《细胞的秘密语言》 - [美]乔恩·利夫，著 - 北京联合出版有限公司 - 香港大書城

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『簡體書』细胞的秘密语言

書城自編碼： 3797249
分類：簡體書→大陸圖書→科普讀物→生物世界
作者： [美]乔恩·利夫，著
國際書號(ISBN)： 9787559646606
出版社：北京联合出版有限公司
出版日期： 2022-09-01

頁數/字數： /
書度/開本： 16开釘裝：精装

售價：HK$ 101.2

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編輯推薦：

全书巧妙地结合了细胞生物学、微生物学、免疫学和神经科学的内容，让细胞生命的奇妙复杂性跃然纸上。我们能够在阅读过程中感受到细胞智能的精妙之处，深刻地理解病理生理学，洞悉人类健康乃至人类起源问题。—— 小威廉·B·米勒博士（William B. Miller， Jr.， MD），医生，进化生物学家在阅读本书的过程中，我深刻体会到利夫博士如何以通俗易懂的方式向临床医生和外行传达现代生物学的精妙复杂。他在全书中阐明了各种细胞之间的交流对我们的身心健康起着怎样的决定性作用，又对人类社会有怎样的启迪。利夫博士借着这本书教会我们用全新的眼光来看待“智能”和“生命”。—— 桑福德·芬克博士（Sanford Finkel， MD），芝加哥大学医学院精神病学临床教授

內容簡介：

1.进入生物学、生理学的微观世界，专注讲解细胞通信。以别样的“内观”方式认识组成人体的基本的解构和功能单位——细胞，进而了解小小细胞对整个人体的意义。
2.通过了解解细胞通信，我们得以紧跟现代医学治疗的最新动态，比如新的癌症免疫疗法。根据不同细胞对话的结果，我们可以选择用哪些方法来应对自身的健康问题，这些问题包括新陈代谢、焦虑、肠道疾病、食物过敏、各种炎症，等等。
3.书中包括大量关于免疫细胞的内容，对当下生活尤其具有现实意义。

關於作者：

[美]乔恩·利夫（Jon Lieff）老年精神病学专家，美国精神病学协会杰出终身研究员，拥有耶鲁大学数学学士学位和哈佛大学医学院医学博士学位。在担任美国老年精神病学协会 (AAGP) 主席期间，他协助创办了老年精神病学领域的核心期刊《美国老年精神病学杂志》(American Journal of Geriatric Psychiatry)。此外，他擅长为脑损伤患者寻找有针对性的新治疗方案，是该领域的先驱人物。多年来，在临床工作之余，利夫博士还热衷于探索自然界是否存在心智的问题。起初，他的研究主要涉及神经科学，以及精神病学、神经学和医学病况的相互作用。后来，他扩大研究范围，在各种动物中寻找智能现象，继而深入到单个细胞、微生物和病毒。同时，他在个人博客“与医学博士乔恩·利夫一同探秘思想”（Searching for the Mind with Jon Lieff， MD）上评阅神经科学、分子生物学、微生物学、免疫学、癌症和相关领域的最新研究成果。吸引了大批关注者。利夫博士也是一位精力充沛的演讲者，演讲主题涉及神经科学、精神药理学、脑损伤、老年精神病学等诸多领域。译者龚银自由译者。 2010年毕业于湖南农业大学， 2013年毕业于中国科学院生物化学与分子生物学专业，同年在英国伦敦发表学术专著 Abiotic Stress in Plants。毕业后，出于对语言的爱好，一直从事翻译、记者等文字工作。2015年起，师从郭先林教授，迄今已累计翻译数百万字，尤其擅长中译英，作品以清新自然、简约流畅见长。

导言 / 001第一部分人体第 1 章细胞——彼此之间无话不谈第 2 章促使白细胞迁移的信号第 3 章 T 细胞——免疫主力第 4 章毛细血管——组织发育的“脑中心”第 5 章血小板——远不只是“止血栓”第 6 章肠道内的细胞对话第 7 章遍及全身皮肤的信号传递第 8 章癌细胞——终极操纵者第二部分大脑第 9 章神经元的世界第 10 章星形胶质细胞的支持性作用第 11 章小胶质细胞—大脑的主要调控者第 12 章生成髓鞘的少突胶质细胞第 13 章大脑的守卫细胞第 14 章疼痛与炎症第三部分微生物的通信世界第 15 章微生物的行为与对话第 16 章微生物与人体细胞的战斗第 17 章肠道微生物的权术第 18 章微生物对大脑的影响第 19 章病毒的复杂世界第 20 章微生物与植物的相互作用第 21 章微生物与癌症的爱恨纠缠第 22 章微生物与细胞器的对话第四部分细胞内的对话第 23 章细胞器之间的交流沟通第 24 章线粒体参与的对话第 25 章膜的合成第 26 章支架干线上的物质运输第 27 章树突干线第 28 章纤毛的重要意义第 29 章会说话的分子？浅谈mTOR结束我们的细胞对话之旅附录致谢

內容試閱：

现代生物科学最大的秘密寓于平凡无奇之中，那就是所有生命活动的发生都是因为细胞之间的对话。身体遭受感染时，免疫T细胞会告诉大脑细胞，我们理应“觉得不舒服”并躺下来。在前往感染目标的漫长征程中，白细胞会在远距离信号的指引下迈出每一步。癌细胞会提醒自己的群体注意免疫攻击和微生物攻击。肠道细胞会与微生物交流，确定谁是敌人谁是朋友。胸腺中的“导师”细胞会告诉T细胞不要损毁人体组织。现代医学科学的门道让人难以摸清，因为我们大多数人无法读懂引领神经科学、遗传学、分子生物学、免疫学和微生物学等领域的前沿技术刊物。有关细胞通信的内容充斥着分子、信号、受体、细胞等让人疑惑不解的名词，这些行话为细胞通信披上了神秘的面纱。领会对话《细胞的秘密语言》(The Secret Language of Cells) 一书拨开了这一神秘面纱，让大家能够看清楚医学研究，乃至生命本身。这本书用通俗易懂的文字介绍了多种细胞语言，直观地描绘了这些语言的具体运用。本书的各个章节重点介绍了人体细胞、脑细胞、微生物细胞，以及细胞内部各区室之间的通信。通过描述各个细胞的生活方式，本书能够带大家读懂先进的生物学。无论您是否懂医学术语，本书都将能够从广度和深度上为您阐明细胞通信这一普遍现象。也许像我一样，您会在初探细胞信号传递时感到不可思议，并为其如何影响地球上的每一个生物而惊叹不已。最新研究得出的结论令人瞠目结舌：人体乃至所有动植物和微生物群体内的各个生命活动过程均基于细胞之间的对话和集体决策。各种各样的细胞组成了免疫系统、血管、肠道和皮肤屏障、脑组织及微生物，了解这些细胞如何做出决策，我们便会明白细胞通信对健康与疾病起着何种决定性的作用。其实，在了解细胞通信的基础上，我们还能够紧跟现代医学治疗的最新动态，比如新的癌症免疫疗法。实验性治疗采用微生物和免疫细胞来对抗多种癌症，利用的便是上述细胞之间的常规对话。肠道内微生物之间会进行细致入微的讨论，这将决定它们会以何种方式来影响与新陈代谢、体重减轻、焦虑、肠道疾病、食物过敏和大脑疾病相关的治疗。根据免疫细胞与脑细胞之间的对话结果，我们便可以确定使用哪些方法来应对压力、炎症、抑郁、焦虑、创伤、大脑疾病和微生物侵袭。相同的语言，不同的方法本书在各个章节中阐述了各种各样的细胞均可同时运用多种信号交流。以下各项均用于传递信号： ? 分泌的化学物质 ? 细胞放出的携带有遗传指令的囊泡 ? 电流 ? 电磁波 ? 细胞的物理接触 ? 细胞之间的生物纳米管不可思议的是，整个自然界中的各种细胞，无论是人、动植物的细胞，还是微生物的细胞，都运用相同的语言交流。大家可能知道，神经元会在大脑回路中运用一种信号。神经元沿轴突产生电流，触发神经递质分子释放，而这也就是对其他神经元发出的信号。实际上，神经元在通信时同时运用了我们之前提到的多种语言技巧，与它们交流的对象不仅仅是其他神经元，还包括另外三种支持性脑细胞、多种免疫细胞以及其他所有人体组织的细胞。拿慢性疼痛综合征来说，神经元会通过各种复杂的连接来交流，这有时还会一次涉及十种不同的细胞类型。近期，我们又发现了神经元的一个小花招，它们会通过从轴突延伸到组织内部的侧面通道向局部免疫细胞发送信息，而不是像平常一样与回路中的下一个神经元建立连接。此外，神经元还会运用脑电波交流。各个神经元群会一起振动，将特定频率的电磁振荡作为信息发送到其他大脑区域。对于两个主要大脑记忆中心之间的消息，一种频率提供记忆相关的空间信息，另一种频率提供时间相关的信息。细胞信号传递的学问向我们证明了，免疫系统和大脑无法真正地独立开来。二者均可感知压力、社交隔离、创伤和感染，还会时常与彼此交流这一切信息。大脑建立在既动态又非常固定的电路结构上。这种“有线”大脑会将信号迅速发送到全身的各个特定位置。另一方面，免疫细胞会在整个组织和血液系统中自由穿行，不断地向彼此，以及向大脑细胞和身体器官传递信号。我们可以说这又是一种“无线”大脑，它能够通过血液和组织将信号发送到其他难以到达的位置。通过阅读本书，您将了解“有线”和“无线”大脑如何通过细致入微的对话来不断协同工作。对于这种动态免疫细胞与静态神经之间的交流，本书将予以详述，从而阐明针灸产生的广泛影响。另外，当起主要免疫调节作用的T细胞进入浸没大脑的液体环境时，我们可以窥见大脑与免疫系统协同工作的另一种情况。在此有利环境条件下，T细胞会向脑细胞发送信号，说明是否存在感染的情况。这些免疫T细胞发出的信号通常会激发大脑形成一般认知。发生感染时，T细胞会改变信号，触发身体产生一种“不适感”，这是我们所有人在生病时都会有的感受。同时，T 细胞会告诉大脑，要放慢节奏并注意休息，这样身体才会康复。了解健康和疾病的基础本书的难能可贵之处在于汇集并整理了各种来源的丰富信息。由于根据顶级科学期刊的最新发现进行编撰，本书能够以现代化的视角展现生物学这一时代的宠儿。随着医学科学变得越来越复杂，很多人发现要花比以往更大的力气才能了解什么有助于保持健康，而又是什么引起了疾病。《细胞的秘密语言》中，作者在每一章都提供了深刻的见解，便于我们了解免疫、癌症，以及大脑、肠道和皮肤生理学等重要的新领域。但凡关注微生物，想了解身体和大脑，以及免疫、血液、肠道细胞的运作机制，或是癌症的运作机制，本书都会是必读书目之一。通过追寻每种主要细胞类型背后的故事，我们将能够掌握这些细胞之间对话的第一手资料。为器官划界的细胞看似无趣，但其实不然。举例来说，肠道内皮细胞之间会进行周密的对话，继而做出众多至关重要的决策。不仅肠道中的大量微生物会与这些屏障细胞交流，免疫细胞和局部神经元也不例外。从整个蜿蜒绵长的肠道来看，这些细胞之间的对话决定了哪些特定微生物可以在肠道内居住、生活，并以“居民”的身份为我们提供多方面的帮助。同样，皮肤、肺、血管和脑液中的内皮细胞也会与身体其他部位的细胞对话。在大脑中，“门卫”细胞会决定哪些特定细胞可以进入大脑，又需要哪些细胞来治愈脑外伤和感染。令人惊讶的是，毛细血管内皮细胞不仅是最纤细血管的支柱，还是指导每个器官通过生成细胞来构建组织的主力军。对于各个器官中可生成所有其他细胞的特殊细胞，我们称之为干细胞，它们与毛细血管紧密相邻。毛细血管细胞和干细胞都会与彼此反复讨论，如何在必要时为组织提供新细胞。日常对话与智能之谜本书介绍了多种细胞对话。细胞会谈论生活的各个方面：它们应该在器官中处于何处，正常的日常活动如何安排，自己应该要长多大，如何共同对抗微生物，如何重建、治愈组织，以及如何通过合作来为日活动提供必要的助力。这些细胞对话决定了炎症的类型，食物的消化方式以及慢性疼痛的情况。不夸张地说，生理学的方方面面都取决于细胞群体间来回往复的信号传递。一般来说，这样的讨论群体很大，会同时聚集血细胞、组织内皮细胞、免疫细胞、脑细胞，等等。此外，微生物和癌细胞也会参与其中。进一步来说，这些讨论对话还会在细胞内各个区室之间进行。“区室”指的是细胞器，它们是细胞的细微组成部分，就像器官是人体的小部件一样。线粒体、细胞核等细胞器会向彼此发送信号。另外，一些复杂的分子也会发送信号，目的是收集数据、做出决策并反复与细胞器进行信号传递。要观察到细胞器和分子在细胞内部传递的信号，对于科学家来说难度较大，因而直到如今才发现此类对话的存在。细胞对话是否“智能”？这应该是个无解的问题，因为怕是没人能够真正定义何谓自然界中的智能。的确，细胞的生活方式很复杂，但又妙趣横生。通过与彼此反复讨论，细胞能够提出问题并获得解答，在给出反馈的同时收集信息，“呼朋唤友”地在身体中穿行并根据所获信息做出决策。信号刺激会产生非常具体的动作，而且会随着情况的转变而有所变化。本书文末章节将讨论普遍存在的细胞通信对阐明自然界中的智能有何意义。博客与感悟我逐渐认识到，细胞信号传递的确在自然界中占据着核心地位。作为神经精神科医生，我从业40年来目睹了诸多医疗与精神事件的相互作用，即疾病对大脑的影响以及思想对身体的作用。经过广泛研究之后出的结论很明显：没人能说明白思想为何物，又存在于大脑何处。由此引出了一个问题：思想（或智能）可能存在于自然界中的哪儿？八年前，我开始通过我的网站（Searching for the Mind with Jon Lieff， M.D.，“与医学博士乔恩·利夫一同探秘思想”）探究自然界中的思想。对于我来说，要随时了解最新科研信息并在第一时间收到读者反馈，每周在网站上发表详细的博文是再好不过的方式。通过运用 Facebook 页面（Searching for the Mind“探秘思想”）和 Twitter 帐户（@jonlieffmd），我和很多读者的日常互动变得越来越多。包括顶尖科学家在内的一大群人开始和我一起搜寻自然界中可能存在的智能。多篇博文支持的观点是，人脑具备非凡的功能。因此，《科学美国人》(Scientific American) 杂志请我撰写两篇客座博文，内容涉及“有线大脑”与“无线大脑”之间的紧密联系，以及成年大脑中新细胞的产生。相比之下，其他博文则主要介绍其他动物的大脑（甚至是最小的脑）有何神奇的能力。例如，蜜蜂可以像转万花筒一样保留 8 公里的飞行记忆，它们不仅会运用抽象概念和象征性语言，还能够以智能方式自行采药治疗。另一件让我倍感荣幸的事是，顶级动物科学家马克·贝科夫（Marc Bekoff ）曾请我在他为《今日心理学》（Psychology Today）杂志开设的博客上发表客座博文。文中，我讨论了一些在鸟类、蜥蜴和蜜蜂中发现的独特智能现象。这些动物的大脑与人脑截然不同。在所有这些不同动物的大脑中，细胞之间进行重要对话的类型相同，模式却各异。无独有偶，研究发现，植物与微生物讨论固氮因素时的细胞对话也有类似的表现。在全新的细胞通信学领域的植物研究中，有一项堪称有趣的发现：森林中几乎所有的乔木和灌木都能够通过真菌细胞与彼此建立联系，其中那些微观的细长真菌菌丝就起到了“电话线”作用。通过利用这种真菌菌丝网，树木和其他植物便可以向彼此发送营养和防御信号。不过，我觉得微生物之间的交流最与众不同。单细胞微生物在与单细胞生物交流时会展现出非比寻常的能力，就好像是受到大脑控制一样。从某种程度上说，这些微生物能够根据多种同时输入的信息来做出决策。它们会与彼此进行细致入微的沟通，而且细胞体积比人体细胞大得多，结构也更为复杂，这就更令人惊奇了。我写过一篇综述来总结尖端科研杂志的最新研究进展，惊讶地发现，细胞通信竟是当代所有医学科学及生命本身的基础。但凡我们目之所及之处，细胞都在相互交谈—血细胞、免疫细胞、肠道细胞、大脑细胞、植物细胞和所有微生物，甚至是被一些科学家认为并非生物的病毒也不例外。我越来越清楚地认识到，细胞之间的信号传递才是生物学的作用机制。我发现，目前还没有书籍或期刊文章来综合性地阐述细胞之间的对话。于是，我当即决定论述细胞对话这一主题并提出有说服力的证据，由此写下了《细胞的秘密语言》。这本书囊括了我这八年来对各种科学文献的深入分析，同时采用通俗易懂的语言呈现给广大科普读者。随着科学的进步，我们将获得更丰富、更详细的信息，进而更好地观察自然界，寻觅其中更微观的生命活动。不久前，我们已经能够观察到细胞之间的特定对话。在那之后，我们甚至还首次发现了病毒之间发送的第一批交流信号。细胞观点《细胞的秘密语言》分为四个部分，每一部分自成一体。不过，通读所有章节有助于更深入地了解所有细胞之间的相互关系，以及生理学在健康和疾病中的作用机制。第一部分介绍人体细胞，包括 T 细胞、毛细血管（最纤细的血管）内皮细胞、四处游走的血细胞、血小板、肠道细胞、皮肤细胞和癌细胞。尽管每种器官都有其独特的魅力，但我们仅在第一部分中选取了某些细胞作为重要示例，以便读者深入了解所有器官如何通过细胞通信来运作。第二部分介绍大脑，述及神经元、三种支持性脑细胞和两种保护大脑的保护性屏障细胞，其中有一章专门阐述导致各种慢性疼痛综合征的独特细胞对话。第三部分描述微生物通信世界，包括微生物物种之间以及微生物与植物、人类之间的通信。第四部分介绍细胞内对话，包括细胞器与线粒体、蛋白工厂等其他细胞区室之间的通信。另外，第四部分内容还涉及向这些区室发送信号的分子。最终得出的结论着眼于这些无处不在的细胞对话的意义。

第1章
细胞——彼此之间无话不谈
CHAPTER 1
CELLS—THEY TALK ABOUT EVERYTHING!
细胞通信从本质上来看很复杂，其间会有不计其数的信号同时向各个方向传播。在数十亿个细胞中，某个细胞可以迅速做出复杂的决定并发出信号，指引诸多其他细胞完成各自的工作，让我们的身体能够以各种神奇的方式运作。
对于特定类型的细胞（如血细胞、肠道细胞、皮肤细胞、癌细胞、大脑细胞、微生物细胞）如何运用信号来发挥自身独特的生理功能，我们暂且不做深究。在本章中，我们主要探讨几乎所有细胞对话都会涉及的四大话题，这也是曾让科研发烧友们百思不得其解的问题。通过进行上述细胞对话，每个细胞能够明确自身要在大小、寿命上达到什么要求，知晓每天的日程安排和各自的位置，从而与全身各组织中的其他细胞相互合作。
显然，个体细胞都能够通过多种重要的机制来运用本章所述信息，但对这些机制的研究才刚刚起步，需要探究的内容还很多。虽说我们已经能够运用高级影像学技术来观察较以往更微观的细胞细节，但要找到充当细胞和组织内部信号的单个微小分子仍然极具挑战性。由后续各个章节可知，对于这本书所介绍的大部分细胞，我们将能够获得更多详细的信息。
明确适当的细胞大小
不同的细胞具有不同的形状和大小，但特定类型的细胞往往在大小上变化不大。举例来说，至少有一千种不同类型的神经元有着特定的大小和形状，以便适应特定的神经回路。就其他器官而言，细胞具有特定大小的原因则不甚明显。
细胞大小受诸多因素影响，比如环境调控、其他细胞的信号等。食物颗粒或普通代谢周期中的分子发出的信号也会使细胞大小发生变化。在新的环境中，细胞还会变大。举例来说，在妊娠期间，胰腺细胞会变大，以便生成更多的胰岛素。不过，当这些细胞因糖尿病的影响而死亡时，其大小会保持不变，而数量则会减少。
妊娠期间，肝细胞也会增大。当脂肪细胞增大时，它们会发出细胞外基质变化的信号。当免疫细胞因子信号触发淋巴细胞和小胶质细胞执行不同功能时，这些细胞的大小就会改变（有关淋巴细胞、小胶质细胞和细胞因子的信号，下文各个章节将一一说明）。
同样，器官也会运用多种技巧来使细胞保持特定的大小，但具体技巧尚未确知。即便是在不同环境因素的作用下，器官也知道新细胞应该是什么大小。由干细胞生成的细胞，其大小并非等同于干细胞本身，而可能是干细胞的十倍大。一个人的体形之所以比另一个人大，原因在于细胞数量而非平均细胞大小。即便是在快速生长期间，器官也能使细胞大小保持特定。彼此相邻的两种胰腺细胞会保持不同的大小；骨骼生长时，骨骼细胞的大小则会增加十倍。
就单个细胞而言，其大小取决于新细胞在多阶段繁殖周期中各个时
期的活性。生成新细胞时，只有特定大小的细胞能够进入繁殖周期的下一阶段。举例来说，细胞会在繁殖周期中的不同时期衡量蛋白的生成情况。在此基础上，蛋白生成量会成为信号，告诉体形偏小的细胞必须在某一阶段停留更长的时间，以便在大小上赶上“大部队”。比如，在DNA 复制阶段和 DNA 双链分离阶段之间的时期，通常会发生这种细胞体积上的增加。
另外，器官还可以将分泌的信号分子由一个细胞发送给另一个细胞，以此来改变细胞大小。这些信号分子能够激活接受信号的细胞上的受体，继而告知细胞内的细胞核需要调整细胞大小。此类信号分子包括免疫细胞因子和生长因子（通常是蛋白或激素），它们能够触发细胞分裂，进而
生成体形较小的新细胞。一些信号分子会促进细胞生长，而另一些则会产生抑制作用。上述因素在不同的器官中会产生不同的作用，但具体情况还有待研究。
细胞影响其自身的衰老过程
细胞还可以直接影响其自身的衰老过程。细胞衰老包含多个不同的步骤，其间细胞会不断做出选择。它们可以出于各种目的，主动选择不同的衰老速度。举例来说，在愈合伤口的过程中，特定细胞会迅速衰老并死亡，以免形成严重的身体瘢痕。在胚胎发育以及成年人器官再生的过程中，细胞会考虑到特定结构（器官等）正处于发育阶段而选择快速完成衰老过程，以免造成细胞数量过多。另外，细胞还会提前做好规划，妥善清理死细胞残骸。
细胞会利用不同的遗传通路来改变其衰老过程，包括调整自身的繁殖方式。细胞会通过缩短 DNA 分子末端的附属体（又称“端粒”）来加快衰老的速度。但癌细胞正好相反，它们会扩大附属体，实现自身不成比例的生长。
细胞还会生成一种能够让附属体变长或变短的酶，而且新的研究发现了能够打开和关闭这种酶的“开关”。这个“开关”可由多个内部信号通路触发。这些通路都与受损 DNA 的修复相关，能够防止在与细胞应激相关的各种代谢过程中产生破坏性的氧基分子。
细胞衰老的其他主要影响因素还包括一些与预先计划好的细胞自杀（细胞程序性死亡）相关的信号通路，这些通路位于线粒体中，而线粒体是提供能量和其他重要功能的细胞亚区室。在维持细胞生存对机体有害的各种情况下，细胞将启动程序性死亡通路，比如一个被过多病毒感染的细胞存在传播风险的情况。
通过利用内部信号，癌细胞能够避开线粒体代谢通路发送的刺激细胞自杀的触发信号，从而延长自身的寿命。在慢性应激条件下，我们会看到截然相反的情况：细胞会利用由线粒体触发的其他代谢通路来实施自我破坏。此外，免疫信号也可以改变正常的细胞自杀机制。
细胞衰老分为两种类型，分别为急性衰老和慢性衰老。在伤口愈合期间和胚胎发育过程中，急性衰老会受到高度调控，以便在细胞完成任务后将其清除。其间产生的信号会刺激一部分组织的特定细胞群迅速走向死亡，而非促使整个器官衰老。这些信号可以触发程序性细胞自杀通路，成为目标的细胞会迅速衰老并死亡。如此一来，便可避免肝脏等器官的修复过程中出现过度结疤等问题。
慢性衰老随时间的推移而发生，伴随着细胞的逐渐“凋零”。这种衰老是随机的，一般认为是“自然的”细胞衰老。以神经元为例，如果它们不分裂且可以存活百年之久，那么就会逐渐积累随机的 DNA 损伤，最终受到免疫细胞因子信号和炎症的伤害。细胞衰老会使整个组织的功能退化，继而逐步走向衰老。紧接着，如果细胞停止繁殖，整个机体就会老化并带来各种各样的问题。衰老的细胞会破坏干细胞生态位，损毁细胞外基质。细胞出故障便导致结构受损；衰老的细胞不仅会刺激破坏性炎症的产生，还会发出相应信号，引发其他细胞开始衰老。不过，细胞分裂信号可以暂时阻断上述衰老过程。但最终的结果不变，多种应激因子还是会使情况恶化。
细胞有自己的时间观念
每个细胞都有自己的时钟，又称生物钟，每种组织也都有自己专属的一套内部时钟。大脑中央时钟发出的信号会与细胞和组织的时钟一同协调各种生理功能，比如新陈代谢、免疫应答，等等。
大脑中央时钟会随着昼夜交替、身体活动、饮食周期的变化来调整节奏，而单个细胞也会配合大脑的节奏。单个细胞的遗传回路会产生与身体其他节律同步的振荡。大脑将根据这些信号来协调和规划与环境相关的特定活动。从大脑中央时钟发送给所有细胞时钟的信号预示着整个机体的主要活动，比如进食、睡觉等。
二十亿年前，在充沛的太阳光刺激下，细菌进化出了第一个单细胞时钟。太阳光除了能够使细菌通过光合作用将其转化为能量，太阳光射线也会破坏细菌的 DNA。与此同时，细胞 DNA 修复大多发生在阳光明亮的情况下。凭借首个细胞时钟，微生物能够提前规划好必要的资源，以便在阳光最明亮时进行DNA修复。
细胞时钟机制和信号都比较复杂，是尚未研究透彻的问题。近期研究发现，肠道有一种机制，能够协调两个细胞的周期。生活在肠道细胞附近的有益微生物会以一种定时模式运动，即先向左1微米，再向右1微米，然后回退1微米的模式。通过利用来自各个位置的往返信号，微生物能够与其附近的肠壁细胞保持节奏同步。
单个细胞之所以具备时钟机制，根本原因是相互作用的基因搭建了定时反馈回路。时钟基因是人体内部计时系统的元件，既受RNA分子和蛋白分子的刺激，也受其抑制。一个基因触发后会生成蛋白或RNA，接着触发回路中的第二个基因。第二个基因的产物会刺激第三个基因，以此类推。整个过程会形成一个持续24小时的循环。
就本书而言，分子标记是贯穿全书的一种重点信号传递装置。与蛋白质相连的标记可用于保护 DNA，也是细胞时钟回路的组成部分。分子标记可以启动或关闭特定基因，从而生成与时钟功能相关的RNA和蛋白。尽管所有细胞都具备同样的基础遗传时钟机制，但每种细胞和器官所特有的各种RNA和蛋白才是产生多样化时钟功能的信号分子。在所有RNA中，有至少10%与时钟机制的标记和信号相关，而多个层面的遗传调控又会影响时钟机制的运行周期。举例来说，近期研究发现了一种新的调控形式，能够改变细胞核中 DNA 分子的三维结构。随着DNA分子结构的变化，特定基因之间的物理接近程度也会发生变化。让某些基因彼此靠近有助于同步各项时钟功能。
时钟节奏会受到多种因素的影响。源自代谢周期的信号会改变特定的RNA和蛋白，从而影响时钟基因。某些器官中的各种化学物质也会以不同的方式来影响时钟。温度和其他环境条件等总体作用因素，会从各个方面来改变基因功能。在这些针对个体细胞的复杂时钟信号中，很多信号有待深入研究。
如果组织无法与中央大脑时钟机制保持同步，疾病便会随之到来。由此，我们看到了一个需要解决的问题：如今，全天候连轴转的文化模式正在无视我们在长远进化历程中对应日照变化建立的活动节奏。在人体时钟功能方面，还有多种其他影响因素尚未确知。举例来说，我们还不了解肝脏和胰腺的时钟周期，二者的作息可以说与人体时钟背道而驰；我们也不知道癌细胞如何通过应对特定的时间节奏来促进自身生长。

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