生命*伟大的奇观体现在单个细胞（受精卵）发育成数十亿乃至数万亿个细胞而组建动物的过程。长久以来，科学家们就知道，要是能够阐明胚胎中形态和模式图案如何出现的话，他们就能够清楚地理解今天令人惊叹的动物界的多样性是怎样从5亿年前的原始形态演化而来的。本书中，著名生物学家肖恩卡罗尔，演化发育生物学的开创者之一，为广大读者打开了令人振奋的崭新生物学分支演化发育生物学的黑匣子，展示了这场令人叹为观止的科学革命。书中详细叙述了各种各样的动物，包括我们人类本身是如何建造的以及它们的分子遗传基础。

本书是作者*部有关进化发育生物学的科普作品。涉及胚胎学，发育生物学，分子生物学，遗传学，基因组学，古生物学，进化生物学，博物学等多门学科。图文并茂，对化石，胚胎，基因和许多动物的描述是栩栩如生，引人入胜。详细叙述了各种各样的动物包括我们人类本身是如何建造的以及它们的分子遗传基础。该书出版后获得一致好评，曾荣获多项奖励，如美国《发现》杂志和《今日美国》*科技图书年度奖。

第三次革命

你说你想要进行一场革命，

好啊！其实很多人都想要改变世界。

你却告诉我，其实那只是演化，

好啊！你知道的，

我们仍期待着世界的改变..

终于，你说已经找到一个真正的解决办法，

好啊！那就把你的计划展示给全世界吧！

择自约翰·列侬（John Lennon）和保罗·麦卡特尼

（Paul McCartney）的歌曲《第一次革命》

（Revolution 1，1968年）

法国物理学家、诺贝尔奖得主让·佩兰（Jean Perrin）曾经说过，任何科学取得进步的关键是能够利用一些简单无形的原则来诠释复杂有形的现象。在生物学，具体来说分别是演化论[1]和遗传学上发生的两次最伟大的革命，都是在这一真知灼见驱动下完成的鲜明例证。达尔文把千姿百态的物种化石和成千上万生物的多样性诠释为亿万年自然选择的产物，而分子生物学则诠释了所有物种的遗传基础是如何蕴藏在仅由4种基本要素组成的脱氧核糖核酸（DNA）分子中。尽管这些见地在解释复杂可见的形态起源，如从古老的三叶虫到加拉帕戈斯地雀的喙，都非常有力，但它们仍然有待完善。这是因为，无论是自然选择理论还是DNA，都不能直接解释各种独特形态是如何形成或如何演化的。

理解形态的关键是发育，即由一个单细胞的卵子发展成一个复杂的由数十万亿个细胞组成的动物的过程。发育过程，是生物学上尚未完全解决的重大谜题，作为一个奇观，两百年来令人叹为观止。正是因为发生在胚胎阶段的变化能导致形态的改变，发育和演化才息息相关。过去二十年间，生物学界发生了一场新的革命，也就是，发育生物学和演化发育生物学[2]（Evolutionary Developmental Biology，简称Evo Devo）的诸多进展，彰显了我们肉眼看不到的基因和简单规律如何塑造了动物形态及其演化过程。从中我们所了解到的大部分事实都是出乎意料却又绝妙至极的，并从根本上重新描绘了演化运作的画卷。举例来说，从没有哪个生物学家能预测到，同样的基因既可以控制着昆虫的身体和器官的形成，同时又控制着我们人体的形成。

本书要讲述这场新的生物学革命及其真知灼见是如何诠释动物界演化的故事。目的就是彰示一幅生动的动物制造过程画卷，揭示出各种各样的变化是如何塑造了我们今天现存的各种动物以及那些已灭绝了的化石动物。

本书是为以下几类读者写的：第一类是对大自然和自然史感兴趣的人，特别是那些喜爱热带雨林、珊瑚礁、非洲大草原和动物化石的人。本书讲述了一些令人陶醉的现存动物以及灭绝的化石动物是如何构建和演化的。第二类是物理学家、工程师、计算机学家以及其他对复杂系统起源感兴趣的人。本书讲述了一个如何整合少数几种公用部件来创造庞大多样性的故事。第三类是学生和教育工作者。笔者深信演化发育生物学所带来的深刻见地会把演化转变成一个栩栩如生的过程；比起过去对演化论象征性的讲述和讨论，一幅更引人入胜、更富于启发性的生物演化画卷将会呈现在读者面前。而第四类则是针对那些不断反思我是从哪里来的问题的人，本书涉及人类本身的历史，包括人类从受精卵转变为成人的个体发育过程，以及从遥远的动物起源到近期的人类起源这一漫长而又复杂的系统演化历程。

美国威斯康星大学麦迪逊分校分子生物学和遗传学教授、霍华德休斯医学研究所研究员及负责科学教育的副总裁、美国科学院院士和美国艺术与科学院院士。卡罗尔主要研究控制动物身体模式图案形成的各种基因及其在动物多样性演化过程中所起的重要作用。美国《时代》周刊、《美国新闻和世界报道》周刊、美国《发现》杂志以及《纽约时报》等对卡罗尔的研究进行了多次特别报道。卡罗尔也发表了多部科普著作。

译者序

前言　第三次革命

导言　蝴蝶、斑马和胚胎 001

第一部　动物的制造 017

第1章 动物建筑学：现代的形态与古老的设计 019

第2章 怪兽、突变体和主控基因 039

第3章 从大肠杆菌到大象 055

第4章 制造婴儿：25 000个需要组装的基因 083

第5章 基因组中暗物质：工具盒的操作手册 107

第二部　化石、基因和动物多样性的制造 131

第6章 动物演化的大爆发 135

第7章 小爆发：翅膀及其他革命性的发明 163

第8章 蝴蝶是怎样得到它的斑点 191

无尽之形最美

第9章 大自然如何涂黑色 213

第10章 美丽的灵魂：人类的制造 239

第11章 无尽之形最美 269

致谢 294

索引 297

彩版 303