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細胞的英文名稱是“Cell”,直譯為“小室”“小房子”。生物體皆由細胞組成,物種的差異不過是細胞的種類和數量不同而已。作為生命的組成單位,細胞是如何影響人類壽命的呢?我們首先從細胞的發現說起。

1. 顯微鏡下的跳蚤

人類肉眼的最小解析度約0.1毫米,即兩條平行線的間距如果小於0.1毫米的話,在人眼中就變成同一條線了。在顯微鏡發明之前,我們只能看到動物和植物的外觀,要想觀察它們的細胞無異於天方夜譚。因此,在相當長的一段時間內,人類對於細胞的研究工作一直止步不前。

放大鏡

為了探索未知世界,人們開始磨製各種透鏡以便觀察細胞。1590年,荷蘭的眼鏡製造商H·詹森和Z·詹森在不斷打磨鏡片的過程中,偶然將一根直徑1英寸、長1.5英尺的圓管兩端分別裝上了一塊凸透鏡和一塊凹透鏡,透過它可以把原先很小的東西放大到以前無法達到的倍數。這一發現幫助他們製作出世界上第一臺原始的複式顯微鏡。

1英尺=12英寸=0.3048米

顯微鏡

第一批覆合顯微鏡的顯微倍數只有十幾倍,但是足以能夠將原本肉眼看不見的小物體看得清楚了。當時的科學家伽利略甚至宣稱“在他的顯微鏡下,蒼蠅竟然有羔羊般大小”。這一比喻雖顯誇張,卻充分表現出科學家們的激動心情。因為人們都喜歡用透鏡組來觀察跳蚤,所以這種透鏡組被親切地稱為“跳蚤鏡”。

跳蚤

隨著科技的發展,新的觀察手段層出不窮。目前,人類已知的最小細胞是支原體(細菌中的一類),其直徑僅有100奈米,也就相當於我們頭髮絲直徑的千分之一;最大的細胞是鳥類(鴕鳥)的卵細胞,我們經常吃的雞蛋黃,其實就是一個卵細胞。大自然如此神奇,細胞的體積大小竟然有百萬倍的差距。

1米=10分米=100釐米=1 000毫米=1 000 000微米(μm)=1 000 000 000奈米(nm)

生物由細胞組成,那麼生物個體體積的差異究竟是組成細胞的大小不同還是組成細胞的數量不同導致的?換句話說,就是鯨魚比螞蟻大的原因是因為鯨魚的細胞比螞蟻大,還是兩者細胞大小相似,只是鯨魚細胞的數量要遠遠高於螞蟻呢?

鯨魚

螞蟻

我們發現無論是植物細胞還是動物細胞,絕大多數的生物細胞的體積大小相近。各種生物的體積差異,主要取決於細胞數量的多少。

動物細胞

植物細胞

2. 永生的癌細胞

在我們身邊存在著很多種長生不老的細胞,其中癌細胞便是一種名副其實的永生細胞,在沒有外界干擾的情況下,如果有合適的生長環境,癌細胞就會一直不停地生長下去。

癌細胞

最著名的一株癌細胞叫作海拉細胞。1951年,美國女子海莉耶塔·拉克絲(Henrietta Lacks)發現自己腹部出現硬塊,她隨即前往醫院接受治療。主治醫生從她身上採集了相關的細胞組織標本進行培養檢測。當年10月,拉克絲不治身亡,但奇怪的是,從她身上採集的細胞依然存活,並每隔24個小時細胞數量就增加一倍,因此這種細胞被稱為“不死細胞”。研究人員取Henrietta Lacks的前兩個字母,將該細胞命名為海拉(Hela)細胞。

海莉耶塔·拉克絲(Henrietta Lacks)

當面板、內在器官受到傷害或者新細胞生長髮育時,細胞會從兩端向中間對向生長,當兩邊的新細胞觸碰到一起的時候,生長就會停止,這就是接觸抑制,它是正常細胞乃至人類生存的一條關鍵性法則。接觸抑制保證了整個器官的表面是平坦的,但是癌細胞不受這一限制。癌細胞在相互接觸後,還可以不斷地向上堆疊生長,形成一個瘤狀突起,失去控制地持續地增殖、瘋長,便形成了腫瘤。

3. 生殖細胞

另一種重要的永生細胞是生殖細胞,任何生物的生殖細胞都是不死之身,可以在歲月的長河中不斷地繁殖和生存下去,直至該物種滅亡。也許有人會問,個體會不斷地死亡,怎麼能說生殖細胞是永生的呢?

我們看生殖細胞的存在,不僅僅是看一個個個體,更重要地是看這個物種的發展和延續。一個物種的生殖細胞從第一個個體開始,就不斷地延續產生第二代、第三代……,代代相傳,這不正體現出生殖細胞的永恆嗎?

精卵細胞

4. 百變星君幹細胞

幹細胞(Stem Cell)是一種來源於胚胎、胎兒或成人,具有長期自我複製和各種分化潛能的特殊細胞。幹細胞最大的特點就是沒有完全的分化,是一種不太成熟的細胞。也正因為它的不成熟,所以幹細胞具有分化成體內不同種細胞的可能,因此,它又被稱為“萬能細胞”。一旦幹細胞開始分化,成為只具有一種功能的細胞的時候,也就代表著該細胞衰老的開始。

幹細胞

自1981年科學家從小鼠體內首次分離出幹細胞以來,幹細胞的研究已經成為生命科學領域研究的熱點。幹細胞能發育成各種器官,替代疾病損傷的組織,甚至可以成為尋找延長人類壽命方法的重要突破口。

5.細胞能活多久

不同的細胞,其壽命有的長、有的短,各不相同。在日常生活中,細胞衰老和死亡的現象不勝列舉。小蝌蚪在成長為青蛙的過程中,尾巴逐漸變短並消失,就是透過細胞的死亡來實現的;還有人體的某些表皮細胞,如頭皮屑、面板表皮角質等屬於死亡的細胞,這些物質持續產生,意味著不斷地有新的細胞出生、有老的細胞死亡,細胞也有著自己的壽命。

實際上,“細胞壽命”一詞具有兩種不同的內涵:一種是一個細胞從剛開始發育到成熟再到最後死亡的時間;另一種是細胞在體外培養的世代的總時間。

對於第一種內涵,同一生物體內的不同細胞,其壽命也是不同的。以人體為例,當細胞沒有受到其他傷害的時候,正常的肝細胞存活時間是幾百天;血小板細胞的壽命是7~14天;腸粘膜細胞的壽命是3天左右;而血液中的中性白細胞可能昨天才出生。於是出現了一種奇特的現象,不同的人體細胞各自具有不同的細胞生命週期。有的細胞(如味蕾細胞、表皮細胞)不斷死亡、不斷更新換代,而有的細胞(如神經細胞)卻和我們一起慢慢變老。

紅細胞與血小板

神經細胞

很多人羨慕女明星,覺得時光似乎特別眷顧她們,始終那麼光鮮亮麗。其實,這首先是化妝技術、燈光處理技術和圖片處理技術的應用,其次是護膚品的成功。面部的面板細胞也有壽命,不斷地重複“出生——衰老——死亡”的過程,最外層的死細胞失去光澤,然後脫落。護膚品的作用便是加速腐蝕表層的死細胞,讓下層的新細胞生長出來,這樣就讓人看起來更顯年輕。誇張一點說,我們與明星的差別不過是表皮細胞的更新速度罷了!

對於第二種內涵,一般的細胞都有著各自的繁殖代數極限。例如,人體的成纖維細胞最多能繁殖50代;老鼠的成纖維細胞可以分裂18代;烏龜的成纖維細胞可以分裂110代。同種細胞每一代的生存時間大致是相仿的,細胞的繁殖代數乘以每一代細胞的生存時間就是這個物種的壽命。換句話說,一個物種的某類細胞的存活時間和存活代數,也就決定了這個物種的壽命。

成纖維細胞

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