十万个为什么(校园版)-人体酷探险(txt+pdf+epub+mobi电子书下载)


发布时间:2020-06-12 02:28:21

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作者:少年儿童出版社

出版社:上海少年儿童出版社

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十万个为什么(校园版)-人体酷探险

十万个为什么(校园版)-人体酷探险试读:

诞生全揭秘

你在妈妈体内怎么长大

吹灭一次生日蜡烛,你又长大了一岁。可是你知道吗?其实,你真正的“诞辰”是你呱呱坠地前9个月的某一天。在那天,父亲的精子和母亲的卵子合二为一,形成“受精卵”,这个比句号还要小的“受精卵”才是生命之旅的真正起点。在独立面对世界之前,你在妈妈体内大约逗留了266天。妈妈专门为你建造了一个成长的“宫殿”——子宫。这期间,你从一个只有针尖般大小的受精卵变成了约3.5千克重,拥有10个细胞的胎儿。如果用翻天覆地来形容你在子宫里的变化,一点也不过分。

让我们乘坐“时光机器”,重新浩浩荡荡的精子大军正冲向卵子看看你在妈妈子宫里的这段时光吧。在受精卵形成前,爸爸慷慨大方地把上亿个精子送进妈妈体内,而妈妈早已做好了准备:自己的一个卵子已恭候在输卵管中了。当浩浩荡荡的精子大军抵达输卵管时,领先的那个精子受到了卵子的邀请,进入了卵子内部,其他精子则失去了与卵子结合的机会。就这样,卵子接受精子后就成了最初的你——受精卵。

受精卵产生伊始,便一刻不停地开始了自我复制。1个变2个,2个变4个……一边成倍地增加细胞数量,一边从输卵管向子宫缓缓移动。4天之后,原先的那个受精卵,已经变成了一个由上百个细胞构成的、中间空空的“肉球”,科学家们给了它一个形象的名字——胚泡。胚泡中间是一个大空腔,称为胚泡腔。胚泡的周围是一层细胞,称为滋养层。此外,胚泡的一边还有一团细胞与滋养层相连,这团细胞称为内细胞团。胚泡刚形成时,找不到自己的落脚之处,像流浪的孩子一样在输卵管里“漂泊”。大约两天后,它开始逐渐向子宫内膜靠近,最终就像一粒种子落入了肥沃的土壤,干脆埋进了子宫内膜中,这个过程叫作着床。胚泡从靠近子宫内膜到全部植入结束,大约需要1周。此时的胚泡已经安安稳稳地落在子宫内膜里,可以更好地得到母体提供的营养和保护了。这时,除了细胞的数量通过分裂进行增加以外,细胞的种类也通过分化变得多样了。原来肉球状的胚泡开始变得不再那么圆滚滚的了,它向内生长,形成新的隔膜,里面的叫作羊膜,外面的一层与子宫内膜隔膜形成胎盘。在胎盘中,母体和胚胎的血管彼此靠近但不连通,保证母体和胚胎之间,能够交换营养物质与废物、氧气与二氧化碳,同时彼此的血液独立而不混合。这时的“胚泡”正式改名为“胚胎”。

当生命旅程进入到第5周时,胚胎发育成为三层,你身体上的所有器官,都将由这三胚层逐渐分化而生。外胚层将形成神经系统和脊椎,中胚层形成心脏和循环系统,而内胚层则形成肺、肠、胃、消化道、甲状腺、肝脏和胰脏。此时的你,虽然仅有芝麻粒大小,但已经有了初具雏形的大脑、脊髓和心脏。一条连接你和母亲身体的脐带正在出现,可以更好地协助胚胎发育。现在,摸摸你的肚脐,它就是连接你和母亲之间那条脐带的“遗迹”。第7周的胚胎

到第8周末,人体各器官的雏形已粗具规模。此时,你的头很大,几乎占了全身的一半,虽然有了眼、耳、鼻和口,但是鼻子是扁的,两只眼睛也离得很远。这个模样尽管难看些,可看起来已经像“人”了,曾经短暂存在的尾巴也没有了。大约在第9周,你已经长到核桃那么大了,头和身子已经能够区分开,肾脏、肝脏、大脑和肺都开始发挥各自的功能,手指和脚趾开始分化,外生殖器形成。这时的你,因为外形已经明确无疑地显示出人样,就不能再模棱两可地叫胚胎了,所以从第9周起,你就叫“胎儿”了,这也是你在母体内的最后一个名字。

到第15周,你的重量和一只鸡蛋差不多,你的眼皮尽管还粘在一起,但视网膜已经能感觉到光线。而你的外形已经和出生照上的自己很相像了。你的骨骼与肌肉进一步强壮起来,你越来越剧烈的肢体运动也为怀孕中的母亲带来越来越清晰的生命律动。第6个月末时,你长到了20厘米,体重接近700克。在母亲子宫里的时光只剩下3个月时,你的大脑表面出现沟回和突起,肺部发育完善,眼皮可以张开,身高则比3个月前多了一倍,体重达到了3千克以上。接着,你可以张眼闭眼,皮下脂肪越积越多,身体越长越大,四肢变圆,皮肤渐渐变成粉红色,经常会用力撞撞妈妈的肚皮——你已经迫不及待地想出来看看这个世界了。

终于到了母亲分娩的时刻,医护人员剪断了你和母体之间连接的脐带,你呱呱落地,开始独立面对这个精彩的世界。(段玉佩)

为什么说生男还是生女是由男性决定的

每个人的生命都开始于受精卵,受精卵里有46条染色体,如果这46条染色体刚好是23种形状,每种形状各有2条染色体,那就等于受精卵中有23对染色体,可以写成23Ⅱ,或者22Ⅱ+XX,“Ⅱ”代表一对。具有22Ⅱ+XX染色体的受精卵发育为人时,肯定是女性,而如果受精卵中的46条染色体有24种不同形状,其中22种都成双成对,其他两个各不相同,那么可以写成22Ⅱ+XY,这种受精卵将来一定会成为男性。实际上,男人和女人的区别就在于那一条特别的染色体是X还是Y上,这个具有性别差异的染色体就称为性染色体,睾丸决定基因就坐落在Y染色体上。而不管是男性还是女性,都有的22Ⅱ,就称为常染色体。

精子和卵子又是怎样产生的呢?现在已经清楚,精子是由男性体细胞经过减数分裂产生的,卵子是由女性体细胞减数分裂产生的。减数分裂过程把染色体的数目减少了一半,比如,女性的体细胞中的染色体为23种,每种形状为一对,即22Ⅱ+XX,那么减数分裂所得到的细胞,也就是卵子中的染色体都为22Ⅰ+X,不会有其他种类。男性就不同了,因为男性体细胞中的染色体有24种,即22Ⅱ+XY,减数分裂产生的精子既可以是22Ⅰ+X,又可以是22Ⅰ+Y,有两种可能。当22Ⅰ+X的卵子和22Ⅰ+X的精子结合时,受精卵中的染色体组成就成为22Ⅱ+XX,将来会发育成为女性;当22Ⅰ+X的卵子和22Ⅰ+Y的精子结合成受精卵时,受精卵的染色体组成就成为22Ⅱ+XY,将来会在Y染色体上睾丸决定基因的作用下发育成为男性。(陈海明 缪戎音)人类的染色体中有22对都成双成对,另外一对染色体——性染色体与性别有关:男性的性染色体组成为XY,而女性的性染色体组成为XX一个卵子中的性染色体只能为X,而一个精子中的性染色体既可能是X,也可能为Y

人到底能活多少岁

人到底能活多少岁呢?在生物学上,对于哺乳动物的“生理寿命”有一个计算标准:生理寿命的长度应为生长期的5~7倍。例如狗,生长期是2年,寿命就是10~14年;牛的生长期是4年,寿命就是20~28年;马的生长期是5年,寿命就是25~35年。人的生长期是用最后一颗牙齿长出来的时间计算的,20~25岁是大多数人长最后一颗牙的年龄,因此人的寿命最短为100岁,最长为175岁。

除此之外,还有另外一种计算方法。人体每天有许多细胞在衰老、死亡,如一个体重70千克的成人,每天衰老、死亡的细胞约为2×1011个,这些细胞就需要适时更新。在人体中,那些能分裂增殖的细胞分裂次数是有限的,平均为50次。这一现象是由美国生物学家海夫利克在1961年发现的,这种细胞分裂的极限现在已被称为“海夫利克极限”。海夫利克认为,人体中能分裂增殖的细胞数量很多,这些能增殖的细胞平均每2.4年分裂一次就足够更新死去的细胞了。因此,只要人体中的细胞能不断更新,人就能活着。他根据人体中增殖细胞的分裂次数和分裂间隔时间推算,人的正常寿命应该是50×2.4年=120岁。(赵承渊)人的成纤维细胞

人体内有“生命钟”吗

“生命钟”在这里指的是记录每个人寿限的“计时器”,是生命不断走向终点的“指示器”。它真的存在吗?它在哪里呢?这个问题一直困扰着人们。根据科学家多年的研究,终于找到了“生命钟”。“生命钟”的正式名字是“端粒”。端粒位于染色体的末端“端粒”就是染色体的末端,每个染色体都有两个末端,因此也就有两个“端粒”。有人把染色体比作鞋带,端粒就是鞋带头,尽管鞋带头与鞋带的其他部分的成分一样,但鞋带头更结实,这说明鞋带头的结构与鞋带的其他部分存在差别。事实确实如此,染色体最重要的组成成分是DNA,DNA分子是由携带着A、T、G、C这4种碱基的脱氧核糖核苷酸按照A-T、G-C配对原则配成的双链分子。端粒部位的DNA结构除了双链外还有单链,另外端粒部位的DNA结构基本上是由按TTAGGG组合成的单位不断重复构成的,端粒DNA包含500~5000个这样的重复单位。

科学家发现,人体内的细胞分裂时,总是伴随着端粒的缩短,或者说细胞每分裂一次,端粒的DNA总要丢掉一些碱基对。中国学者童坦君等研究发现,人的成纤维细胞在人工培养时,每分裂一次,端粒就短了一点,其中的DNA大约要丢失49个碱基对。若按照海夫利克确定的分裂极限推算,人体内细胞分裂次数为50次,而细胞经过一次分裂会丢掉49个碱基对,当端粒丢掉49×50=2450个碱基对时,成纤维细胞就不会再分裂增殖了。不能分裂增殖的细胞就意味着衰老和死亡。由此可知,成纤维细胞中的“生命钟”有50格,每格相距49个碱基对,当端粒丢失2450个碱基对后,“生命钟”就成了即将敲响的“丧钟”。

由于人体的正常活动需要细胞的分裂和增殖,一旦人体中的那些分裂增殖细胞都敲响丧钟时,人的寿命也就自然到了极限,那时候人真的寿终正寝了。(赵承渊)

人可以起死回生吗

从生命科学的角度看,人可以起死回生的说法是一个天方夜谭式的笑话,是绝不会发生的。然而从古至今,在一些文学作品中,或是现实生活人们的交谈中,可以读到或听到一些令人惊奇的起死回生的故事。曾有报道某农村一个被装进棺木的“死人”,忽然又活过来,在棺木里拼命敲打,后终被救出,令人震惊。心跳停止是判断死亡的重要指标

那么,人是否真的可以起死回生呢?答案显然是否定的。事实是,一个人从鲜活到死亡,常需经历一段渐进性过程,在医学上通常被称为濒死期或临终期,俗称“假死”。处于这一期的患者,也可有各种不同的表现,如因严重感染、创伤或大量失血、心肌梗死等原因引起的血压降低(即医学上所称的休克);因大脑外伤、脑内感染等原因引起的知觉丧失(如昏迷);以及因各种严重疾病所致的呼吸微弱、缓慢或不规则(如呼吸性酸中毒)等。此时,患者极其微弱的各种生命体征已难以被他人察觉,这种奄奄一息的表现易被人们误认为已经死亡。这种情况下,如找有经验的医生仔细检查,患者这些生命体征还是能被各种手段检测出来的。因此,与其说是死人的起死回生,还不如说是活人的假死真活,此类所谓的“死”是一种假象。(郭慕依)

死亡是怎么判定的

观看一些战争题材的影视剧时,常会看到这样的镜头:为确定一个伤员是否已经死亡,他的战友用手指触摸他的颈部(为探测血管搏动),或用手背皮肤贴近伤员的鼻孔(以感觉呼吸气息)。显然,这样做是为了确定伤员是否还有心跳和呼吸。确实,心跳和呼吸是人生命活动的重要体征,也是医生判断患者进入临床死亡期的重要指标。不过,现在的医生对于患者死亡的判断,已经绝不仅仅依靠他手部对患者血管搏动和呼吸气息的主观感觉,而是借助手中的听诊器,以及设置在病床旁的心电图和呼吸检测仪等的监测,以获得更科学更客观的指标,来对患者的死亡做出判断。急救室的医生正在给一位心跳停止的患者做心肺复苏术

关于死亡的标准,长期以来医学家一直在进行激烈的争论。随着医学科学的不断进步,以及医生们长年累月的临床观察和研究,医学家提出了以脑死亡的指标来确定患者死亡的观点。因为他们发现脑死亡患者包括大脑、小脑和脑干在内的全脑功能已经完全丧失,同时还伴有脑组织形态结构不可逆转的改变,因此已丧失对其继续实施抢救的必要性。而且,在大量的临床实践中发现,一个心、肺功能停止而不伴脑死亡者,还存在抢救复苏的希望;相反对于一些因严重脑部病变,或因严重心、肺功能障碍而致脑死亡者,迄今还未见被抢救复苏成功的先例。因此,将脑死亡者列入器官捐赠者的对象,以挽救那些需要移植他人器官的患者的生命。(郭慕依)

谁是第一例“试管婴儿”

自古以来,人类作为一种胎生动物,其种族的繁衍,一直都是通过两性结合,男性的精子和女性的卵子在母体内结合成受精卵后,经过十月怀胎一朝分娩,迎来新的生命。

然而,当历史的时针指在1977年11月10日那一天时,人类生殖模式的新纪元开启了。英国曼彻斯特郊外的奥尔德姆总医院里,妇科大夫帕特里克·斯特普托和剑桥大学生理学家罗伯特·爱德华兹等人,正在为30岁的女性莱斯利·布朗进行手术取卵。在成功地取出卵子后,他们立即将卵子放进事先准备好的试管中,然后再把取自莱斯利丈夫的、经过处理的精子放入同一试管中。在试管里,精、卵结合成了受精卵,受精卵在与体温相同的特制营养液中开始分裂,一分为二,二分为四,四分为八。就在分裂到8个细胞时,医生们立即把这小小的胚胎移植到莱斯利·布朗的子宫内,胚胎顺利地与子宫结合(着床)了,并在子宫内一帆风顺地完成了发育的全过程。1978年7月25日晚上11时47分,奥尔德姆总医院的产房里传出了一个女婴的哭声,这哭声划破夜空,震撼了世界。这个重2.6千克、经剖宫产诞生的女婴就是世界上第一例“试管婴儿”。全世界第一例“试管婴儿”路易丝·布朗长大后的路易丝·布朗与父母

因输卵管堵塞无法正常怀孕的莱斯利·布朗和她的火车司机丈夫在看到自己的女儿是那样健康活泼时,两人的脸上都充满了幸福的欢笑。他俩的女儿路易丝·布朗,一时间轰动全球。但也有许多人担心,第一个试管婴儿会不会是一个“科学怪物”。春去春又回,路易丝·布朗童心如常,性格开朗,她的健康状况与同龄人相比也无异样。10多年过去了,试管婴儿逐渐被人们接受。许多因输卵管堵塞无法正常孕育自己孩子的家庭纷纷求助当地的医疗机构,请医生们给他们一个试管婴儿,在世界范围内掀起了试管婴儿研究的高潮。

2006年,路易丝·布朗结婚生子了。至今全世界的试管婴儿数量已有500万。诺贝尔评奖委员会秘书长戈兰·汉松在瑞典卡罗林斯卡医学院的“诺贝尔大厅”宣布,2010年诺贝尔生理学医学奖授予英国生理学家罗伯特·爱德华兹,以表彰他在体外受精技术领域做出的开创性成果。(缪戎音)

爱因斯坦能靠克隆技术复活吗

科学家爱因斯坦去世以后,他的身体被火化,大脑被科研机构保存了下来。大脑中的细胞,无论是神经细胞还是胶质细胞,都是“体细胞”。如果这些细胞还完好无损,是不是能用这些体细胞制造全能干细胞,再用全能干细胞无性繁殖出一个爱因斯坦呢?这个爱因斯坦和一个多世纪以前出生的爱因斯坦是否一模一样呢?

遗憾的是,以目前人类的科学和技术水平,这是做不到的。原因就在于,爱因斯坦之所以成为爱因斯坦,不仅有先天(遗传)的因素,也有后天的因素。我们能通过无性繁殖得到爱因斯坦的身体,但是却无法复制爱因斯坦的成长经历和由此带来的他的精神活动。

遗传因素无疑是重要的,它能决定我们人体的性状,比如肤色、血型、容貌、身高,以及患各种病的概率等。那遗传因素会不会也影响人的精神活动的特性,如性格、脾气、反应速度,以及在某些方面(如音乐、运动、数学、绘画等)的天赋呢?答案应该是肯定的。40天的人类胚胎

人的精神活动是由几百亿个神经细胞彼此连成复杂的网络来实现的。这个网络的形成过程是由非常复杂的机制来控制的,涉及数百个基因的活性。由于每个人的遗传物质都是独一无二的,每个基因的活性也会有微小的差别,这些差别综合起来,就会使每个人在出生时脑中已经建立的神经联系彼此不同。

但是遗传因素只能搭建一个精神活动的“最初平台”,它本身并不能提供任何外来的信息。这就像一台刚刚组装好的计算机,有了硬件和软件,但是还没有任何数据输入。不管计算机处理信息的能力有多强,如果没有信息可以“加工”,也就生产不出任何“产品”,也就没有任何精神活动的产物。而在神经系统初步成形之后,即使胎儿还在妈妈肚子里,信号的接收也已经开始了。这些信号(比如听觉信号)就会沿着预先“设定”好的通路进入,并且在与此相关的回路中进行“加工”。胎儿出生以后,接收到的各种信号大大增加,脑中的各种回路也就“忙碌”起来。大脑中的神经细胞彼此连接,编织成一张巨大的“网”。突触是沟通神经细胞之间信息传递的重要部位

所以当人降临到这个世界上,外部刺激和信号处理过程对大脑的“改造”就已揭开了序幕。而大脑一旦开始接收和处理外来信号,自身也会同时发生改变。人一生的精神活动,其实就是在不断改变脑中神经细胞之间的联系(信号传递的路线及其强度)。由于每个人每天的经历不同,输入的信号不同,脑中所建立的联系也不同,这就把人与人区别开来了。就算爱因斯坦的身体能够被“复制”,由于这个“替身”出生后的经历和原来的爱因斯坦不一样,即使他在逻辑思考方面有过人之处,也不一定会对物理学感兴趣。

而且像思想、经验、知识、技能这些后天形成的东西,是以神经联系和回路的方式“储存”于大脑中的。它们既不能被“发送”到DNA中,也无法输入到另一个人的大脑中去。通过无性繁殖能够传递下去的,主要是DNA所携带的信息。所以爱因斯坦的兴趣爱好、思想观念、科学知识、研究计划,都随着他的去世而灰飞烟灭了。新的“替身”不可能在爱因斯坦“真身”的知识基础上继续进行研究。所以在精神活动方面,我们不能寄希望于已经逝去的“巨人”,而只能依靠现在活着的人,那就是我们自己的努力。(朱钦士)

“干细胞”是“脱水干掉的细胞”吗

干细胞这个名字,会使人联想到香脆的真空干燥水果片,方便面里的脱水蔬菜包,商店里那些栩栩如生的瓶装干花。那么干细胞是不是“脱水干掉的细胞”呢?不是,如果细胞脱水,轻则影响功能,重则死亡。

其实,在“干细胞”这个名词中,“干”不是“干燥”的“干”,而是“树干”的“干”。“干细胞”就是这样一个能萌发出许许多多不同种类“细胞”枝干的“树干细胞”。

人的身体里面有200多种细胞。有输送氧气的红细胞,有吸收养料的小肠绒毛上皮细胞,有用来观看世间万物的感光细胞,也有使心脏跳动的心肌细胞等。而所有这些不同类型的细胞,都是从受精卵这个最初的细胞分化而来的。就像一棵大树先有了主干,然后再长出枝叶和花朵一样。由于受精卵能不断“分支”,形成人体内的各种细胞,我们就叫它“树干细胞”,简称为“干细胞”。由于受精卵能形成身体里面所有类型的细胞,因此得名“全能干细胞”。干细胞

受精卵逐步发育成完整的生命,形成了多种组织的细胞。在多种组织中还“驻扎”着一些“留守部队”,这些细胞虽然不能像受精卵那样变成身体里面所有类型的细胞,可却保持着形成多种或一种其他细胞的能力,因此“留守部队”细胞就像依然能分支的树干细胞。不过,它们不能称“全能干细胞”了,能形成多种细胞的就叫“多能干细胞”,能形成一种细胞的就叫“专能干细胞”。生命体中的许多细胞会不断死亡。比如人体皮肤最外面的上皮细胞,由于受到外界不断地磨损,每28天左右就得更换一次;吸收养料的小肠绒毛上皮细胞,由于一直浸泡在食物残渣和消化液内,又要和小肠内的大量细菌接触,还不断地受到小肠蠕动的揉搓,寿命极短,每两三天就得更新换代一次。这些“短命”的细胞就要靠“多能”或“专能”干细胞来替换。在细胞需要新老交替时,这些“多能”或“专能”干细胞就一面增殖,一面变化成所需要的新细胞,及时补充。小肠绒毛上皮细胞的寿命只有两三天

但是,各个组织里的“多能”或“专能”干细胞数量有限,如果无法得到补充,岂不是用掉一个少一个,早晚会被用完的。幸好,干细胞还有一个“本事”,就是保留自己的“真身”。也就是说在干细胞分裂时,能产生2个不一样的细胞:一个用来产生替补细胞,它不断地增殖和变化,最后形成千千万万个用于替补的细胞;另一个却保持不变,和原来干细胞的“真身”一模一样。用这种“不对称分裂”的方式复制自己,既满足了补充死亡细胞的需求,又可以使干细胞“用之不竭”。

干细胞虽然有这些本事,但是它们只能在身体正常的时候发挥作用,而在一些疾病状态下,它们就“心有余而力不足”了。比如,心肌梗死患者因缺血而死亡的大批心肌细胞常不能被完全替补。如果我们能“激活”身体里的干细胞,或者从体外引入新的干细胞,也许就能治疗这些疾病。

实际上,人们还不满足于只替换细胞,如许多眼睛失明的人需要角膜移植来恢复视力,肾衰竭患者需要换肾,肝坏死患者需要肝脏移植。但是这些组织和器官目前还只能来自其他人的捐赠,每年都有许多患者因为等不到器官而去世。既然干细胞能分化成所有类型的细胞,要是能用患者自己的干细胞在体外长成现成的角膜、皮肤、血管甚至是心脏,那么想换什么器官,就可以换什么器官,还可以避免因为异体器官移植造成的组织排斥问题。这是多么诱人的前景啊!(朱钦士)

干细胞能成为器官“仓库”吗

干细胞能不停地自我更新,还能变化成一种或者许许多多特定类型的细胞。从干细胞能变化成人体内所有类型细胞的“本事”来看,它们确实有希望成为替换人体组织和器官的源源不绝的“仓库”。

要想知道为什么干细胞能有这种“千变万化”的本事,就要看看各种细胞之间的差别是什么。人体内有各式各样的细胞,比如大脑中的神经细胞,肝脏中的肝细胞,心脏中的心肌细胞,血液中的白细胞等。它们不但功能各异,外表形状也不同。如果“钻”到细胞里面去“看一看”,就会发现在不同的细胞内,蛋白质的种类是不同的。由于所有的生命活动都是由蛋白质来具体“执行”的,每种细胞内的蛋白质类型不但能决定这种细胞的结构,也能决定它的功能。研究人员期待能让干细胞(中)变成更多种类的细胞

如果把蛋白质比作是一份电报,那么DNA就是决定电报内容的密电码。既然不同的细胞内合成的蛋白质不同,那么,它们的DNA是不是也不同呢?答案也许出乎你的意料:所有不同类型的细胞里,DNA构成都一模一样,也就是说每个细胞都携带着全套完整的“密电码(遗传密码)”。既然每种细胞都具有所有类型蛋白质的遗传密码,为什么还会有这么多蛋白质种类不同的细胞呢?

秘密就在于,没有一种细胞能使用所有密码,而是你使用这一部分密码,我使用另一部分密码。由于使用的密码不同,合成出来的蛋白质就不一样,含有这些蛋白质的细胞当然也就不一样了。所以在理论上,如果能够把两种细胞使用的密码对调,一种细胞就可以变为另一种细胞。与这些细胞相比,干细胞是一种处于“待命”状态的细胞。它们可以根据需要,变化成为指定类型的细胞。由同种细胞变成两种以上的细胞称为分化,如受精卵变成肝细胞、心肌细胞等就是分化。放在针孔里的胚胎干细胞

可以用一个形象的比喻说明它们之间的关系:细胞就像一个个餐馆,细胞里的蛋白质就像餐馆里做出来的一道道菜肴,而DNA就是菜谱。每种生物的每个细胞里都有做所有菜的菜谱,它们只是被做成了小部分的菜肴,还有大部分菜肴有待开发。干细胞就是可以根据需要,随时去制作成一道道新的菜肴。

在人体内,干细胞只能在正常情况下替换受损或死亡的细胞,在许多疾病状况下就“缩手缩脚”,不能完全发挥其修补功能了。而且人体对细胞的分工有严格的规定,每种细胞只能干分配给它的活,不许“多管闲事”去干别的细胞的活。比如人的耳朵里只有几千个听觉细胞。它们中的一些受损时,虽然周围还有数以万计的其他细胞,但它们不能接替听觉细胞的工作,人的听力就会下降。干细胞技术就是要打破细胞间不能替代的限制,使干细胞成为能替代任何种类受损或死亡细胞的“全能运动员”。

一个办法就是提取现成的干细胞,在人工培养条件下使它们增殖,再用各种培养条件把它们“诱导”成为我们所需要的细胞。现在人的干细胞已经可以从早期的胚胎、羊水、脐带血、骨髓、胸腺、皮肤、小肠、大脑、眼睛、胰脏、肝脏、脂肪、肌肉等地方得到。不过现成的干细胞数量毕竟有限,分离提取也较困难。

为了克服这些困难,科学家们另辟蹊径,用已经分化的细胞来“制造”干细胞。2005年,日本京都大学再生医学研究所的山中伸弥,借助逆转录病毒,把4种基因运送到老鼠的皮肤细胞中,老鼠的皮肤细胞在得到外来基因后居然变成了多能干细胞。到2007年,山中伸弥和美国威斯康星大学的詹姆斯·汤姆森实验室的科研人员,又用转基因的办法使人的皮肤细胞变成了干细胞。山中伸弥也因此与格登一起荣获2012年诺贝尔生理学医学奖。(朱钦士)

器官广透视

为什么人体左右不对称

人体外表乍一瞧,五官、躯干、四肢无不左右对称。但当你对着镜子仔细端详自己的脸时,却又会发现自己的两只眼睛并不一般大小,两侧眉毛也有粗细和高低之分。其实,人的大脑两半球功能也不对称,大多数人的左侧大脑半球主要掌管语言活动功能,而右侧半球则在空间辨认、图像认识、音乐欣赏方面占优势。此外,大多数人的左肩比右肩宽而高,右手比左手长,右腿的长度、重量和体积也都超过左腿。人体内部的心、肝、胆、脾、胃、胰等器官都只有一个,形状也左右不对称。正常人脸左脸人右脸人

人体的左右不对称现象,有些是在胚胎发育过程中形成的,如胸、腹腔内脏器的不对称现象。有的是在长期生活中逐渐形成的,比如大多数人习惯使用右手,其右上肢肌肉比较发达,在长期的肌肉牵引下,脊柱胸部多弯向右侧,而腰部常弯向左侧,所以左肩往往比较宽而高。下肢功能也有类似现象。比如,多数人习惯用左脚迈出第一步,用右脚踢球;在跷二郎腿时,常用左腿撑地;双腿静立时,往往将一条腿用作支撑腿,其膝关节伸直,而另一条腿则用作支架,膝关节稍屈,然后交换轮替。

正常人体外表的不对称现象是较难被察觉的,如果出现明显的不对称,例如出现一侧口角歪斜、眼裂扩大、不能闭眼、不能皱眉蹙眼,这是面神经瘫痪的表现。(朱大年)

为什么五个手指不一样长

有句民谚“五个手指不一样长”,用来说明同类、同源的事物之间也存在差异。五个手指长度的不同,是因为它们有各自不同的功能,而这些功能的差异正是人类在生活和劳动中必需的。

一方面,五个手指各有长短粗细,可满足不同的需要。拇指活动度最大,它的对指功能使它和其他四个手指能相对捏合或握住东西。如果没有拇指,只有其他四个手指,就只能抓,不能捏或握,拿东西不稳,而且力量也会很弱。示指灵活,写字、翻书、指示方向都靠它帮忙。中指最长,能探到距离身体最远的地方。环指和小指的功能相对次要,但对手而言,多两个手指,手掌加宽,持物的稳定性明显增加。手的五根掌骨呈放射状手指屈曲,可使手掌变成一个“窝”手指屈曲时,第二至第五掌骨形成弧形的横弓手握羽毛球拍非常容易

另一方面,人类不同长度的五个手指与手掌的横弓相配合,明显扩展了手的功能。手部的五根掌骨呈放射状,当手张开时,第二至第五掌骨处在同一平面,五指随掌骨也呈放射状,准备握取最大的东西。而当手指屈曲时,第二至第五掌骨形成弧形的横弓。手指弯曲越多,横弓越大,使扁平的掌心变成一个“窝”,第二至第五指相互靠拢,再加上拇指的对指功能,能把放在手里的东西完全“包”起来。而且,各指的指尖逐渐处在一条直线上,非常有利于紧握工具或运动器械的手柄。

人类手指与手掌的这种巧妙配合,使人手能同时胜任大跨度的钢琴弹奏,熟练地使用笔和筷子,精巧地完成缝纫和刺绣,掌握高超的生活劳动技巧,不断创造奇迹和财富。(戴尅戎)

为什么扁平足的人走路容易累

提到扁平足,应该先来了解一下脚的足弓。人们通常认为,直立时人的全身重量都压在两个脚上,其实是压在两个脚的“拱桥”结构上。所谓“拱桥”就是足弓,是足部骨骼向上弓起的弧形结构。足弓使人赤足走在湿地上时留下的足迹中间形成一个半月形的残缺。脚内外侧各有一个纵向足弓,内侧的纵弓比外侧的高1倍。两脚并拢还有一个横弓,横跨两脚脚底。足弓由弧形排列的数块足骨组成,骨与骨之间由长短不一、力量不同的韧带和足底肌肉联结,还有小腿的肌肉终止于足底,加强了这种联结。小腿肌肉收缩时可以像“吊带”一样托起足弓,对足弓的维持起了很大作用。足弓的韧带有一定的弹性,韧带的松紧决定了足弓的弹性。足弓的弹性可缓冲步行、跑跳时来自地面的冲击力,减少关节和脑的震荡。足弓正常时行走步态是先足跟着地,然后足底平放地面,再到足尖离地,足的负重从足跟沿外纵弓、内纵弓移至足趾,所以足底各部分韧带、肌肉不是自始至终受力,而是轮替工作,中间有短暂的休息,从而不容易疲劳或受到损伤。

足弓塌陷或消失称为扁平足。扁平足的人行走时,足底完全着地,足部韧带受牵拉或损伤。足弓的弹性减少或消失,会导致无法跑得更远、跳得更高,腿、足关节和腰部不断受到来自地面的撞击,足底血管、神经不能受足弓保护而受压,因此步行不长的距离就感到下肢、腰部和足底酸痛。扁平足的形成是由于构成足弓的足骨、肌肉、韧带先天发育不良,长时间站立,负重过多或骨折损伤,某些疾病如小儿麻痹症也是造成扁平足的原因。

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