[原創]小科普人體大數據之細胞篇:人體內有多少細胞

2021-01-18 大數據文摘

點擊標題下「大數據文摘」可快捷關注


作者：孫強

大數據文摘原創文章，轉載需後臺留言申請


眾所周知，人體是由細胞組成的。單個細胞很小，肉眼不可見，要藉助顯微鏡才能看到。很多人也許會問，人體總共有多少個細胞組成？這個看似簡單的問題，在科學已經非常發達的今天，科學家們卻無法給我們一個滿意的答覆。


根據某些早期的教科書，人體的細胞總量在5到50萬億(5-50trillion)之間。


世界各地的科學家進行了多種不同測算，在各種各樣的測算中，下面這種算法看起來比較有道理些：


假設一個成人體重在60至90公斤之間，除去骨骼內約14％到20％的非細胞部分，再除去血液內大約5％的非細胞重量，一個典型的體細胞的質量約為1納克（nanogram,1nanogram=10-9gram)。做一下簡單的數學計算，我們會得到約46至68萬億。


對於體重較胖的人，體重增加似乎主要是通過擴大的脂肪細胞體積實現的，細胞總量並不會增加太多。再加上在上述計算中沒有考慮關節及體內細菌等其他非細胞成分，多數科學家認為人體內的細胞總量約在50萬億左右（有幾萬億的上下波動範圍）。


這50多萬億的細胞根據形態及功能可分為210多種，多種細胞組合在一起完美地執行著人體的各種代謝功能。而如此巨大數量而又種類繁多的細胞都是從最原始的一個受精卵衍生而來。


細胞的組成主要是水,約佔細胞重量的三分之二。其他的有機成分(如蛋白質, 脂肪及碳水化合物等)及無機成分(無機鹽及小分子化合物等)加在一起佔三分之一。不同的細胞由於執行不同功能,有著不同的內部構造,細胞的構造單位統稱為細胞器,不同細胞內的細胞器大約有20多種。


像所有生物一樣，細胞也會死亡。一個成年男性每分鐘大約失去9600萬細胞。而在同一分鐘，約96萬個新的細胞誕生。細胞的壽命長短不一。例如，白血細胞存活大約十三天，紅細胞壽命約為120天，肝細胞的壽命約為18個月，骨細胞約20-30年, 而很多腦細胞是是和人體壽命一樣的。細胞的平均壽命約7-10年, 就是說, 每隔7-10年人就會脫胎換骨一次。


在不同種類的人體細胞中，值得一提的是幹細胞(stemcell)。簡單的說，幹細胞類似於最初的受精卵，具有轉化成其他任何一種細胞的能力。幹細胞研究現在很熱，科學家們希望通過研究幹細胞，實現體外組織及器官培養。想像一下，也許在不久的將來，你的心臟出現問題，不用擔心，拿一個體外培養的心臟換上即可。由於是從你自己的細胞培養而來，不存在任何的免疫排斥反應－－而這是現在異體器官移植存在的最大問題。通過體外改進幹細胞基因，再植入人體可以治療某些遺傳疾病，也可用於某些癌症輔助治療－－這就是所謂的基因治療了。總之，幹細胞技術及其他生物技術的發展，將會在不久的將來帶來又一次的臨床醫療革命。


想知道更多關於幹細胞的知識，美國衛生總署的這個連結可以提供幫助：http://stemcells.nih.gov/info/basics/pages/basics1.aspx


中國幹細胞信息平臺也可以提供更多信息：http://www.chinastemcell.org


談到人體細胞，也不能不提一下癌細胞(CancelCell)。癌細胞是人體細胞中的異教徒，是一個完全脫離了人體控制的自由瘋長的細胞群。這種異化是由於基因組變異帶來的，一些常見的和癌症有關的基因如BRCA，P53,Ras基因等，已經得到了很好的研究。已經鑑定的癌症基因有100多個，有研究推測人體基因組1％的基因的變異可能和細胞癌化相關－人體有2萬多個基因，也就是200多個基因可能會同癌症發生有關係。在不同癌症中的不同基因的變異也都相差很大，這給癌症的臨床治療帶來很大的困惑和困難。隨著基因組測序及其他分子生物學手段的不斷進步，會有更多的癌症基因及突變被堅定出來，對我們了解各種癌症的發生機制及進而開發新的治療手段都會提供很好的依據。應該說明的是，這些所謂的癌基因在正常細胞中都執行者非常重要的功能，這些基因發生突變，既有隨機的自發因素，也有環境因素的影響，如吸菸（肺癌），病毒感染（肝癌，宮頸癌）等。


想要了解更多癌症和癌細胞的知識，推薦以下連結：http://www.cancer.gov/


關於癌症基因及基因組研究，可以參考該網站：https://icgc.org



【醫療大數據欄目介紹】

2015年2月7日「醫療大數據專欄」正式成立。隨著基因晶片及DNA測序技術的發展，生物醫療大數據迅猛發展，既是大數據技術發展的原動力，也是大數據技術的受益者。大數據文摘2013年7月成立，我們專注數據，每日堅持分享優質內容，從未間斷，我們努力為讀者和志願者打造一個分享和交流平臺。作為大數據文摘的志願者群，我們中有不少人從事醫療大數據相關工作，關心醫療大數據的發展，願意通過這個專欄，和大家一起分享醫療大數據的點點滴滴。


如果您是專業人員，願意與大家分享，請加入我們，我們把這個平臺和專欄做得更好。精準醫療的革命時代到來了，讓我們一起關注醫療大數據技術的發展。


【主編介紹】

說明：有意聯繫譯者的朋友，請給「大數據文摘」後臺留言，附自我介紹及微信ID，謝謝。



孫強，資深生物信息專家，現在服務於美國國立癌症研究所，從事癌症基因組資料庫管理工作。熱愛大數據，加入大數據文摘志願者行列一年有餘，願以文會友，廣結大數據善緣。旅居美國多年，與能幹的太太和三個可愛的女兒定居於大華府地區。


讀過的學校：山東大學，中科院植物所，加大洛杉磯分校( UCLA )

生活過的城市：淄博，濟南，北京，洛杉磯，華盛頓

工作過的地方: BioDiscovery Inc, The Institute for Genomic Research(TIGR), J. CraigVenter Institute(JCVI),National Institutes of Health(NIH)

其他愛好：足球，釣魚，打牌


大數據格言：big data is better data



大數據文摘精彩文章：

回復安全 關於洩密、黑客、攻防的新鮮案例

回復算法 既漲知識又有趣的人和事

回復谷歌 看其在大數據領域的舉措

回復院士 看眾多院士如何講大數據

回複色情 這個,你懂的,可是你真的懂嗎？

回復隱私 看看在大數據時代還有多少隱私

回復醫療 查看醫療領域文章6篇

回復徵信 大數據徵信專題四篇

回復大國 "大數據國家檔案"之美國等12國

回復體育 大數據在網球、NBA等應用案例

回復平安 中國平安相關大數據案例、新聞

回復志願者 了解大數據文摘及如何加入

相關焦點

  • 日本科普漫畫《工作細胞》走紅 為人體細胞編好戲
    345年前，荷蘭人列文虎克第一次看到顯微鏡下的細胞，若干年後，這些微觀世界的居民被更多人愛上。　　人類身體裡有約37兆2千億細胞各司其職，人體是它們的「血汗工廠」。　　數量最多的紅細胞是戴著小紅帽的「快遞員」，在血管裡孜孜不倦地為其他細胞運輸氧氣和二氧化碳。哪裡侵入細菌、病毒、寄生蟲，遊走在血管壁中的「巡邏警察」白細胞第一時間趕赴現場。
  • 人體有多少個細胞? 又有多少微生物?
    人體的細菌含量多寡以訛傳訛，新的統計導正這個普遍流傳的說法。你的身體是一座微生物大熔爐，有數以萬計的細菌以你的身體為家，幫助你維持健康與正常。數十年來，科學家總以這個吸引人的「類事實」來顯示它們的重要性：人體內的微生物數量和人體細胞的數量是十比一。不過，一項新的估計指出，就細胞計數而言，比例可能是一比一。在一項於出版之前先發表在bioRxiv網站的新研究中，由魏茨曼科學研究所的朗恩・米洛領軍的三位科學家發現，一名男性平均由30兆個細胞組成，其中包含約40兆個細菌，它們大部分生存在人體的消化道。
  • 人體有多少個細胞?
    根據最新研究估計，人體內細胞的平均數量約為37.2萬億個。而整個銀河系中恆星的數量也只有「1000億顆」。如果每個細胞都是可以分辨的，數完37.2萬億將花費你一百萬年的時間。那麼，科學家是如何精確地就算出這個驚人的數字的呢？
  • 人體細胞沒有「七年之癢」(科普之窗)
    細胞的正常代謝，不會讓你變成一個不同的人。「七年之癢」，與大腦中神經細胞突觸連接的變化有關，因為突觸連接的數目和連接強度決定了我們的感官思維記憶。「七年之癢」，也與多巴胺的分泌及基因有關。　　　　現在「七年之癢」已成為感情變化的專用描述，也成為許多人失戀療傷金句。
  • 人體內細菌到底有多少?
    最近，來自以色列和加拿大的幾位研究者就對人體細菌與細胞的數量較起了真。經過重新估算，他們指出，人體細菌和人體細胞的數量比例遠沒有大家以為的 那樣誇張，細菌和細胞的總數其實差不太多。根據這個新版的估算，一個體重70千克、身高1.7米的「標準參考人」身上的細菌/細胞比值平均為1.3：1。
  • 人體內的萬億個細胞都有什麼作用?
    醫學界的新時代已經近在眼前，新時代裡，那些傳統治療手段無法治癒的疾病都可能被克服，全靠我們體內那些擁有「魔法」的細胞。人體有7萬億個細胞。我們很快就要知道它們都做些什麼了。人體萬病之源--細胞病細胞是生命的基本單位，它雖然精緻細巧卻又蘊藏豐富，結構更是錯綜複雜。細胞受到破壞、毒害，會損害健康，引發各種疾病。現代我們只生一種病就是細胞病。細胞生病的三種原因1、營養不良（細胞得不到它需要的東西），修復、複製細胞時需要的原料不對或不足。
  • 人體的超級細胞--幹細胞
    首先幹細胞是人體內各種組織器官更新換代的種子細胞，它具有分化的能力，可以再生出我們人體各種組織器官需要的細胞。
  • 人體細菌有多少?細菌與細胞數量比例沒有你想的誇張
    類似的說法流傳相當廣泛，它經常出現在冷知識讀物中，不少論文中也會引用它來說明人體菌群的重要性。不過，10：1這個數字其實並不怎麼靠譜。最近，來自以色列和加拿大的幾位研究者就對人體細菌與細胞的數量較起了真。經過重新估算，他們指出，人體細菌和人體細胞的數量比例遠沒有大家以為的 那樣誇張，細菌和細胞的總數其實差不太多。
  • 人體細胞與營養
    原 生質好似包含細胞、少量脂肪、有 色 小顆粒、蛋 白質、線狀物、中空 氣泡、細胞核、礦物質及其他物質， 而他說，「其中沒有任何 一種物質是有 生命的。如此，現代科學發展 至今， 生命之謎依然未解。偉 大的威拉德卡佛（Willard Carver） 一九零五年在奧克拉荷 馬市創建了卡佛脊椎按摩學院。
  • 科普:人體免疫細胞與衰老、疾病的關係
    人體免疫系統作為機體重要系統之一，隨著人年齡的增長也一樣會發生衰老，即免疫衰老。隨著免疫系統的衰老或功能衰退，與之相連的慢性感染性疾病、細菌病毒、自身免疫病等多種疾病的發病率則相應增加。在科學家對細胞的大量研究中，發現免疫細胞的衰老與壽命有重要關係。當免疫細胞消滅入侵的有害物時（即排異反應），人才會不生病。
  • 「細胞圖譜」揭開人體奧秘
    圖譜工程浩大，難度不小，研究經費超出想像，需要全世界主要國家通力合作，而且可能至少花上5年時間才能完成。這是一個使用現代基因組學和細胞生物學中最強大的工具，來單獨捕獲和端詳數百萬個細胞的計劃。為了執行解碼人體37.2萬億細胞的任務，國際上成立了由來自美國、英國、瑞典、以色列、荷蘭和日本的科學家組成的聯合機構。
  • 人體細胞更新周期
    除了整個人體的大循環，還有組成人體的各個部件各自的「小循環」，簡單來說，就是人體各個器官更換狀態的周期。     一般情況下 ，人體會在半年內更新掉身體的98%組織的細胞。細胞功能決定人體健康：細胞的更新正常，觸發與生俱來就潛藏於人體內的「細胞自我修復與再生的超級力量」——但若是因為外界乃至自身因素而導致的體內細胞損傷
  • 人體細胞更新周期 多少天更新一次
    人體細胞更新周期一般為120-200天（神經組織細胞除外），大約每6-7年就要全部更換成新的細胞。1人的身體中細胞更新時間1.細胞是構成生命的最基本單位，所有生命活動都是由細胞完成的，人體細胞更新周期一般為120-200天（神經組織細胞除外），大約每6-7年就要全部更換成新的細胞。
  • 人體奧秘之細胞的暗戰
    當同學們高中生物學習完必修一的第一章至第三章的內容，明哥為同學們推薦一部課餘觀看的經典生命科學紀錄片《人體奧秘之細胞的暗戰》 。《THE HIDDEN LIFE OF THE CELL》 影片是Mike Davis導演的一部紀錄片電影，這部影片從細胞的內部世界揭示了
  • 人體細胞神奇的自我更新
    我們的身體每時每刻都在變化，更新我們的細胞，修復我們的神經，恢復我們的肌肉……在我們的一生中，我們其實已經更換了無數個嶄新的自己，幾乎沒有一個細胞能伴隨我們的一生。這種更新的意義不可低估，它不斷地將疾病扼殺在萌芽狀態，使我們能夠在一生中的大部分時間內保持健康。
  • 人體內的7萬億個細胞都有什麼作用?
    人體有7萬億個細胞。我們很快就要知道它們都做些什麼了。我們所做的一切，從運動到思考，從消化到睡覺，都依賴於各種不同的細胞：有盤狀的紅細胞，有纖長的神經細胞，有能伸縮的肌肉細胞……這些形態和分工不同的細胞結合在一起形成了我們的組織和器官，使我們成為複雜的有機體。
  • 小分子團水能給人體細胞排毒?警惕這類文章發布者的套路
    小分子團水能給人體細胞排毒？文章聲稱：小分子團水帶有大量的動能，運動速度快，所以被稱為「活性水」；小分子團水能在人體細胞內外竄進竄出，滲透入人體細胞，把營養提供給細胞，並且把細胞裡的細菌和毒素帶出細胞外，從而達到抗衰老、除便秘、治療慢性病、增強新陳代謝等排毒功效；小分子團水還是世界衛生組織提出的「健康水標準」中的其中一項。這究竟是真的嗎？
  • 人體十大秘密:身體內藏有未知細胞 強大到抵抗一切
    但是人體仍有許多謎團亟待揭曉，所以多年以來，我們都在致力探索發現人體器官組織的神秘之處，以下是近期發現人體十大秘密：1、果凍聽力：人類聽力之所以這樣好，可能是因為耳朵裡有一個很小的「果凍小提琴」，這個超薄組織被稱為「頂蓋膜」，成分97%是水。
  • 科學家成功使人體細胞「返老還童」
    隨著科學家成功地將人體衰老細胞轉換成年輕的細胞，人類距離青春永駐的夢想將更近一步。The process increases the length of the 'telomeres', which are the protective caps on the end of chromosomes that impact ageing and disease.
  • 科學家將分類和測序人體所有細胞—新聞—科學網
    這使得Regev想進一步推進研究，利用單細胞測序了解人體內存在多少種不同的細胞類型、它們在哪個部位以及如何發揮作用。Regev的實驗室同時對 18個細胞進行了檢測，一共測定了數十萬個RNA的序列，並將單細胞分析與基因組編輯技術結合起來，以了解關鍵調控基因被抑制時會發生什麼。 結果是發現了一些新的細胞類型。但Regev還希望找到更多的細胞類型。