人體好好玩

沒有一本書像《人體好好玩》一樣，麥考利要將你自己介紹給你！ 帶你認識世上最複雜精密的機器、也是你最親密的陌生人－－身體！ 屢獲國際大獎的插畫家大衛．麥考利， 他的畫有如哈哈鏡加上顯微鏡， 帶你忍笑看懂人體的構造與知識！ ※ 就算倒立進食，食物也能安全抵達胃部。 ※ 腎臟一天製造的尿液，相當於一大瓶汽水罐。 ※ 只要六秒，紅血球就能進出心臟兩次。 ※ 盲腸除了發炎，還能製造益菌！ 麥考利運用多視角的繪畫手法，讓你身歷其境，到細胞核裡參觀DNA圖書館，調閱基因密碼；看漿細胞四處替病毒貼標籤，與白血球聯手滅菌；跟著吃下肚的食物一起洗胃酸浴、溜進小腸滑水道；躲進腳底，看神奇的彈簧足弓如何讓你輕鬆跑跳；日理萬機的大腦裡都是電流，原來它還聘請視丘幫忙過濾感覺訊息，防止自己「當機」！ 於是你發現，你正面對著門牙與唾液海洋，穿好雨衣去看鼻涕大瀑布，聆聽內耳迷宮的回音，跑進氣管使勁丟紙飛機，搭乘紅血球卡車到心臟坐雲霄飛車…… 不同於時下的「圖解」書籍，麥考利捨棄乏味的圖表，用彩色鉛筆畫出顯微鏡下的人體，透過不斷變換視角，描繪血液循環、消化、神經、生殖……等十大系統，讓你從各個角度鑽進體「內」看人體；並依介紹部位，搭配創意十足、笑點一絕的「情境式導覽」插畫，帶你忍笑看懂人體的構造與知識，更要發自內心感謝勤勞的身體。 最大膽的作者，最美麗的人體 為了將《人體好好玩》中複雜的資訊準確而清晰地表達出來，他花了六年時間做研究，先研讀解剖教科書，然後到麻州大學旁聽人體解剖學、參與解剖課，認真到教授最後收他做學生；還曾把手伸入兩具屍體的胸腔，只為了比對兩者的脾臟大小；為求徹底瞭解人體各部位，他觀察過無數的手術，包括切除胰臟及換置膝蓋手術，最後畫出這本比解剖課本更實用的人體故事。 麥考利以研究世界如何運轉的精神來研究人體，他簡化了艱澀的生理學知識，提綱挈領、深入淺出地畫出人體運作的故事，並以工程師和建築師的眼睛與好奇心，將身體的建築之美呈現在你我眼前。在他眼中，人體其實是世界建築的原型：牙齒是羅馬競技場的拱門，髖骨彷彿威尼斯的嘆息橋，鼻尖則是你不須攀登的山嶺。麥考利，讓我們的身體以非常美麗、人性而幽默的方式與我們見面。 ★《人體好好玩》繪製過程的訪問短片：http://www.bookwrapcentral.com/authors/davidmacaulay.htm ．這本書是怎麼做出來的 ．把科學人性化 ．畫出有生命的人體 ．讓我的表達素材富有生命力 ．繪製本書的研究經過 ．感謝身體 ★ 作者手稿電子檔五張，可供下載： 《國際書評》 ★現在，我們終於可以看到麥考利對世上最複雜的系統－－人體－－的詮釋。－－《紐約時報》 ★非小說……很少得到應有的重視，但麥考利野心勃勃、百科全書式的近作做到了！－－Horn Book ★精確、翔實與深度的知識，讓這本書在這類著作中成為翹楚！－－Kirkus Reviews ★充分展現了人體的「機械」面，相當具有啟發性、娛樂性……一本視覺的饗宴。－－School Library Journal

第一章 建構生命 人類對人體的認識，有很長一段時間是從窺探皮膚下的組織，戳弄各種器官、血管和骨頭而來。可想而知，進行研究的樣本通常都是死去的身體，於是就連身體基本運作方式的假設，都得大幅仰賴神話和想像。這個現象一直持續到大約四百年前，新的發現對人類身體運作的知識論掀起了大變革。其中一項突破，直接改變了人類對世界的看法。 顯微鏡的發明，讓我們看見肉眼看不到的「物體」，包括自給自足的微小單位：「細胞」。從蘋果樹到斑馬，所有生物都是由細胞構成的。每個生物都是由數目龐大的細胞群所組成，有些數量甚至高達百兆。把任何一個身體器官的切片放在顯微鏡下，你就能看見一些細胞。 早期的細胞觀察家注意到每個細胞結構都有一層外圍，稱為細胞膜，它包圍著一層清澈的細胞質，裡面有個細胞核。直到二十世紀初葉，新的顯微鏡問世之前，人們一直認為細胞質只是空無一物的膠質體。 在放大倍數遠超過光學顯微鏡的電子顯微鏡鏡頭下，原本被誤以為只是單調空洞的細胞顯露出真面目。原來，那是個忙碌活躍的小世界，每個細胞都充滿了具有特定功能的獨特結構。其中，最大的結構是細胞核，功能相當於總圖書館，負責管理所有的運作功能；負責製造與運輸的是內質網和高基氏器；運作細胞所需的能量，則由一群稱為粒線體的發電廠來負責；而溶酶體是細胞的垃圾場，負責回收。 不過，細胞裡仍然有些即使是透過電子顯微鏡也看不見的東西，包括原子，也就是組成細胞的原料。 多大算是小？ 一切萬物，包括你昨天吃的午餐、這本書、聖母峰、小[$犬更$]犬「斑點」，乃至遙遠的星系都是由原子組成的。單單你自己就需要有五兆兆個原子。很顯然的，原子非常小，不過，為了要了解原子到底有多小，我們得先進行一趟小小的繞道之旅。小[$犬更$]犬「斑點」正在曼哈頓南端砲台公園的草地上追逐一顆網球，假使把那顆網球當作一個原子，那麼在相同的比例下，一個典型的身體細胞大約是從那顆網球的位置一直延伸到中央公園動物園，直徑達八公里那麼大。 儘管體積很小，每個原子仍然是一個完整的實體。想像一下，假使那顆網球少了外面那層膠膜，就只是一堆棉絮。在原子的中心，有一團濃密微小到幾乎看不見的原子核，組成原子核的微小粒子稱為質子和中子。在原子核外圍，像星球繞著太陽轉一樣繞著原子核轉的是更小的粒子，稱為電子。由於電子不斷在運動，無法準確指出它們存在的位置，因而也被形容成是電子雲，或者按照我們的比喻，它們相當於那一團「棉絮」。隨原子所含的粒子數量不同，便產生了各種不同類型的原子。 建構原子 如果不去干擾原子的運作，大多數原子擁有的電子與質子是一樣的，有時候連中子的數目也相同。質子帶有正電荷（＋），電子帶有強度相當的負電荷（－）。原子就是透過正電與負電之間的引力來維持自身的完整性。 電子會在特定的軌道上繞著原子核轉，這個軌道稱為電子殼層。每個殼層只能容納特定數量的電子，一個殼層的容量額滿時，新的殼層會自然產生。圖中正在建構的氧原子擁有八個電子，其中兩個電子會占據最裡面的殼層，其他六個電子會占據第二層殼層八個電子位置中的六個位置。擁有十個電子以上的原子需要有第三個殼層，以此類推。 當原子最外層的殼層全都被電子占滿，也沒有多餘的電子需要安置時，這樣的原子便處於安定狀態，不過這並不常見。多數原子，譬如外殼層還有兩個空位的氧原子，會終其一生不斷尋求電子來滿足空位，以達到安定狀態。 就建構人體所需的二十四種原子中，有百分之九十五是由以下四種原子所組成： 製作分子 原子為了追求一個圓滿的外殼層，會犧牲個體的特性，它們透過數不清的化學反應彼此連結，組成各種型態與大小的社群，也就是分子。 原子有多種連結方式，其中一種便是分享電子。例如兩個氧原子彼此分享電子時，便各自填滿自己的外殼層，這個過程便形成了氧氣（O2）分子，也就是我們呼吸的空氣裡對我們有用的活性成分。 不過，大多數的交互反應都發生在不同類型的原子之間。只有一個電子的氫原子只需要再多一個電子，就能滿足它的單一殼層。假使氫原子和氧原子各自分享一個電子，氫原子就能變得安定；如果有第二個氫原子加入這個群組，三個原子都能享有安定性。這個結合所產生的快樂成果就是一個水分子（H2O）。 原子之間分享電子時，並不一定是平等的。水分子中的氧原子具有較大的原子核，對分享的電子施出的拉力比原子核較小的氫原子更強大，由於電子帶有負電荷，這個不均等的分享使得氧原子略帶負電，而兩個氫原子略帶正電。 基於異性相吸的原理，水分子中的氧原子會被另一個水分子中的氫原子所吸引。儘管這樣的吸引力所產生的連結很微弱（比較像是普通朋友而非長久伴侶的關係），很輕易就能打斷，然而這樣的連結鍵讓水分子能聚集在一起，並確保在特定的溫度範圍中，水能夠保持液體狀態，而不會變成氣體。但這可不只是個方便的制宜之道。液態水是細胞裡發生化學變化的場所，沒有水，就沒有生命。 離子與溶液 大部分的原子在彼此連結成分子時，是處於「最快樂」的狀態。雖然許多原子透過分享電子的方式達到目的，有些原子則有不同的想法。譬如，鈉（Na）原子的外殼層只有一個電子，而氯（Cl）的外殼層有七個電子。如果鈉把那顆落單的電子給了氯，兩者都能達到安定狀態。但如此一來，鈉原子的質子數就比電子多，因此變成帶有正電荷（＋），而氯原子就多了一顆電子而帶有負電荷（－）。帶有電荷的原子稱為離子，不同電荷的離子會彼此黏在一起。就這個例子而言，鈉離子（Na＋）和氯離子（Cl－）連結後就形成了氯化鈉，也就是普通的食鹽。 所有分子都擁有能夠移動的能量。不斷震動的氯化鈉分子進入水中時，會被快速移動的水分子所包圍。因為水分子略帶電荷，它們的負電端會包圍、隔離鈉離子（Na＋），而其正電端則會包圍氯離子（Cl－）。這個交互作用使鹽的結晶體溶解，形成鹽溶液。 水溶解離子化合物的能力，對人體的運作非常重要。譬如，鈉離子對於移動與控制身體就扮演了關鍵的角色。因分享電子而形成的分子也能溶解，不過分子必須有一部分略帶正電荷，另一部分略帶負電荷，這種分子稱為極性分子（polar molecule）。葡萄糖是身體主要的能量來源，也是極性分子，它之所以能夠運作就是因為它能與水分子進行交互作用，形成葡萄糖溶液。 在水中溶解的離子和分子會以隨機的方向跳離彼此，自然地從濃度高的地方往濃度低的地方擴散，直到均衡分布為止，這個過程稱為擴散。氣體也有擴散現象，但氣體分子運動的速度更快。這正是為什麼室內的一端有人放屁時，要不了多久每個人都會「分享」到。 碳骨幹 人類和地球上的所有生物一樣，都是由一組以碳為主軸的分子組合而成。碳原子的外殼層只有四個電子，天生就是要和別的原子連結。它們能輕易組成長串或環形的分子「骨幹」，並讓其他分享電子的原子如氫、氧、氮和磷能附著上去。 以這種方式形成的分子不僅很安定，又能參與讓我們的細胞運作的無數化學反應。這些以碳為基礎的分子，在我們體內各自有獨特的角色，其中最重要的幾種分子為碳水化合物、蛋白質、核酸及脂類。 許多脂類（包括脂肪和油脂）都是由脂肪酸分子組成的，脂肪酸是一長串幾乎全由碳原子互相分享電子所組成、且附著了氫原子的分子。脂肪酸並不帶任何電荷，因此沒有極性，也不溶於水。 脂類中有一組脂質稱為磷脂，是建構細胞膜的主要角色。磷脂是由兩個脂肪酸鏈連結到第三個分子甘油，甘油端又與第四個含有磷的分子連結。最後，這個含磷的分子具有極性，一部分帶有正電荷，一部分帶有負電荷。由於磷脂的帶磷端具有電荷，而脂肪端並無電荷，使磷脂能完美地達成它的任務。 尾尾相連 製膜的磷脂擁有雙重身分，其極性端（也稱為「頭」端）會受到水的吸引，非極性端（也就是「尾」端）卻與水相斥。磷脂一大群混在水中時，會自己重組，好讓它們的頭面對水，與水混合，尾端則指向相反方向。為了達到完全的隔絕，尾端會自動末端對末端地排好隊，創造出一個具有彈性、又無水的雙層結構。這個傑出的構造正是細胞膜的基礎，它不僅負責環繞細胞，也包圍了許多細胞內部的要素。 在一大片脂質中，還有為數眾多的蛋白質。有些蛋白質負責擔任穿透膜的通道，控制進出細胞的物質；有些擔任訊息的接收器，讓細胞之間進行溝通；還有一些具有標示功能，讓四處巡邏的防禦細胞能辨認出它們也是身體的一部分，而不是外來的入侵者。 伸張與壓縮 帳篷如果少了營柱和繩子，就會坍塌變形，細胞也一樣。如果少了組織良好、適應性強的內部支撐結構，細胞的動能結構就會像洩了氣的氣球。儘管各種細胞的需求不同，但支撐細胞的架構（即細胞支架）主要是由三種元件所組成。 微質管是三者中直徑最粗的，質地堅硬但可彎曲，它們從細胞核附近的一個結構往外伸展，推擠著細胞膜，架構出細胞的外形。 肌動蛋白絲是三者中最纖細的，主要集中在細胞膜下方，具有加固與強化細胞膜的作用，有點像是多面體圓頂的支柱。肌動蛋白絲也錯綜複雜地分布在細胞內部，把細胞膜拉向中心，與向外推的微質管形成相對的拉扯力。 中間絲是細胞骨架的第三種元件，在細胞內部交織成網絡，使內部的物質能維持在固定位置，也將肌動蛋白絲連結到微質管，把細胞膜連結到細胞核。 扭轉的絲線 細胞支架的工作不僅要支撐細胞的結構，也得負責在細胞力度改變時，重組所需的支撐力。為了達到這個目的，細胞支架的各個元件是由可輕易組合、分解，且各自略有不同的蛋白質亞單位所組成。 組成肌動蛋白絲的，是兩股由蛋白質亞單位所組成，像是珍珠項鍊般的線彼此纏繞而成。 組成微質管時，蛋白質亞單位會黏結成排，一個個並排著又略微相疊，成排的蛋白質亞單位最後會形成螺旋狀的管壁。 中間絲由較短的蛋白質彼此頭尾相連，組成長線後又互相旋繞而成。 建築材料 無論是要提供結構性支持（如前所述）、加速化學反應（酶）、讓細菌動彈不得（抗體）或傳遞訊息（荷爾蒙），蛋白質是所有分子中最多功能的分子，也是促使生命系統運作時不可或缺的一環。 不管蛋白質各自擔任什麼樣的工作，所有的蛋白質都是由僅僅二十種建築材料，也就是氨基酸所組成。這些小型分子都有相同的「核心」，但又各自具備獨特的側鏈。氨基酸之間的連結鍵就像手鐲上的鎖片，把它們接在一起，之後其他的鍵又促使新誕生的氨基酸鏈開始扭轉與摺疊，最後形成特定的蛋白質。蛋白質最終的形狀取決於氨基酸的數量與排列順序是否精準。若發生任何誤差，這個蛋白質就無法執行它的任務。 古老的傳家食譜 我們是靠著細胞生產的眾多類型蛋白質，才會長成人的模樣：兩隻手臂、兩條腿、一個軀幹和一個擁有龐大腦部的頭。可是，我們的細胞又是怎麼知道該以什麼順序來組裝氨基酸，以製造出正確的蛋白質來執行適當的任務呢？一如大多數人在執行重大任務時會做的一樣，細胞也會依循指導手冊：一組儲存在細胞核中的完整紀錄。但是這棟圖書館保存的並不是書，而是由許多漫長的分子股組成的去氧核醣核酸，或稱為DNA。四十六股獨立的DNA儲藏了約二萬五千組特定指令，這些指令就是基因，每個基因負責指導一個特定蛋白質的生產製造過程。透過這個程序，DNA支配了細胞存在時的每個細節，甚至連每個原子的安排都不放過。 DNA的基本建築材料稱為核苷酸，每個核苷酸由三個分子成分所組成：糖分子、磷酸鹽分子和鹼基。相鄰的核苷酸上的糖和磷酸鹽分子彼此相連形成「骨幹」，骨幹上連接了突出的鹼基。骨幹上有四種鹼基：腺嘌呤（A）、鳥嘌呤（G）、胞嘧啶（C）、胸腺嘧啶（T）。鹼基的組合排列順序就是建構蛋白質需要的指令。 假使放著不管，單一股DNA會像蛋白質一樣，很快就摺疊糾纏成一團，難以「閱讀」。為閱讀這些指令，第二股平行的DNA與相對的鹼基形成弱鍵，使它與第一股DNA能相互附著在一起。這個弱鍵有特定的連結法：A只與T連結，C只與G連結。其他分子之間的吸引力促使這個梯子般的結構自行扭轉成我們熟悉的螺旋體，亦即雙螺旋。 每個細胞核內都容納了一．八公尺長的DNA。這四十六股DNA的每一股，都整齊地纏繞在一小組球形蛋白質上。這個較短且有秩序的排列法，是DNA在細胞正常運作期呈現的狀態。這些球形蛋白質除了能更有效率地整理DNA，在控制哪些細胞內的哪些基因要被「啟動」的工作上，也扮演了重要的角色。 複製指令 假使DNA受損，細胞的正常運作將會受到影響，所以細胞核這座圖書館的這組珍貴指令是永遠不能出借的。就算可以借，裹覆細胞核的核膜上也沒有大到能讓如此巨大的分子遷移到細胞質的開孔。 有個天才的抄襲者稱為核醣核酸（簡稱RNA），便擔負起讓這些指令得到運用的工作。抄襲複製的工作展開時，DNA上具有所需相關基因的片段會解開，使交纏的雙螺旋分離成兩股，好讓鹼基暴露出來。其中一股DNA擔任起範本，由來去自如的RNA核苷酸把自己的鹼基和DNA上與之互補的鹼基面對面排好。此時，這些RNA核苷酸便透過與彼此的糖和磷酸鹽組的連結，自行組成了一組骨幹。這個過程得到的成果是一段短小到能夠通過核膜開孔的單股RNA。 剪接 想像你讀小說正讀到精采情節時，那些情節卻有一連好幾頁是用讓人看不懂的語言寫成的，基因的情況跟這很類似。有意義的鹼基序列，被一大堆無法閱讀的「內容」所打斷。RNA是基因的直接翻版，所以也有同樣的狀況。因此在進入細胞質之前，RNA必須先經過編輯程序。酶先把惱人的片段剪除，再把基因上「有用」的片段連接起來。這個RNA版本的DNA，也稱為信使RNA（mRNA），已準備好被轉譯成蛋白質了。 製造蛋白質 信使RNA一旦離開細胞核、進入細胞質後，就能被轉譯成特定蛋白質所需的氨基酸序列，訊息就「寫」在鹼基的順序中。「閱讀」這些訊息時要三個一組地讀，每一組都代表了一種特定的氨基酸。 開始轉譯時，信使RNA先進入細胞內製造蛋白質的機器──核醣體中。第一組鹼基一就定位，一種稱為轉移RNA的核醣核酸就會把特定的氨基酸送達，這個轉移RNA上的鹼基和信使RNA上的鹼基要是互補的配對。核醣體繼續「輸入」信使RNA，以「揭發」下一組鹼基三聯體；新的氨基酸再度進入核醣體（攜帶它的轉移RNA的鹼基是新一組信使RNA鹼基組的互補配對），與前一個氨基酸之間組成連接鍵。這個過程不斷重複，逐漸把最新形成的蛋白質鏈推送到細胞質中，並自行摺疊成其獨特的型態，而這新的蛋白質是由精準的氨基酸序列所組成。通常一股信使RNA會同時通過一整排的核醣體，使蛋白質的生產製造過程更有效率。 包裝與輸送 製造蛋白質是一回事，把它們運送到所需的地方又是另一回事。有許多蛋白質是在核醣體附著的大工廠，也就是粗糙內質網（RER）中完成組裝的。不論蛋白質的目的地是在細胞內或細胞外，一旦自行摺疊成有效型態後，這些蛋白質就會被打包裝載到膜囊中，填滿的膜囊則會被掐離粗糙內質網的膜質，轉送到細胞的運輸部門──高基氏器中。 這些蛋白質在高基氏器中經過修剪、貼標籤和整理分類後，該出口的蛋白質會被重新裝載到膜囊中。膜囊一路沿著細胞支架上的管道被輸送到細胞膜上與細胞膜融合，以釋出攜帶的內容物。有些從高基氏器離開的膜囊內攜帶的是強效的酵素（酶），稱為溶酶體。這些膜囊會與其他攜帶細胞內部（如粒腺體）等磨損部位殘骸的膜囊融合，殘骸經消化後形成的分解產物便會進入細胞質中，準備重新被利用。這些分解後的產物包括用來建造蛋白質的氨基酸。 不論是建造或分解分子，每個細胞內每秒鐘都有數百萬個受到控制的化學反應在進行中，整體來說，這些化學反應就是所謂的新陳代謝；而就如每種工作一樣，新陳代謝也需要能量。 多數細胞內最常見的能量來源是碳水化合物家族的一員──葡萄糖，但脂肪酸對肌肉和某些組織也是重要的燃料。 彈珠大賽 葡萄糖駕馭的能量，被鎖在使其原子能互相連接的鍵上，若要使用它，就必須先把它釋放出來，並儲存在一種特化的能量分配分子，也就是腺苷三磷酸（ATP）。 假如葡萄糖中的能量相當於你存在銀行帳戶的錢，那麼ATP就等於是你口袋中的現金，也就是說它隨時可用，而且大家都接受。細胞內到處都有ATP，需要它來為某種反應加油時，就能快速脫去一個磷酸鹽，以便釋出所需的能量。 要把葡萄糖或脂肪酸分解到其基本元素，也就是二氧化碳與水，好把鎖在其中的能量釋放出來，可說是一件非常危險的工作。假使這些分子是瞬間就被拆解開來，所有儲存在裡面的能量將會以熱量的方式散發出來，我們也會突然爆炸起火。為了避免這麼不愉快的後果，細胞透過一連串受控制的化學反應來分解其燃料，在安全的數量下慢慢解放這些能量。過程中只有少量的熱能散發，幫助身體保持溫暖。 釋放能量的第一階段發生在細胞質中，在一連串的十個步驟*中，透過打彈珠般的奇才，葡萄糖從一個酵素飛彈到另一個酵素，一路上不斷變化、切割成片段。然而即使經過這個過程，最後只會產生兩個ATP，以及兩個稱為丙酮酸的分子。 *步驟4會產生兩個不同的分子。其中一個經過右圖上方的路徑（6、7、8、9、10），最後形成丙酮酸。另一個分子必須經過第五個步驟的轉換，才能再繼續進行相同的路徑。 灌注離子 鎖在葡萄糖分子的能量，大約只有百分之十是在細胞質內釋放，細胞把剩下百分之九十的工作發包給自己內部的發電廠，也就是粒線體。這些特化的結構在全面掌控一切的細胞核的控管下，保有相當程度的獨立性，因為它們也擁有自己的DNA。這讓它們在細胞的需求突然增加時，可以快速地加倍供給所需能量。 每個粒線體都有兩層膜，一層是平滑的外膜囊，另一層是有縐摺的內膜囊。位於內膜囊中的酵素透過一連串的小步驟，把丙酮酸分解成廢棄的二氧化碳，以及另一個更重要的產品，帶有能量的氫。 一組嵌在有縐摺的內膜囊上的機制，負責把氫分解成質子（H+）和充滿能量的電子。電子緩慢地將能量釋放出來，以協助把質子送入兩層膜中的空間。當這些質子又流回內膜囊、回復兩側的均衡時，它們的移動過程就製造出足以滿足細胞能量需求的ATP。 我們不斷吸入的氧氣終於在這個過程的壓軸時刻出現，揭發了它們的功能。氧氣把失去能量的電子和氫離子收拾起來，結合成最常見的廢棄產品，也就是水。 大分裂 我們每個人的生命都是從單獨一個細胞開始，而且如果沒有細胞分裂的過程，我們就會一直只是個單細胞。在分裂過程中，一個「親代」細胞做了終極的犧牲，把自己分裂為兩個完全相同的後代。其中一或兩個後代很快也變成了「親代」，並進行分裂。這個過程重複了幾百萬次後，最後就會有足夠的細胞來組成你這個人。 細胞分裂的目的，不僅在製造出更多的細胞好讓我們能夠成長，也是為了要填補毀損的細胞或壽命短暫的前輩所留下的空間，以便修復各種損害。 複製DNA 細胞只能在正確的指令下才能建構身體，所以每個親代細胞都必須製造出精確的DNA複製品，一個後代要有一組，才能接著進行分裂。 當一個主要由酵素所組成的分子製造機在DNA分子末端組合成形時，複製工作隨即展開。DNA小心地解開一小段雙螺旋股，使兩股DNA上的鹼基都能暴露出來。自由流動的DNA核苷酸開始依照互補鹼基的順序，精確地附著到各股DNA展開的部位上。隨著這部分子製造機的移動，每股DNA和其完美配對的「新」夥伴也開始扭轉捲曲成雙螺旋狀，製造出一對完全相同的DNA分子。 在加入各種蛋白質後，每股雙螺旋又開始扭轉捲曲成更壓縮的型態。此時這高度壓縮且完全相同的兩股（稱為染色單體），又連結成一個染色體。 再度開幕、再度上演 組成細胞指令元件的DNA分子其實相當脆弱，容易破碎，因此必須透過如舞蹈般小心規畫的舞步，才能在細胞分裂為二時，使每個新細胞擁有一組完全相同且毫無損傷的DNA指令複製品。 但在細胞進行分裂前，它還要製造出新的蛋白質，生產雙倍的粒線體和其他成分，複製DNA，囤積ATP。這些準備工作都在所謂的分裂期間進行。分裂期間結束後，細胞分裂工作隨即進入最重要的有絲分裂期。有絲分裂共有五個階段，每個階段都天衣無縫地接連到下個階段。在有絲分裂的早期，DNA凝聚成較難破損的染色體形式，以便進行分離與搬遷工作。 有絲分裂之後，細胞的染色體已經準確地複製及分布完成，最後才一分為二。到此為止，你或許以為細胞分裂這場大戲已經結束，不過在你說完「給有絲分裂三聲歡呼」之前，分裂期間早就開始準備進行下一場表演了。 細胞識別手冊 要運作像身體這樣複雜的組織，一切都得靠團隊合作，因此身體細胞成功的關鍵跟任何成功團隊一樣，也是分工合作。譬如，有分支的神經元負責傳遞訊息，球形脂肪細胞儲存能量，長形肌肉纖維移動身體，甜甜圈狀的紅血球運輸氧氣。這些細胞和體內其他各種細胞全都是同一個受精卵的後代，因此一定擁有一模一樣的DNA。既然如此，為何這些細胞不僅看起來不同，連工作也不相同呢？ 就好像我們不用看完整本食譜就能煎蛋一樣，每種類型的細胞也只需要基因指令裡的一小段就能完成工作。每種細胞裡負責使細胞「成形」，並承擔起其特定工作的基因是呈「啟動」狀態，而那些用不上的基因就處於「關閉」狀態。這就是讓神經元長成神經元，而不是長成紅血球的機制。 在此所看到的各種身體細胞，只是兩百多種不同細胞中的幾個例子，圖中使用與實際大小相同的比例，以便表現出細胞型態的多樣化和彼此間相對的體型大小。至於它們實際的體積有多大，可以用英文句點來比較。英文句點只比卵子的實際大小再大一點點。 緊密相連 你的身體是由一群組織集合建構而成的。每個組織都是由功能相似的細胞共同組成的緊密社群。人體有四種主要組織：上皮組織為腔室襯裡，也組成外在表面積；肌肉組織能產生運動，神經組織負責調節控制，結締組織支撐其他結構。在組織裡，同類型的細胞利用自己分泌的物質使彼此連接在一起，但是為了強化結構、增加穩定性，許多組織還需要倚賴細胞與細胞間的特殊連接點來達成目的。 嵌在相鄰細胞的細胞膜內的固著蛋白質，能藉由連接蛋白質來固定彼此。這些固著蛋白質的另一端，是附著在環繞於細胞膜內部整束的桿狀結構，或連接在貫穿細胞的纜線上。為了進一步強化組織的結構，細胞的基部還連接在一層由纖維交織而成的支撐膜上。 在某些組織內，相鄰的細胞內的蛋白質分子會形成織被般的結構，把細胞緊密地連接在一起。這樣的安排能防止細胞之間發生滲漏，迫使物質穿越細胞，使物質的流動能受到控制。 此外，細胞必須要能彼此溝通。相鄰的細胞可以直接透過由成堆的蛋白質形成的管道來進行溝通。這些管道可允許如糖和氨基酸等小型分子從一個細胞流動到另一個細胞。 連接組織 體內為數最多、分布最廣的組織是結締組織。這些組織有各種型態，包括骨骼、軟骨和脂肪等，負責將其他組織聯結起來，同時也擔任支撐與保護的工作。 由於結締組織細胞生產的物質具有彈性且非常堅韌，身體才得以維持完整性。在骨骼裡的物質能夠承受沉重的重量，在腱與韌帶裡的物質則禁得起壓力。 體內分布最廣的結締組織，是負責支撐上皮及其他組織的疏鬆性組織，其中含有會分泌膠狀基質的纖維原細胞，交織於基質內的膠原纖維能增加組織強度，彈性纖維則可增加組織彈性。這裡的膠原纖維和彈性纖維都是蛋白質家族的一員。鎖在基質中的水則形成組織液，細胞則經由組織液從血液中獲得養分，同時也把廢棄物排進組織液中。 結締組織與其他類型組織連結時，便形成具有特化功能的器官，例如心臟、胃部和腦部。一組器官將各自的專長集合起來，便可創造出系統。大約十二個系統聯手工作時，就可以造就一個人類。