一个成年人有多少细胞

2016年10月，一些著名的科学家齐聚伦敦，商讨如何构建一个人类细胞图谱。这是一个宏伟的计划，它将从分子水平定义人体的每一种细胞类型，提供一个人体三维图谱。这个图谱将告诉我们不同细胞类型如何协作参与组织、器官和系统的构造与功能，以及哪些异常可以导致疾病的发生。完成这一野心勃勃的计划需要一个国际性的交叉学科团队：生物学家、临床医生、技术人员、物理学家、计算生物学家、软件工程师以及数学家。不过小Q今天不聊人类细胞图谱，只想无聊的探讨一下一个成年人有多少细胞。

一个成年人有多少个细胞是难以通过测量准确获得的，事实上我们唯一可以确定的是每个成年人都曾经只是一个单细胞。因此，我们只能通过估算来获得一个大概的数值。据估计，1个细胞的重量大约是1纳克，通过体重我们可以对人体细胞数目进行估算。根据《中国居民营养与慢性病状况报告（2015）》，中国成年男性和女性的平均体重分别为66.2 kg和 57.3 kg。人体骨骼和血液的非细胞成分大约占体重的22%，由此估计，中国成年男性细胞数目大约为51.6 万亿，而成年女性细胞数目大概为44.7 万亿。

2013年，来自希腊、意大利和西班牙的研究人员发表了一篇文章，将人体的细胞数目确定为37.2 万亿。他们的数据是基于文献中对不同器官细胞数目的报道以及一点点的数学建模。这一研究在2016年被来自以色列魏斯曼研究所的Ron Milo进一步深化。Milo的团队采用两种不同的计算方法。第一种方法假定单细胞体积在1000到10000立方微米，由此推算一个 100 kg的男性细胞数目大约在30到40万亿之间。而如果采用我们上面简单的依据重量来计算，这个数目是78万亿。Milo采用的第二种方法计算了占人体97%以上的6种细胞类型的数目，最终他们将这个数字定为30万亿。他们估计这其中有84%是红细胞。其他丰度较高的细胞类型为：胶质细胞、内皮细胞、皮肤成纤维细胞、血小板和骨髓细胞。

红细胞是人体细胞中的最大群体，因而它们的数目也会极大的影响特定个体的细胞数目。据维基百科，一个正常成人大约有20-30万亿的红细胞。具体的数值其实也取决于血液体积（由体重可以估计）和血液中红细胞的浓度。血液中红细胞的浓度是临床上血常规检测能够获得的，再结合该个体的体重，特定个体红细胞的数目可以被推算出来。

成年人细胞数目的动态平衡靠新陈代谢来维持。据估计，每天大约有500-700亿个细胞死亡，其中主要方式是程序化细胞死亡。同时，组织器官的自我更新会产生相当数目的新生细胞。当然，不同组织器官的更新速率不一样。肠道和血液系统更新很快，而心肌细胞的更新几乎没有。以红系造血为例，人体的每个生物过程都是被精确调控的，其中有各种各样的反馈回路，不亚于最精密的电子回路。机体对于自身的红细胞数目（浓度）会有一个设定的值，高了要降下来，低了要升上去。而这个值会受到各种生理病理因素影响漂移，最常见的比如贫血。可想而知，红系造血的病理改变可能会极大影响人体细胞总数。

以上的探讨默认忽视了人体中的微生物，它们广泛分布在人体内外：胃肠道、皮肤、唾液、口腔黏膜、结膜、呼吸道等等。这些微生物大部分是细菌。通常认为，人体中细菌细胞和人类细胞的比率是10:1，但是Ron Milo等人也更新了这一个比率。他们估计，对于一个70 kg的成年男性，体内细菌的总数目大约为38万亿。

 

有意思的是，尽管不同研究人员估计人体细胞的方法不太一样，但是最终这个数值都落在30-40万亿这一区间（强大的费米估计）。早期的估计基于很不准确的假设，比如每个细胞大约1ng。现在我们知道，占人体细胞数目近84%的红细胞他们的重量仅占不到7%，而占人体细胞数目大约0.001%的肌肉细胞重量却达到了近44%。而脂肪细胞虽然仅占约0. 2 %，它们所占的重量可以超过20%。题外话，减肥其实是有两种根本不同的方法，一种是减少的你脂肪细胞数目（降低这个设定的值），另外一种是减少脂肪细胞的内容物。

最后，开始画重点啦。生物医学未来将面临一个由定性到定量的转变，越来越多的实验技术允许我们对于生命的组成以及生化反应进行精确定量。可以预见，有了越来越多关于人体的数值，数字化的人将成为可能。在一个insilicon的世界里，也许模拟可以创造出无限的可能性。

参考文献

1. https://www.humancellatlas.org
2. http://scienceblogs.com/gregladen/2011/11/28/how-many-cells-are-there-in-th/
3. Bianconi E et. al., An estimation of the number of cells in the human body. Annual Human Biology. 2013.
4. Ron Sender, Shai Fuchs, Ron Milo. Revised Estimates for the Number of Human and Bacteria Cells in the Body.
5. http://www.crystalinks.com/consciousness.html