人类的身体构造由约30万亿个微小的生命单位——细胞所组成。这些构成我们身体的微小单元并非静止不变,而是处于一个持续不断的动态更替过程中,每天都有大量的细胞走向生命的终点,同时也有同等数量的新细胞诞生,以维持生命的延续。这一生命现象的规模远超人们的普遍认知,科学家们对此进行了深入的研究。
以色列Wizmann科学研究所的生物学专家Ron Sender与Ron Milo(共同名为Ron Milo)通过精密的观测,揭示了细胞更替的惊人速度:每一天,大约有3300亿个细胞经历着诞生与消亡的循环,换算下来,每秒钟就有超过380万个新细胞取代理老细胞的位置。
在这庞大的细胞更替中,血液细胞和肠道细胞占据了绝大多数,而其他类型的细胞在更替总量中仅占极小的比例,不足2%。
尽管科学家们已经对体内细胞的总量以及不同细胞的寿命有了初步的统计,但对于细胞更替这一动态过程的研究还相对匮乏。在最新一期的《自然医学》杂志上,研究团队详细报告了不同类型细胞寿命的变化情况,并通过定性和定量的方法对细胞的更替速率进行了评估。
在研究过程中,研究小组以一个标准健康成年男性为参照模型,该男性的年龄在20至30岁之间,体重为70公斤,身高为170厘米。为了准确计算标准条件下的细胞更替率,研究团队对那些在总细胞数中占比超过0.1%的细胞类型进行了全面调查。
对于细胞寿命的调查,研究团队主要参考了可以直接测量细胞寿命的数据。基于平均细胞质量的计算,研究团队得出了各类细胞在整体细胞质量中的占比。
基于这些数据,两位科学家得出了标准每天更替的细胞数量为3300亿个,按质量计算,大约为80克。在所有被更替的细胞中,血液细胞占据了86%的比例,而胃肠细胞占据了12%。皮肤细胞(占1.1%)、血管内皮细胞和肺细胞分别占0.1%。
尽管血液细胞在数量上占据了细胞更替的主导地位,但从质量角度来看,血液细胞仅占48.6%。而数量仅占12%的胃肠细胞,其质量占比却高达41%。皮肤细胞占4%,而质量占比同样为4%的脂肪细胞,尽管数量稀少,但在质量上不容忽视。
死亡的细胞并不会完全消失,它们可能会脱落,或者被寄生虫分解,部分细胞还会被身体重新利用。每个人由于年龄、健康状况、体型和性别等因素的不同,其细胞更替的具体数据也会有所差异。
在研究细胞更替的过程中,还需要考虑到内细菌的存在。研究表明,内的细菌数量大约为38±10万亿个,它们主要寄生在大肠中,总重量约为200克。以一个体重70公斤的标准健康成年人为例,由30万亿个细胞组成,整个细胞的重量为46公斤。剩余的24公斤则是液体和固体物质。
研究团队发现,每80天就能再生出30万亿个细胞,每18个月就能产生46公斤质量的细胞。细胞更替率与细胞质量再生时间的差异,主要是因为大部分细胞更替发生在中小型细胞中,而大质量细胞则主要集中在那些平均寿命超过10年的细胞上。并体的所有部分都会经历细胞更替。尽管某些细胞的寿命也只有3到5天,但构体0.5%的脑细胞和眼睛晶体细胞却一生都不会更换。从整体上看,内并不是所有细胞都会经历完整的更替过程。