xviii

Contents

13.2.2

Principal Component and Linear Discriminant

Analyses . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

163

13.2.3

Wavelets . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

163

13.3

Multidimensional Scaling and Seriation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

164

13.4

Visualization . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

167

13.5

The Maximum Entropy Method . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

168

References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

168

Part III

Biology

14

The Nature of Living Things . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

173

14.1

The Cell . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

173

14.2

Mitochondria . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

175

14.3

Metabolism . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

177

14.4

The Cell Cycle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

179

14.4.1

The Chromosome . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

181

14.4.2

The Structures of Genome and Genes . . . . . . . . . . . . . .

184

14.4.3

The C-Value Paradox . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

187

14.4.4

The Structure of the Chromosome . . . . . . . . . . . . . . . . .

191

14.5

Cancer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

192

14.6

The Immune System . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

193

14.7

Molecular Mechanisms . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

196

14.7.1

Replication . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

196

14.7.2

Proofreading and Repair . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

196

14.7.3

Recombination . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

198

14.7.4

Summary of Sources of Genome Variation . . . . . . . . .

200

14.8

Gene Expression . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

201

14.8.1

Transcription . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

202

14.8.2

Regulation of Transcription . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

202

14.8.3

Prokaryotic Transcriptional Regulation . . . . . . . . . . . .

203

14.8.4

Eukaryotic Transcriptional Regulation . . . . . . . . . . . . .

203

14.8.5

mRNA Processing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

206

14.8.6

Translation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

206

14.9

Ontogeny (Development) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

207

14.9.1

Stem cells . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

209

14.9.2

Epigenesis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

210

14.9.3

The Epigenetic Landscape . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

211

14.9.4

r and upper KSelection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

211

14.9.5

Homeotic Genes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

213

References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

213

15

The Molecules of Life . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

217

15.1

Molecules and Supramolecular Structure . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

217

15.2

Water . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

219

15.3

DNA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

220

15.4

RNA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

226