《宇宙自然生命简史：56 令人惊叹的细胞》歌词

[00:00:00] 本字幕由腾讯音乐天琴实验室独家AI字幕技术生成

[00:00:05] 欢迎收听科学有故事

[00:00:09] 比科学故事更重要的重要最重要的是科学精神

[00:00:18] 这是科学有故事与腾讯音乐天琴实验室联合制作的科普节目

[00:00:22] 我是你的主播汪洁

[00:00:25] 首先啊

[00:00:25] 要更正一个错误啊

[00:00:27] 上期节目我说卵子比**大二15 万倍

[00:00:31] 抱歉啊

[00:00:31] 这个是我弄错了直径和半径实际上呢是3 万倍

[00:00:35] 而不是2 5万倍

[00:00:37] 那我们今天继续来讲细胞细胞被比喻为很多种东西从一个复杂的化学工厂到一个拥挤的大都市

[00:00:45] 但是啊类比呢

[00:00:47] 是科普的写作手法永远不能真实完整地反映事物的全貌

[00:00:52] 这些比喻啊

[00:00:53] 也不例外

[00:00:54] 它只能帮助我们建立一定的概念

[00:00:57] 当然呢

[00:00:57] 这好过完全没有概念

[00:00:59] 说它像一个工厂是因为里面确实进行着大规模的化学活动

[00:01:04] 说它像一个都市呢

[00:01:06] 是因为里面拥挤不堪

[00:01:07] 忙忙碌碌

[00:01:08] 充满着各种互动

[00:01:10] 看似混乱和随机实则呢

[00:01:12] 自成体系

[00:01:14] 但是啊细胞却比你看过的任何一个工厂和大都市都更加奇特

[00:01:21] 我们从何而来

[00:01:24] 要去向何方

[00:01:29] 一个星球一个实验

[00:01:32] 请听我为您讲述有关宇宙自然生命简史

[00:01:42] 首先在细胞的内部根本就没有什么上下之分

[00:01:47] 因为重力对细胞大小的东西啊

[00:01:49] 几乎不起作用

[00:01:51] 他的每一处原子大小的空间都被充分地利用活动无处不在

[00:01:55] 电流四处流动

[00:01:57] 你可能感觉不到可怕的电流

[00:01:59] 但你确实啊

[00:02:00] 带着电

[00:02:01] 我们吃入的食物和吸入的氧气都会在细胞中激发电流之所以我们不会互相颠倒

[00:02:08] 也不会一屁股把沙发给烧焦了

[00:02:10] 只是因为啊

[00:02:11] 这一切发生的规模极小电压

[00:02:13] 只有0 .1 伏传输的距离呢

[00:02:16] 也只能用纳米来计算

[00:02:18] 我们平常用的电池的电压那一般都是1 .5 伏巧的事啊

[00:02:23] 电池和细胞的英文单词都是cell

[00:02:26] 然而

[00:02:27] 如果把细胞等比例放大的话

[00:02:29] 那就相当于没米的电压要高达2 00万伏雨一场雷暴的核心区域所带的电荷差不多

[00:02:37] 你身上的细胞

[00:02:38] 不管大小和形状如何的不同

[00:02:41] 他们的基本组成都是一样的

[00:02:43] 他们都有一层外翘或细胞膜有一个细胞核里面包含着维持生命所必需的基因信息在细胞膜和细胞核之间有一片繁忙的空间称为细胞质细胞膜与我们大多数人想象的并不一样

[00:03:01] 它并不像一种药针才能刺穿的耐久的胶状物质

[00:03:05] 相反啊

[00:03:06] 他们是由一种叫做资质的脂肪物质构成的

[00:03:10] 用美国外科医生兼作家纽兰的话来说呢

[00:03:13] 它更像是一种轻度机油

[00:03:15] 如果你觉得这听上去不太结实

[00:03:17] 那请记住

[00:03:18] 在这么微小的尺寸上事物的表现行为是非常不同的

[00:03:23] 对于任何分子大小的东西来说呢水就像是重型的凝胶儿之志则硬得像钢铁

[00:03:31] 假如你能走进细胞的内部

[00:03:33] 你未必会喜欢这里

[00:03:35] 现在啊

[00:03:35] 让我们想象一下

[00:03:36] 如果我们把一个原子放大到豌豆大小

[00:03:40] 那么相应的整个细胞就会成为一个直径80 0米的球

[00:03:44] 这相当于4 0个鸟巢的大小

[00:03:46] 它被一种叫做细胞骨架的大梁一样的复杂结构支撑着在里面啊

[00:03:52] 成万亿个物体

[00:03:53] 有的像篮球大小

[00:03:55] 有的像小汽车大小全部都像子弹一样呼啸而过

[00:04:00] 每一秒钟你都会被来自四面八方的物体碰撞撕扯上千次

[00:04:06] 根本找不到一个立足之地

[00:04:08] 即便对于本来就在里面长期居住的成员来说

[00:04:11] 细胞也是一个危机四伏的地方

[00:04:14] 每一条DNA

[00:04:15] 平均每8 .4 秒就会被攻击或者破坏一次

[00:04:19] 一天那就是上万次

[00:04:22] 攻击者是各种化学物质或者别的一些东西

[00:04:25] 一不小心啊

[00:04:26] DNA 就会被撕成碎片

[00:04:28] 所有的这些伤口必须被迅速地缝合起来

[00:04:31] 否则呢细胞就会死亡

[00:04:34] 我这里插播一句啊

[00:04:35] 我在核实每一条DNA 平均8 .4 秒就会被攻击一次的这个比喻的准确性

[00:04:41] 使啊发现纽约时报的一篇书评啊

[00:04:43] 对这一段的描写大加赞赏

[00:04:45] 他称赞这个描写很具有表现力

[00:04:48] 但是呢

[00:04:49] 纽约时报也同时指出啊万物简史中

[00:04:51] 作者经常提到构成蛋白质的是22 种天然氨基酸

[00:04:56] 而事实上啊

[00:04:57] 植物中发现了超过20 0种

[00:04:59] 其他的氨基酸作者提到的22 种氨基酸

[00:05:02] 仅仅是组成生物有机体蛋白质分子的那些氨基酸

[00:05:06] 那我后面再提到氨基酸的时候也是这个意思这里啊

[00:05:10] 我提前给大家打好预防针蛋白质非常的活跃

[00:05:13] 他们不停地旋转

[00:05:15] 飘动和飞舞着大部分的酶本身呢

[00:05:18] 也是一种蛋白质

[00:05:20] 他们四处横行

[00:05:21] 一秒钟可以做完10 00件任务就像是被加快了速度的工艺

[00:05:26] 他们忙于建造和重建分子为这个剪去一小块

[00:05:30] 为那个在增加一小块

[00:05:32] 有一些没监控着路过的蛋白质为那些遭到致命损坏

[00:05:37] 或者有缺陷的蛋白质标上了化学记号

[00:05:40] 这些蛋白质会重新形成一种叫蛋白酶的结构

[00:05:44] 然后他们被分解有效成分会再次结合成新的蛋白质

[00:05:49] 有些蛋白质存活的时间还不到半小时

[00:05:52] 有些呢

[00:05:53] 只能存活几周

[00:05:54] 但不论是哪一种啊

[00:05:56] 他们的生存方式都疯狂的让人不太敢相信

[00:05:59] 狄得夫说

[00:06:00] 在分子世界里发生的一切都快得令人难以置信

[00:06:04] 完全超出了我们的想象

[00:06:07] 而且这些活动都是必要的

[00:06:09] 如果能让这一切都慢下来

[00:06:11] 慢到足以让我们能够观察到的速度事情啊

[00:06:14] 也就不会看上去

[00:06:16] 那么令人不安了

[00:06:17] 你将会看到在一个细胞中几百万个大小形状不一的物体

[00:06:22] 比如啊

[00:06:22] 溶酶体内吞体配位体核糖体等等

[00:06:26] 与另外几百万个物体相互碰撞执行各种单调的任务

[00:06:30] 比如从营养物质中释放出能量组合成某种结构

[00:06:34] 排除废弃物抵御入侵者收发信息

[00:06:38] 修修补补等等

[00:06:39] 一个典型的细胞大约包含2万种不同类型的蛋白质

[00:06:43] 每一种蛋白质又至少包含了5 万个分子细胞那么小蛋白质更是微乎其微

[00:06:51] 可他们却在我们的身体中扮演着许多关键的角色

[00:06:55] 蛋白质在细胞中完成大部分的工作这些复杂的工作是人体组织和器官运行和调节所必需的

[00:07:03] 据估计呢

[00:07:04] 人体有能力产生2 00万种不同类型的蛋白质由2万到2500 0个基因编码

[00:07:11] 而成生物有机体中的蛋白质总数超过了一千万

[00:07:15] 虽然规模惊人啊

[00:07:17] 但人类对此的研究工作啊

[00:07:19] 仍然还处在非常初级的阶段

[00:07:21] 纽兰解释说

[00:07:22] 这就意味着每一个细胞中的蛋白质分子数啊

[00:07:26] 都不会少于一个

[00:07:28] 这一令人震惊的数字

[00:07:30] 可以让你对我们体内生物化学活动和各种物质蜂拥而上的巨大规模有一个基本的概念

[00:07:37] 所有这些活动呢

[00:07:38] 都需要巨大的能量

[00:07:40] 为了给细胞提供新鲜的氧气

[00:07:42] 你的心脏就得不停的泵出血液一个成人平均每分钟的静态心率

[00:07:48] 也就是它不活动时的心率大约是多少呢

[00:07:51] 70 条心脏每跳动一下就会蹦出60 到90 毫升的血液

[00:07:57] 这大概也就是不到一杯酸奶的量

[00:07:59] 但是你千万不能小看了心脏累积起来

[00:08:02] 它的数量是惊人的

[00:08:04] 你的心脏一天会蹦出大约7600 升的血液一年呢

[00:08:09] 就大约为27 0万声

[00:08:11] 足以装满一个奥运会标准泳池

[00:08:15] 这还只是人在普通状态下的量

[00:08:17] 运动时的泵血量会提高到静态时的六倍

[00:08:21] 氧气会被细胞中的线粒体利用线粒体呢

[00:08:25] 是细胞中的发电站平均来说啊一个细胞中包含着10 00多个线粒体

[00:08:30] 当然细胞的功能和所需的能量不同线粒体的数量也会有很大的差异

[00:08:36] 比如红细胞中就不存在线粒体

[00:08:39] 而肝细胞中的线粒体数量呢

[00:08:41] 则在20 00个左右

[00:08:43] 你可能还记得我之前的节目提到过线粒体

[00:08:46] 它们被认为啊

[00:08:47] 最初是来自被俘获的细菌

[00:08:50] 现在呢

[00:08:50] 则是细胞中的寄居者

[00:08:52] 他们保有自己独有的基因信息

[00:08:55] 按自己的时间表分裂使用自己的基因语言

[00:08:59] 但是我们的健康呢

[00:09:00] 却拜他们所赐

[00:09:01] 原因就在于啊

[00:09:02] 进入你身体中的几乎所有食物和氧气

[00:09:06] 经过一番处理

[00:09:07] 最终都会被输入进线粒体中

[00:09:10] 在那里被转化成三磷酸腺苷分子

[00:09:13] 这也就是ATP

[00:09:15] 你可能没有听说过APP

[00:09:17] 但正是她让你的身体保持着正常运转

[00:09:21] ATP 分子啊

[00:09:22] 实质上就是一节小小的电池

[00:09:25] 它在细胞内移动为细胞的所有活动提供能量

[00:09:29] 在任何时刻你的身体中都会有10亿个ATP 分子

[00:09:33] 每一两分钟这些ATP 分子的能量都会放光

[00:09:37] 又会有

[00:09:38] 另外11 个ATP 分子取代他们你的身体在一天之中产生和利用过的ATP 分子总数加起来啊

[00:09:46] 相当于你身体一半的重量

[00:09:48] 你感觉一下你现在皮肤上的温热

[00:09:51] 这其实啊就是APP 正在工作呢

[00:09:53] 好了我们先进个小广告

[00:09:57] 我是科学史评话的主播吴京平

[00:09:59] 我是科学有故事的主播汪洁这是一堂为期半年的科普经典解读课跟着我们打开看待世界的全新视角

[00:10:08] 毁了你们三观我们可不负责科普经典解读课已经开始正常更新

[00:10:17] 请到喜马拉雅FM 上搜索即可

[00:10:23] 当细胞不再被需要时

[00:10:25] 他们已堪称高贵的方式死去

[00:10:27] 他们拆下支撑自己的支柱

[00:10:29] 默默吞噬掉自己的组成部分

[00:10:32] 这个过程啊

[00:10:32] 被称为细胞凋亡或者呢

[00:10:35] 程序化细胞死亡下面的数字可能会让你感到惊讶

[00:10:39] 你作为一个普通的成年人每天会死去50 0到70 0亿个细胞相对的你就会产生50 0到71 0 个新的细胞来弥补

[00:10:49] 除此之外呢

[00:10:50] 我们的身体还需要替换掉他失去的红细胞刚才的数字还并不包括红细胞

[00:10:56] 每一秒钟我们都会失去250 万个红细胞

[00:11:00] 但是你别紧张

[00:11:01] 我们身体里随时都储备着三十万亿个红细胞

[00:11:05] 也就是相当于3 亿个细胞中失去了25 个千万分之一的量级

[00:11:10] 这就显得微不足道了

[00:11:12] 我们补充的速度啊

[00:11:13] 也是惊人的失去多少就能差不多补回多少把这两项的数字相加呢

[00:11:19] 我们每天要新生成2200 到24 00 亿个新细胞讲到这里啊

[00:11:24] 我突然有一种

[00:11:25] 我竟然是这么神奇的存在的感觉啊

[00:11:28] 还有值得一提的是

[00:11:29] 每一天你身体中数千亿的细胞为了你的健康而死亡的时候

[00:11:34] 还有数千亿的细胞正在为你清理他们的遗体

[00:11:38] 他们似乎在默默地执行着一套颇为体面的程序还挺有仪式感的

[00:11:43] 细胞也有可能抱死

[00:11:45] 比如当你受到感染的时候

[00:11:47] 这种情况就会发生

[00:11:49] 但是绝大多数啊

[00:11:50] 他们是按照指令正常地死去的实际上呢细胞只要没有收到继续活着的指令

[00:11:57] 也就是由其他的细胞发出的活动指令

[00:12:00] 他们就会自杀

[00:12:01] 那在很偶然的情况下一个细胞没有按照指令终结自己的生命

[00:12:06] 而是开始了野蛮的分裂和繁殖

[00:12:09] 我们就把这种结果称为癌症癌细胞其实就是行为错乱的细胞

[00:12:15] 这样的错误呢

[00:12:16] 经常会发生

[00:12:17] 但是我们人体有一种极为复杂的纠错机制

[00:12:20] 只有在极其偶然的情况下细胞的行为才会失控

[00:12:25] 2012 年12月

[00:12:26] 美国威斯康星大学麦迪逊分校的研究人员就在人类细胞中新发现了一种细胞的分裂形式

[00:12:34] 研究人员表示

[00:12:35] 这种形式在缺陷细胞分裂的过程中起着自然备份的作用

[00:12:40] 可以阻止一些正常细胞向癌细胞转化平均而言呢

[00:12:45] 每十亿亿次细胞分裂才会让人遭受一次致命的疾病

[00:12:50] 那从概率的角度而言啊罹患癌症实在是一种坏运气

[00:12:54] 但是啊

[00:12:55] 恐怕比患上癌症更让人觉得恐怖的呢

[00:12:58] 就是癌细胞的扩散了这些年对此的研究也一直在获得进展我和大家分享其中的一则消息啊

[00:13:05] 2017 年的七月

[00:13:07] 宾夕法尼亚大学佩雷尔曼医学院的研究人员有了一些新的发现

[00:13:12] 他们的研究试图搞明白为什么某些类型的乳腺癌会比其他类型的对人体的侵略性更强呢

[00:13:19] 我们知道除了癌细胞外

[00:13:21] 人类的肿瘤中还含有一些正常的细胞

[00:13:25] 比如成纤维细胞和各种免疫细胞

[00:13:28] 但是呢

[00:13:29] 狡猾的癌细胞会把这些正常细胞也拖下水来达到肿瘤变大转移的目的还会一起抵抗治疗

[00:13:37] 经过研究发现啊

[00:13:38] 肿瘤内的某些成分能够模拟类似病毒的作用

[00:13:42] 可是在大多数的情况下

[00:13:45] 这些肿瘤内并不存在病毒感染

[00:13:47] 所以呢是有一种物质起到了病毒的作用

[00:13:51] 但又不是病毒

[00:13:52] 随着研究的深入啊

[00:13:54] 研究人员发现癌细胞会指示成纤维细胞

[00:13:57] 这也就是我刚才说过的肿瘤内正常的细胞

[00:14:01] 让它们分泌外泌体

[00:14:03] 而这些外泌体呢

[00:14:05] 富含一种特定的RNA

[00:14:07] 它具有类似病毒NA 的特殊末端在乳腺癌细胞的指导下

[00:14:13] 这种ah 会欺骗细胞对外泌体做出如同病毒感染一样的响应

[00:14:19] 研究人员发现某些参与研究的乳腺癌患者的血液中富含这种与病毒类似的物质

[00:14:26] 尤其在某些重症患者中

[00:14:28] 这种物质很常见

[00:14:29] 可以说呢

[00:14:30] 它就是细胞

[00:14:31] 胁迫正常细胞就犯的帮凶

[00:14:34] 现在啊

[00:14:34] 研究人员希望锁定这种物质来开启治疗的一扇新大门

[00:14:39] 刚才我说的这些的相关研究成果呢

[00:14:42] 发表在了著名的细胞杂志上

[00:14:44] 为了帮助大家理解癌细胞的特点

[00:14:47] 我还特意找了一个视频是对比癌细胞和正常细胞的分裂有何不同的你可以在我的微信公号科学有故事中回复癌细胞三个字就可以看这段视频了

[00:14:58] 好那我们收回普通的细胞啊细胞让人啧啧称奇的不是他偶尔会出错

[00:15:04] 虽然呢这也是事实

[00:15:05] 但真正让人惊奇的事啊

[00:15:07] 他把一切都打理得井井有条

[00:15:10] 一干就是几十年甚至上百年他们的行动很周密能做到这一点啊

[00:15:16] 靠的就是源源不断地发出并监视着来自全身的信息流

[00:15:22] 想想看

[00:15:22] 这得有多嘈杂吧

[00:15:24] 信息流涵盖了指令查询纠正寻求协助更新分裂或者啊到期的通知

[00:15:31] 凡此种种呢细胞却能做到无一遗漏

[00:15:35] 大多数的信号都通过激素来传递荷尔蒙

[00:15:39] 由此成了细胞的快递员勤劳的快递小哥有胰岛素肾上腺素雌激素搞同他们最远的是从甲状腺和内分泌腺的农郊地区赶来的除了快递其他信息呢

[00:15:53] 则是发电报送来的er 电报员就是我们的大脑有时电报也会来自区域中心不从大脑而从区域中心发布的方式就被我们称为旁分泌信号

[00:16:05] 最后呢细胞还会直接和邻居们沟通

[00:16:08] 事无巨细地确认所有行动都协调好不出错

[00:16:13] 最厉害的地方在于啊

[00:16:14] 这看上去完全就是细胞信手拈来

[00:16:17] 不费吹灰之力就做成的事情

[00:16:20] 靠的呢

[00:16:20] 貌似就是相吸

[00:16:22] 或相斥的元素规则

[00:16:24] 根据这个规则啊

[00:16:25] 大家各行其道细胞行动的背后并不存在某种思考它所有的行动都不需要我们去操心一切呢

[00:16:33] 都显得平稳有序

[00:16:34] 日复一日

[00:16:35] 年复一年

[00:16:36] 它所达成的绝不仅仅是细胞内的秩序

[00:16:39] 而是我们作为生命体内不完美的和谐

[00:16:43] 我们对此的了解才刚刚开了个头

[00:16:46] 我们只知道是数不清

[00:16:47] 以造诣为单位的反射性质的化学活动造就了一个灵活的会思考的擅长做决定的人

[00:16:55] 就像你和我好吧

[00:16:57] 虽然啊金龟子没有我们厉害

[00:16:59] 但组成它的细胞原理

[00:17:01] 其实呢也差不多内在的管理也是很有序的

[00:17:05] 我只能说我们该记住每一个生物都是原子工程学的奇迹

[00:17:11] 实际上呢

[00:17:11] 有一些我们认为很原始的生物

[00:17:14] 但是啊

[00:17:14] 他们的细胞组织

[00:17:16] 却让我们人类的细胞组织啊

[00:17:18] 相形见绌了

[00:17:20] 比如说海绵

[00:17:21] 你把他的细胞分离开来

[00:17:23] 比如啊

[00:17:24] 我们使用一种过滤器就可以做到这一点

[00:17:27] 你把它分离完了以后呢

[00:17:28] 再把它们倒入溶液中

[00:17:30] 结果啊

[00:17:31] 他们会自动重新结合又变成一条完整的海绵

[00:17:35] 哪怕你不断的重复这个过程他们也能一次次的重生

[00:17:39] 这是因为啊

[00:17:40] 他们有一种强烈的意愿

[00:17:42] 这也是包括你我在内的所有生物所共同拥有的愿望

[00:17:47] 那就是活下去

[00:17:49] 而这一切都是因为一种神奇而又神秘的分子结构

[00:17:53] 而这种分子本身却并没有生命

[00:17:56] 他们的大部分也不做任何的事情

[00:17:59] 但他是当之无愧的宇宙奇迹

[00:18:02] 这就是DNA

[00:18:04] 为了让你了解DNA 对我们以及生命科学的重要性啊

[00:18:08] 我们需要回到160 多年前尚存

[00:18:11] 属于维多利亚时期的英国回到博物学家达尔文想出了那个史上最了不起的创建的那一刻

[00:18:19] 但是啊这个最了不起的创见

[00:18:22] 却在抽屉中一锁就是15年好

[00:18:25] 预知后事如何啊

[00:18:27] 咱们下回分解

[00:18:39] 科学声音我啊

[00:18:42] 刚刚从贵州的平塘县回来

[00:18:44] 那里有世界上最大的单口径射电望远镜

[00:18:47] 也就是中国天眼fast

[00:18:50] 不过

[00:18:50] 用总工彭勃教授的话来说呢

[00:18:52] 虽然叫fast

[00:18:54] 但是其实啊它的反射镜的调整移动的速度并不快

[00:18:57] 这次因为有贵人相助啊得以一直下到fast 的底部去参观考察

[00:19:02] 在这里啊

[00:19:03] 也向帮助过我的贵人表示我发自内心的真诚感谢我这次呢

[00:19:09] 是近距离的亲身感受了一下5 00米口径到底有多大

[00:19:13] 那不到现场啊

[00:19:14] 只是看看照片

[00:19:15] 或者从遥远的观景平台

[00:19:17] 你是根本感受不到它到底有多大的总工说啊

[00:19:21] 如果发si 的盛满水的话

[00:19:23] 可以让全世界的人每人分到四升

[00:19:27] 就是那种最大瓶的有一个把手的农夫山泉啊

[00:19:30] 刚好就是四声

[00:19:31] 之所以要去这么近距离的考察法斯特包括方圆十公里之内的角角落落以及啊

[00:19:37] 当地的居民为的呢

[00:19:39] 就是把悟空之战这部我的科幻广播剧改编成一部科幻的影视大片

[00:19:45] 不过现在呢

[00:19:45] 八字才刚刚起了个头

[00:19:47] 最终能否做成那是需要方方面面的机缘巧合不能出一点差错

[00:19:53] 这也不是我一个人的良好愿望就能够决定的

[00:19:56] 所以啊

[00:19:57] 希望大家今天能够为未来的这不天眼之战的科幻大片点赞祝福

[00:20:03] 谢谢大家

[00:20:04] 我们下期再见

[00:20:06] 别忘了本期节目呢

[00:20:08] 有一个配套的小视频就是带你去看一下癌细胞是如何分裂的

[00:20:13] 你可以在我的微信公众号科学有故事中回复白细胞这三个字收看视频

[00:20:35] 哦

[00:20:56] 嗯