理解细胞对压力作用的反应方式，研究人员可以在实验室里培养出更好的替代组织，加快病人伤口愈合。例如，如果经常挤压，人造软骨就会更加坚韧，这和人们行走时对软骨的影响相同。
随着生物学家开始对形体发育进行更加细致详尽的研究，关于可能创造出新世界的想象，开始变得十分具有吸引力。这个新世界将不拘一格而又奇妙非常，拥有各式各样的新形态。现在，通过巧妙的处理，人们已经能够把植物改造成各种不同寻常的外形，用小箱子套住生长中的果实制造出方形的西红柿，通过园艺造型让树木呈现出椅子的形态，甚至用树根制造出活着的桥。但是，如果关于这些形状的指令都可以编码进种子的基因，一经播种便会迅速生长出来，那又会怎样呢？我们能创造出带把手方便搬运的西瓜，开出鲜艳兰花的雏菊，或是可以长成预置好的房子的树木吗？如果掌握了形态发育的一切原理，我们有可能创造出能够长成预置房屋的树木吗？
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