精子冲入卵子
上期我们说到，根据研究，一名成年男性平均由 30 万亿个细胞组成。我们还打了一个不那么恰当的类比，如果想要建造一个最基本的酵母细胞，你需要的零件数量相当于一架波音 777 喷气客机的零件量。
但如果与人体中的细胞相比，酵母细胞又是完全不值一提的，并不仅仅是因为人体细胞更多样、更复杂。真正更有意思的是人体细胞所具备的复杂的交互性。
你的身体是一个有着 30 万亿个细胞公民的国度，每一个都以某种特殊的方式在为你的整体健康服务。有关你的一切，都是它们为你做的。它们让你感到愉悦，形成思想。你之所以能站着，还能伸伸胳膊、踢踢腿，也全都是它们的功劳。当你吃东西时，它们摄取营养、释放能量，排泄废物，以及做着所有你在学校的生物课上所学到的那些专有名词。更重要的是，它们首先要让你感到饥饿，并在餐后感到舒服，这样你才不会忘记下次还要吃东西。它们让你的头发生长，耳朵中生出耳垢，也让你的大脑保持运作。它们掌管着你身体的每一个角落。当你的身体受到威胁时，它们会立即跳出来为你抵挡。它们会毫不犹豫地为你献身。每天都有几十万亿个细胞正在这么做。但在你生活过的那么多年中，你一次也没有感谢过它们吧。所以，现在就请花一点时间，对它们表示感激之情吧，那是它们应得的。
对于细胞如何储存脂肪，怎样分泌胰岛素，还有很多维持我们生命所必要的活动，我们现在知道了那么一点，但仅仅只是一点点皮毛。在我们的体内，到底有多少种蛋白质在辛勤工作，说实话，科学家们并没有搞得十分清楚，也取决于我们如何定义种类，但估计不会少于几万种。但是，我们所能了解的却不超过 2%。有些人说是 50%，当然，这取决于你如何定义“了解”。
诺贝尔
在细胞的世界中，总是会出现一些令人惊奇的事情。在自然界中，一氧化氮是一种可怕的有毒气体。但是在上世纪八十年代中期，人们发现人体细胞竟以一种极为神奇的方式不断产生一氧化氮，科学家们为此感到很吃惊。起初，科学家们对此感到很困惑，但很快就发现，一氧化氮的身影到处都是。例如，控制血液的流量、细胞的能量水平；攻击癌细胞和其它病原体；调节嗅觉；甚至促进阴茎勃起。这也就解释了为什么硝酸甘油，也就是炸药，能缓解心绞痛（因为它在血液中能转化为一氧化氮，松弛血管内壁的肌肉，使得血液流通更顺畅）。说起硝酸甘油能治疗心绞痛，还有一段有趣的故事。2015 年 7 月，著名的《新英格兰医学杂志》一篇心血管治疗的特别报道中还提到了这个故事[1]。19 世纪中期，意大利化学家索布雷洛成为了第一个合成硝酸甘油的人，硝酸甘油的强爆炸性立即受到了赞赏。你肯定没有想到，那个时代的优秀化学家颇有些神农尝百草的特点，他们一般都会品尝一下自己新完成的化合物，当然前提是化合物没有剧毒。索布雷洛尝了下硝酸甘油，立刻感到头痛难忍，因为硝酸甘油对健康人而言，会强烈扩张血管，包括脑血管。这一发现很快被用在了临床上。到了 19 世纪 60 年代，已经有药理学家和医生在使用硝酸盐的化合物来治疗心绞痛和高血压患者了，并且这种疗法被迅速普及。事实上，诺贝尔也正是在那个年代开始研究炸药的，并于 1863 年发明了硝酸甘油炸药用雷管，带领世人领略了硝酸甘油巨大破坏性的一面。巧合的是，诺贝尔自己也有心绞痛，他给自己做起了医生，也是服用硝酸甘油来治疗，他说这是“命运的讽刺”（irony of fate）。
按照比利时细胞学家德迪夫（Christian de Duve）的说法，你的身体中“大约有几百种”不同类型的细胞，它们的大小和形状差别巨大。德迪夫是细胞研究领域的翘楚，他参与发现了溶酶体，使用的方法就是用离心机分离粉碎细胞的各个部分，并借助了新开发出的电子显微镜，在 1955 年，溶酶体，这个在分解不同种类的物质中具有重要功能的细胞器终于被发现了。1974 年，他和两位同事共享了诺贝尔生理学或医学奖。按照德迪夫的说法，神经细胞呈丝状，伸展开来可长达1米[2]；血红细胞是小小的圆盘形；而让我们产生视觉的感光细胞是杆状的。它们在体型上更是差异巨大。平均来讲，人体的细胞大约20微米宽，也就是1毫米的2%，成熟的雌性卵细胞是最大块头的细胞类型之一，直径有 120 微米宽，而人体富含的小个子的红细胞，直径是 7-8 微米[3]。
接着回到主题。最令人震撼的一幕是当卵子受精的那一刻，一个跳动的精子一头冲进比其大 3 万倍的卵子中。精子的平均体积只有 30 立方微米，比红细胞更小，而卵子的平均体积为 90 万立方微米，最小的与最大的，电光火石的碰撞，这就是男性征服欲的形象化表现。但即使是卵细胞，这一点尺寸我们肉眼几乎是看不见的，但它却能容纳数千个像线粒体这样的复杂结构，以及万亿个分子。严格来说，不同细胞的活力也大不相同。
我们的死皮
人体的表皮细胞其实都是死细胞，知道这一点，恐怕会让你有点接受不了。一个平均体形的成年人大约覆盖着超过2千克的死皮，每天都有几十亿片碎屑脱落下来。你用手指在积满灰尘的架子上划一下，划出来的图形很大程度上就是由你的死皮构成的。一年中，你掉下的死皮大概有 3.6 公斤[4]，不过不用担心，我们的皮肤非常强悍，是我们最可以信赖的器官。皮肤在医学上被定义为一种平滑而且具有韧性的器官，它是我们身体上最大的器官，重量大约占到了我们体重的 16%[5]。皮肤的厚度在 0.5-4 毫米之间，最薄的地方在你的眼皮上，最厚的地方在你的脚底板上。而之所以会有那么多死皮，就是因为我们表皮最深层的细胞会不断分裂，形成新的细胞。新的细胞会被推向我们的皮肤表面。等待它们的命运仍然是死亡，但伴随它们死去的是我们产生了角质，这是一种特别坚韧的蛋白质。虽然小说中总是把皮肤描写成吹弹可破才是美，但坚硬的角质却是我们身体不可或缺的一部分。角质会为我们的身体提供持久的外在保护，保护我们的深层细胞免受伤害和感染，并预防干燥。皮肤表面的细胞就是这样，不断地脱落，并不断地被新的细胞所取代。大约每一个月，也就是 30 天，我们的身体就会产生一层全新的表皮。
和表皮细胞不同，大多数细胞的存活时间在 7-10 年之间。胰腺细胞的存活时间约为一年[6]。肝脏细胞可以存活一到一年半，但它们的内部成分几天就会更新一次。脂肪细胞可以活八年，心肌细胞则可以存活四十年。脑细胞则是其中最神奇的。在你一出生时，就生成了1000亿个脑细胞[7]，这也将是你此生拥有的全部脑细胞。据估计，每小时你大约会损失500个脑细胞，如果你认真想想这件事情的话，应当意识到我们真的不该浪费一分一秒。好在我们的脑细胞中的成分还是在不断更新的，就像肝脏细胞，它们中的任何部分都不会超过1个月的寿命。有一种说法是，我们每个人身体中的任何部分，包括游离态的分子，都不会超过9个月的寿命。这有可能会让你感觉不好，但从细胞的层面上来讲，我们每个人都是很年轻的。不过，常变常新并不是脑细胞最让人感觉神奇的地方。2013 年 2 月的《美国国家科学院院刊》上登载了一份研究报告[8]。这项研究很有意思。被研究人员用于实验的小鼠的寿命是 18 个月，而大鼠的寿命是 36 个月。于是，研究人员把小鼠的脑细胞，植入到了大约 60 只大鼠胎儿中。然后让这群大鼠终身活下去。这些大鼠的一生，完全正常，虽然没有更聪明，但也没有出现任何神经问题。更厉害的是，这些大鼠死亡时，它们身上的脑细胞仍然好好地存活着。这则研究当时引起了一些相信永生的人的欢呼，如果脑细胞可以永生，我们的思维甚至灵魂或许都能永生。实际上，我们应当知道，从动物实验成功到人体实验的成功那还有巨大的鸿沟，研究人员只是希望这项研究能为大脑神经元移植的发展出一份力，用来治疗老年人的阿尔茨海默症或帕金森症。
在科学史上，第一个描述细胞的人可能会让你没想到，是胡克，就是那个一直在跟牛顿争平方反比定律发现权的人。胡克活了68岁，取得了相当多的成就。他不仅是一位颇有造诣的理论家，还是一位制造精密仪器的高手。不过他这一辈子，给他带去最高声誉的却是一本叫《显微图片：放大镜下微小实体的展示》的书，这本书于1665年出版。这本书向公众展示了一个令人心醉神迷的微观世界。这个世界丰富多彩，熙熙攘攘，结构精巧，远远超出了任何人的想象。
胡克
胡克的细胞素描
胡克画的跳蚤
在胡克第一批看到的微观图景中，有一种植物上出现的小室，他把它们取名为“Cells”（也就是细胞），因为这让他联想到修道士居住的一个个独立小间。胡克计算出来，在1平方厘米的软木片上，包含了超过1.95亿个这样的小室[9]。这么巨大的数字在科学上还是第一次出现，甚至在天文上也从未出现过这么巨大的数字。在当时，显微镜发明已经过去了大约一代人的时间，但胡克的显微镜技术超群，能放大30倍，在十七世纪的光学领域无人能及。
谁知仅仅过了10年，胡克和其他一些伦敦皇家学会的成员不断收到放大倍率为275倍的微观图画和报告，这让他们感到非常震惊。这些图画寄自荷兰戴尔福特城的一位亚麻布料商人，名字叫列文虎克（Leeuwenhoek）。尽管他没有受过多少正规的教育，也没有学术背景，但他眼光敏锐，对待研究全情投入，同时也是一个技术天才。
列文虎克
列文虎克画的昆虫
列文虎克用非常简陋的手工装置就得到了如此高倍率的放大效果，到今天我们也不晓得他是怎么想到的。他的装置无非就是把一个玻璃小球嵌入到一小块木榫中，完全不像是今天你想象中的显微镜的样子，倒更像是放大镜，其实两者都不像。我在念小学的时候，就买过简单的列文虎克式显微镜，按照当时的价格，我记得还不到一本小人书的价格，但是看草履虫的效果超过了学校实验室的正式显微镜，当时用它来看能塞进观察区的任何东西，看蚊子的印象是最深刻的。列文虎克会给每一次实验都制作一个新装置，但他对制作技术极度保密。只有在他向英国人请教一些关于如何提高分辨率的问题时，他才会稍稍透露那么一点点信息。列文虎克还有一位密友，那就是是著名画家弗梅尔（Jan Vermeer）。弗梅尔本来只是一位有些才干但并不是太出色的画家。但在17世纪中期，他突然发明了一种色块模糊的技法，从此声名远扬。尽管没有被证实，但人们一直怀疑他使用了一种成像暗箱。这是一种利用透镜成像的装置。在他死后，这一装置并没有列入到他的遗产目录中。而巧合的是，弗梅尔遗产的指定执行人不是别人，就是同样爱保密的列文虎克，那个时代最守口如瓶的透镜制作师。
列文虎克开始干这事时，已经超过40岁了。但令人难以置信的是，他一干就是50年。五十年中，列文虎克一共向皇家学会提交了近200份报告。这些报告全部都是用低地荷兰语写成的，倒不是为了标新立异，而是他只会这种语言。他的报告从不做过多的解释，只是简单地描述他所看到的事实，并会附上精美的绘图。他几乎把一切能用来观察的都写成了报告，例如面包上长的霉菌、蜜蜂的蜇针、血液细胞、牙齿、头发、自己的唾液、精液和粪便。对于后两项，他还不忘对它们令人不快的性质致歉。所有这一切，以前几乎都从未被放在显微镜下观察过。
1676年，列文虎克在一份胡椒水的观察报告中提到，里面有“微生物”。为此，皇家学会不惜动用当时英国的技术所能制造的最好设备，寻找列文虎克所说的“小动物”。皇家学会用了整整一年的时间，才得到正确的放大倍率。列文虎克发现的正是原虫。他还算出来，在一滴水中，就有828万个这样的微生物，比荷兰的人口还多。我们的世界被它们挤满，它们的生存方式和数量都远远超出了过去人们的想象。
列文虎克画的显微镜下的细胞图
列文虎克的神奇发现鼓动了许多人，他们纷纷把眼睛凑到了显微镜上。有些人的目光“敏锐”得过了头，甚至发现了很多并不存在的东西。当然，这个“敏锐”是打引号的。有一位叫哈茨奥克（NicolaasHartsoeker）的荷兰研究员，他一直挺受人尊敬的，声称在精子细胞中看到了“成型的小人”。他还给这种小生物取了名字，叫作“微人”。有这么一段时间，许多人都相信，所有的人类，实际上也包括所有的生物，都有一个微缩版的前身，然后再一步步慢慢长大。列文虎克自己更是常常会热情得忘乎所以，在他所有最不成功的实验中，有一次是想近距离地观察一次小型爆炸，从而研究火药的爆炸性质，结果差一点被炸瞎了眼睛。
1683年，列文虎克首次发现了细菌。但在此后的一个半世纪中，也就没出现过更大的进步了，因为显微镜的制造技术停滞不前了。一直要到1831年，苏格兰植物学家布朗第一次看到了细胞核，显微镜的观察才又向前迈出了实质性的一步。
布朗这个名字经常出现在科学史中，但却总是笼罩着一层神秘的色彩。他生于1773年，死于1858年。他给细胞核取名为“nucleus”，源自拉丁语“nucula”，意思是小坚果。一直要到1839年，才有人认识到一切活体的基础物质就是细胞核。具有这一洞察力的是一个德国人，名字叫施旺（Theodor Schwann）。不过，相对来说，施旺的这个见解不仅产生得较晚，而且一开始也没有被广泛地接受。直到十九世纪六十年代，才由法国人巴斯德（Louis Pasteur）发表了一篇具有里程碑意义的论文，证实了生命不可能自发地产生，而必须来自事先存在的细胞。这被称为“细胞学说”，是整个现代生物学的基础 。
最好的留到最后，铛铛铛
我自己的素描画作要出场了
福特探险者
（我想拍卖这幅画，有人买吗？）
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[1]https://www.nejm.org/doi/full/10.1056/NEJMsr1503311
[2]https://en.wikipedia.org/wiki/Neuron
[3]http://book.bionumbers.org/how-big-is-a-human-cell/
[4]https://health.howstuffworks.com/skin-care/information/anatomy/shed-skin-cells.htm
[5]http://www.bbc.co.uk/science/humanbody/body/factfiles/skin/skin.shtml
[6]http://www.sciencefocus.com/article/human-body/what-cells-human-body-live-longest
[7]https://extension.umaine.edu/publications/4356e/
[8]http://www.pnas.org/content/110/11/4374
https://www.livescience.com/27423-brain-cells-outlive-bodies.html
[9]https://www.highbeam.com/doc/1G1-188584175.html
