認識突變經驗後，我們可以對癌症追根溯源，直到細胞的中摳控制分子即DNA中的可識別的變化。但是就某種角度而言，這些遺傳發現索然無味，並不能告訴我們多少新東西。基因是純粹的信息，只不過是精確的抽象概念。如果對基因只作孤立的分析，我們並不能了解多少細胞鮮活的生命內容。而且，構成基因的DNA鹼基序列對揭示基因的運作幾無用處。因此，既便我們知道在癌症的發育過程中這個或那個基因發生了突變，但我們對突變基因導致細胞異常生長的機制仍然一無所知。幸運的是，分子生物學為我們提供了有用的邏輯思路，引領我們去理解基因的功能。基因指令周圍的細胞製造特定的蛋白質，蛋白質再擔負起基因的任務。蛋白質催化生化反應或者造就精密的物質結構。要理解基因的工作情況，必須深入了解基因蛋白質的功能。
按此邏輯，前述的每一個基因都編碼確定某一特定蛋白質的構造。在控制基因的嚴密關注下，合成的癌基因蛋白質揚帆起航，開始在細胞內部引發種種變化。 src基因製造出一種叫做PP60'”的蛋白質，ras基因的產品叫P21。一長串癌基因也有一大堆癌基因蛋白質相對應，後者有時被稱為癌蛋白。當然，腫瘤抑制基因也能通過自己的特定蛋白質控制細胞的繁殖。要深入了解癌症，最終只能從細緻分析不同蛋白質的運作著手。
在直面癌蛋白之前，必須將它們放在生物學背景之下。尤其必須知道癌蛋白的正常形式對於正常、健康細胞所起的作用。正常細胞的功能是我們研究癌的分子畸變的基礎。
某種意義上，癌蛋白的正常形式扮演的角色不言而喻：它們幫助正常細胞控制生長。不幸的是，這個結論並未告訴我們多少新內容；它差不多只是對問題的重複。下面這個問題別開生面，要有用得多：正常細胞是如何確知其生長和抑制生長的時機的呢？
任何時候，人體中的絕大多數細胞都處在靜止狀態。只有在不斷更新的組織如結腸上皮、骨髓（製造新的血細胞）和皮膚處，才能看到大量欣欣向榮地生長和分裂的細胞。
組織細胞繁殖率的巨大差異引出的還是老問題：這些細胞究竟是如何知道生長的時機的呢？至於胚胎髮育時的組織，情況就更為複雜，此刻細胞繁殖的結果是形成複雜的新組織，而不是維持現有的組織構造。
儘管每個細胞在其基因中都有極為精密的數據庫，可是基因並不能給細胞多少關鍵的信息片段。基因不能告訴細胞自己委身何處、怎麼會到達這個地方的、身體是否要求它生長。基因只能告訴細胞如何回應外部信號，即來自體內遠近其他不同細胞的信號。人體內的每個細胞都仰仗它所在的細胞群落告訴它所處的方位、到達的路徑及行事方式。在遠近不同的鄰居們提供的信息中，就有對細胞何時開始生長的指令。
複雜的生物體不如此，無法組成。細胞彼此互相依存，戮力同心，組成組織、器官以及最終的生物體。在群落中，個體細胞的行為須服從周圍機體的需要。因此，在生物體內，每個細胞都必須和其他許多細胞保持密切持久的聯繫；這些聯繫組成了將群落結合在一起的網絡。儘管組織內的細胞在物質上已經形影不離，但通過不停的交換信息，它們的聯繫更為緊密。
因此，正常組織是由幾百萬個細胞組成的系統，它們組成穩定的社會，互相傳遞信息表明自己的需要。癌組織是如何遵循這種模式的呢？在一大堆正常細胞的包圍中，是什麼規定著癌細胞的行為？
癌細胞是一個叛逆者。癌細胞和正常的伙伴不同，它無視周圍細胞群眾的需要。癌細胞只關心自己的繁殖利益。它們自私自利、不講公德。尤為關鍵的是，不同於正常細胞，癌細胞掌握了無須周圍細胞群落的推動即可開始生長的本領。
現在我們可以用更確切的詞彙來表述正常細胞如何控制自身的繁殖這個問題。在一個正常細胞開始生長和分裂行動之前，它離不開外部的推動。相反，癌細胞似乎能夠自我激活，無須藉助其他細胞的推動。
那麼，細胞彼此之間是怎樣刺激生長的呢？我們理解了這一點之後，就可以著手搞清楚癌蛋白篡奪正常細胞間的信號活動、使之變成無關緊要的具體過程。生長信使
原則上，控制生長的信息可以通過電信號或者小的有機分子在細胞間傳遞，可是，由於種種原因，造化提供了另外一種方法。在所有復雜的多細胞生物體中，信息是由叫做生長因子的小的可溶性蛋白質分子傳遞的。細胞釋放出一個生長因子，然後因子在胞際間隙移動，最終影響到它的目標——另一個細胞。這個靶細胞的回應是啟動生長和分裂程序。
體內細胞釋放的某些生長因子離開原地後，通過血液作長途跋涉，最後才到達合適的靶細胞。但通常生長因子分子只作距離很短的位移。細胞釋放出的生長因子影響的是近鄰細胞。組織內的細胞群落主要是由這種近距離信號聯結起來的。
生長因子的合成和釋放受到嚴密監控。不合時宜的釋放會刺激細胞在錯誤的時間和地點開始繁殖，對正常的組織構造造成災難性破壞。我們對細胞釋放生長因子的決策機制所知有限。但是，有一些鮮活的例子可以使我們獲得有關機制的一些片斷。
當某個組織受損時，凝血塊會止住出血。形成血塊不能少了血小板，它聚集在出血點，形成物質屏障防止血液進一步流失。與此同時，血小板釋放出幾種生長因子——最主要的是血小板衍生生長因子（PDGF）——刺激鄰近的結締組織細胞生長。這些結締組織細胞是重建受損組織、癒合創口的先鋒隊。
當組織供氧不足時，也會有生長因子釋放。組織內的細胞會釋放出血管內皮生長因子（VEGF）。該因子刺激鄰近專司構建血管的細胞。由此，鄰近VEGF釋放點的毛細血管可以延伸至缺氧組織。延展的毛細血管系統透入組織，供給組織急需的氧氣。
當細胞被從活體組織中采出、置於培養皿中培養時，生長因子對細胞的刺激愈顯重要。培養皿中的培養液中有養分——一糖、氨基酸和維生素——每個細胞正常新陳代謝所必須的養分，然而這些養分僅夠滿足細胞的生存需要。由於沒有鮮明的生長信號，正常細胞在培養皿中徬徨，既不生長、也不分裂。
只有當在培養基中加入血清，正常細胞才開始繁殖。添加的血清中含有生長因子，其中最主要是PDGF和其他血清因子，如表皮生長因子（EGF）和胰島素樣生長因子（IGF），這些血清因子共同刺激培養皿中的細胞開始生長。
顯然，正常細胞的生長離不開外部信號。細胞自身的決定永不能令它繁殖。用社會學家的術語，正常細胞是徹頭徹尾的“無主見”，它們的行為完全操縱在周圍世界的手中。
癌細胞似乎並不循規蹈矩。即便培養基中沒有或只有很少的血清時，許多種癌細胞在培養皿中仍能生長。這說明癌細胞的生長對外部信號的依賴性很小。癌細胞響應的似乎是其內部的生長刺激信號。照此推理，能夠得出理解癌細胞生長的答案。細胞的觸角
有一套特定的分子能使細胞感受到周圍的生長因子。在細胞表面密佈著“受體”，起著觸角的作用。受體可以使細胞偵知遊大在周圍環境中的生長因子。受體感受到生長因子後，會將遭遇信息透過細胞外膜傳遞到細胞內部。正是這種跨越細胞膜的信息傳遞使細胞知道邂逅的發生。
受體分子的結構非常獨特。它們有很長的蛋白質鏈，一端伸入細胞胞際間隙，中間段穿越細胞膜，另一端深入細胞內部。細胞外的這部分用以感知生長因子的出現；細胞內的部分負責在碰到生長因子後向細胞釋放生化信號。
每一種生長因子都有自己的受體。 EGF受體專門感知細胞外部空間中的EGF，對PDGF無動於衷。相反，PDGF受體只對PDGF有反應，對EGF或其他十幾種細胞可能碰上的生長因子視而不見。
漂移在細胞外部空間中的生長因子會直接和細胞表面的自己的受體結合。這種結合將整個改變受體分子的構造；相應地，受體深入細胞內部的部分釋放出生化信號，使細胞乖乖地開始生長。那麼這些細節又能告訴我們一些有關癌症生長的什麼有用資料呢？信號處理系統
細胞決定生長，經過了長期和復雜的思考。一個靜止的細胞一定會收到並處理一大堆生長刺激信號，其中最重要的是生長因子傳遞的信號，然後，細胞要對這些信號的強度和數目是否足以使它步入積極生長階段作出評估。此外，通過細胞表面的某些特定受體，鄰近細胞也有可能向它傳遞生長抑制信號。生長抑制信號對於最終決定是否啟動繁殖、打破平靜也有重要分量。
決策離不開細胞內部的複雜的信號處理機制。可以用一個由繼電器、電阻、晶體管和電容器構成的電路系統來打比方。電路系統的每個部件都是一個邏輯裝置，從其他部件那裡接收信號，處理、解釋信號，然後再傳遞給另一個部件。
電路中的元器件採取的是非此即彼的做法。如果它接收到的輸入信號足夠多，它會向另一個部件輸出信號。如果它未能收到足量信號，它就保持沉默。它要么完全接通、要么徹底切斷。如其不然，信號處理部件的運作可能採取下述類似的方法：輸入信號流愈大，它也會相應地釋放出愈大的輸出信號。計算機就是由這種簡單部件經過適當排列後構成的，具有巨大的信息處理能力。
活細胞的信息處理部件是蛋白質，而不是二氧化矽和電容器。相對高科技的元器件，蛋白質也能處理複雜的信息。用生化學家的行話，這些蛋白質有“信號轉導”的能耐，它們接收信號、過濾和放大信號，然後將它傳送給其他部件。
這些系統部件通常排列成一直線，就像排成一列傳遞水桶的分子救火隊員。打頭的蛋白質將信號傳給隊伍中的下一個蛋白質，後者再依次傳遞下去。生化學家把這個命令鏈稱作“信號級聯”。細胞信號級聯中打頭的蛋白質是生長因子受體。當這些受體與生長因子結合被激活時，它們激發的反應鏈深入細胞內部，將信號傳遞到細胞的心臟和大腦——細胞核。
正常ras原癌基因製造的蛋白質是闡明信號轉導的一個很好的例子。它坐落在細胞外圍，在細胞膜內壁耐心地等候來自鄰近生長因子受體的敦促。當型號相合的因子同受體結合後，受體會把信號穿過細胞膜傳入細胞內部或者說是細胞質。在細胞質中，一部分受體釋放出生長刺激信號，通過中間媒介直抵ras蛋白質。 ras蛋白質被激活後，將信號再傳給信號級聯中排在後一位的蛋白質。後者是一種由raf原癌基因製造的蛋白質。正常src原癌基因製造的蛋白質也是這般行事，以一條長而復雜的信號鏈連鎖傳遞信號。
正常細胞信號級聯中的原癌基因蛋白質，為我們搞清癌基因蛋白質在癌症形成中的作用機制提供了線索。這些蛋白質，不論正常的還是癌變的，都跨坐在細胞信號處理的主要通道上。憑藉這種進可攻退可守的戰略位置，它們隨時準備影響細胞的行為。
生長刺激信號透過細胞質進入細胞核後，它們影響到基因表達的調控機制。特別是這些信號鼓勵細胞讀取的許多基因，使細胞能夠製造當時數量匱乏的蛋白質。這些新蛋白質在細胞內興風作浪；它們左沖右突，準備把細胞從靜止狀態變成積極生長。
儘管癌症研究人員在發現這些信號級聯的過程中也作了貢獻，但是，很多信息來源於其他渠道，尤其是對單細胞生物——普通的發麵酵母菌——生長控制基因的研究，還有對其他一些果蠅眼睛和一種小蚯蚓外陰發育的基因的研究。在所有癌症研究的故事中，反復出現這樣一種情況：某些巨大進步的來源出人意料，來自於和癌症問題毫不相干的研究工作。此處，人體生長信號級聯的發現，得益於信號級聯的遠祖。在一切動物的細胞中，信號級聯都非常相似，在酵母菌中，信號級聯清晰可辨。
人類的祖先和果蠅的祖先是在6億年前分道揚鏢的。也許在10億年前人類和發麵酵母菌共有一個祖先。某個遠祖一旦演化獲得了該信號機制，後者就成為細胞中永恆不變的一部分，直接影響著細胞的生存，特別是細胞調控繁衍和分化的能力。
這種穩定性給研究人員帶來很多好處：由於人體細胞中的信號系統難於操作，研究人員轉向簡單一點的生物體，試圖揭示地球上生命構成的基本事實。下一章將講到，在癌細胞中，源自遠祖的這種信號系統出了故障。實際上，人體癌細胞中的這種信號處理變化，相對一脈相傳10億年的宏大主題，只是一些細微的變異。