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2014年第49卷第7期 生物学通报 21 细胞为什么是微米级的 朱钦士 (美国南加州大学医学院) 摘要 地球上的生物都是由细胞组成的。尽管不同生物的体型差异很大，但是细胞的尺寸 却都保持在微米范I!l内，因为只有细胞足够小，才有足够的表面积／体积的比例与周围环境进 行物质交换．维持生命所需的各种分子也才能利用扩散作用到达细胞内的指定位置。由多个 细胞聚合和分工组成更大的生物体，同时保持细胞微米级的尺寸，是比细胞自身变大更有效 的进化方式。 关键词 细胞 表面积 扩散 单细胞生物 多细胞生物 中国图书分类号：Q2 文献标识码：A 地球上的生物有许多共同点．例如都使用脱 孔叫做“小室”(cell，现译为细胞)。尽管他看到的 氧核糖核酸(DNA)作为遗传物质，使用相同的“密只是已死亡细胞的细胞壁，但也发现了植物组织 码”为蛋白质中的氨基酸序列编码，用相同的20 是由很小的单位所组成的。与胡克同时代的荷兰 van 种氨基酸组成蛋白质，都通过电子传递链将食物 科学家列文虎克(Antonie 分子中的化学能合成高能化合物A11P(三磷酸腺1723)，制作了放大倍数更高的显微镜(现存的列 苷)，都用磷脂构建生物膜等。除此以外，地球上 文虎克自制显微镜的放大倍数为275倍)。列文虎 的生物还有一个重要的共同点，即都是由细胞组 克用自制的显微镜观察到了池塘水样本中生存着 成的(病毒除外)。许多微生物只由一个细胞组 各式各样的微生物。这使得人们大吃一惊，原来在 成，被称为单细胞生物。更多的生物由多个细胞组 这么小的尺度上还可以有独立的生命。列文虎克 成，叫多细胞生物。例如人就是多细胞生物，身体 还观察到了动物的红血球和精子，这些都是实际 由大约60万亿个不同类型的细胞所组成。 观察到的来自动物身体的活细胞。 生物的体型可以很大．例如美洲红杉可以高 细胞学说的建立．源于1837年德国生理学家 达100 施旺和德国植物学家施莱登共进晚餐时的一次谈 m，树围可达31m，需十几个人才能环抱。 蓝鲸可以达33 m长，180多吨重。但是细胞却很话。施旺主要研究动物组织的构造，发现了包裹神 小，从细菌的几个微米到“真核细胞”(具有细胞 经纤维的“施旺细胞”，而施莱登则主要研究植物 核的细胞)的几十个微米。在30em的范围内(大组织的构造。交谈后他们意识到，原来在动物和植 约是人读书的距离)人眼的分辨率是100Ixm左 物体内都能看见细胞，说明生物体都是由细胞组 成的。这个想法经过后人的发展和完善，成为生物 右，自然不可能看见1斗m大小的细菌和30灿m 大的人体细胞。这就是为什么在显微镜发明之前， 学中的“细胞学说”。 人类根本不知道有细胞，也不知道有微生物。 细胞学说认为，(地球上)所有的生物都是由 到了16世纪中期。英国科学家胡克(Robert(1个或多个)细胞组成的；细胞是所有生命形式 Hooke，1635—1735)用自制显微镜观察软木的薄最基本的结构和功能单位：而且所有的新细胞都 片．发现里面密集地排列着许多小孔．他把这些小 从已有的细胞分裂而来。该学说为生物体结构和 舢舢姒掣“舢“龇皿舢姒姒舢取舢舢舢舢舢“姒—止姒皿舢舢舢舢舢且舢舢“舢姒舢皿皿舢舢舢龇舢扯—止．j止 容，而应该以教材为基础，以大纲为准绳，去寻找 1 王镜岩，朱圣庚，徐长法．生物化学．第3版．北京：高等教育出 更为科学的理论依据，切忌主观臆断，否则将会导 版社，2002：80--83． 2 杨荣武．生