人體細胞數量

想知道自己有多少個細胞嗎？

以人類來說，成年人細胞數大約是37兆個細胞
不論高矮胖瘦都在這個數量級，但不同體型會影響細胞種類的比例（ex: 脂肪細胞數量差異）

平均每公斤大約有5000億個細胞

如果想像以一條數線穿過人體、理想狀況計算的話

從左肩到右肩（X軸）50公分，大約會穿過25000個細胞
從頭頂到腳底（Y軸）175公分，大約會穿過87500個細胞
從前胸到後背（Z軸）25公分，大約會穿過12500個細胞

如果換成大拇指，仍然以單層排列的方式來看
從指甲到指腹（2公分），大約會穿過1000個細胞
能大概推估，一根大拇指含有1000^3（體積立方）約數十億的細胞

細胞分布

人體的37兆細胞分布極度不平均
人體「數量最多」的細胞，卻不等於「體積最大」的細胞！

細胞種類（Cell Type）	大約數量	細胞數量占比	體重占比
紅血球 Red blood cells	25-30兆	約 70%	約 3.5%
血小板 Platelets	1.5兆	約 4%	<0.1%
白血球／免疫細胞Immune cells	2兆	約 5%	約 1.5%
內臟與腺體細胞 Various	1000–2000億	約 2–3%	約 5%
肝細胞 Hepatocytes	3600億	約 1%	約 1.8%
神經細胞 Neurons	860億	約 0.2%	約 2%
肌肉細胞 Myocytes	5000–6000億	約 1–1.5%	約 40%
脂肪細胞 Adipocytes	3000億（瘦子）~ 1兆（胖子）	約 0.8–2.7%	約 10–30%
皮膚細胞 Keratinocytes	2500億	約 0.7%	約 6%
腸道上皮細胞 Enterocytes	1000–1500億	約 0.3–0.5%	約 1–2%
內皮細胞 Endothelial cells	600–800億	約 0.2%	約 2%
骨細胞 Osteocytes	200–300億	約 0.05–0.1%	約 15%
生殖細胞 Sperm/Egg	<10億（極少）	<<0.01%	<0.01%

紅血球數量多，但體積卻極小（比大多數人體細胞小非常多）
因為紅血球的功能是攜氧（體積愈小，表面積／體積比愈高）
且成熟紅血球去除細胞核、體積進一步縮小，以提升載氧量

反觀肌肉、脂肪細胞數量少，但體積超級大
尤其神經細胞可跨區域連接，有時候軸突長度必須非常之長

其中坐骨神經就是最鮮明的特例
這是人體最長的細胞，單顆細胞長度可達「1公尺以上」！
因為坐骨神經多長，單一運動神經元的「軸突 Axon」就多長
（軸突是一整根不中斷、從脊髓延伸到腳趾的單細胞的長纖維）

成年人每天死亡約500-5000億個細胞（約佔人體0.1%~1%），其中大多是紅血球

有一種簡化說法是，
若以每天更新1%細胞來看，身體每兩到三個月會更換一次全身細胞

但其實每種細胞的壽命都不同
白血球壽命僅數小時，上戰場後馬上陣亡
口腔黏膜、腸胃上皮細胞則3-5天，細胞容易受損、會不斷分裂往外推移、脫落
而骨骼肌、心肌細胞、神經元的壽命基本上都超過10年，甚至極少分裂再生，一旦受損極難修復

就好比「整棟城市的建築物兩個月內會全部翻新一次」

實際上只有馬路（皮膚）、公車（血液）和小吃攤（腸道細胞）在快速換
但是，市府大樓（心臟）、博物館（腦）卻始終沒換過

大腦神經元數量

大腦細胞數量約2000億，其中神經元佔860億個細胞

因為神經互相連接，每個神經元的突觸數量約1000~10000個
可推算人腦突觸（Synapses）數量約有100~1000兆

（順帶一提，大腦突觸數量的實際峰值上限在兒童早期2~3歲時）

大腦是如此，那麼電腦AI呢？

以目前 GPT-4 來看，有1兆個參數
這不是1兆個神經元，而是神經連線之間的權重值，更像是「突觸數」而已

但是，假若AI突觸連接以每年「3倍速成長」，那大約四年左右（2029）可開始追上人腦…
這相當可怕

AI發展停不下來，人類若再不進行改造，被AI全面碾壓是遲早的事情，而且恐怕會來不及…

不同物種間的細胞數

不同物種之間的重量、體積、細胞總數數量級如下：

生物	體重	體積	細胞總數
螞蟻（Ant）	0.001–0.01 g	0.001~0.01 cm³	10⁷ ~ 10⁸（1000萬～1億）
人類（Human）	70 kg	70000 cm³	3.7 × 10¹³（37兆）
大象（Elephant）	5000 kg	5000000 cm³	3 x 10¹⁵（3000兆）
鯨魚（Whale）	120000 kg	200000000 cm³	6 x 10¹⁶（6京）

小小隻的螞蟻，只有 1000萬~1億 左右個細胞
人類大約37兆個細胞
大象體積與重量大約是人類的100倍

因為大象、鯨魚體內有更多脂肪、空腔、支撐骨架等非細胞成分
螞蟻細胞之間的空隙相對小很多，所以細胞數量密度排在第一名

目前能得到以下結論：
１細胞數量密度（單位體積的細胞數量）：螞蟻 > 人類 > 大象 > 鯨魚

原本還想做一系列的排序比較，但因為影響的因素太多、難以排序
所以這幾項排行只能說「大約相同」：

２細胞重量密度（單位體積的重量）：螞蟻 ≈ 人類 ≈ 大象 ≈ 鯨魚
３單一細胞大小（體積）：螞蟻 ≈ 人類 ≈ 大象 ≈ 鯨魚
４單一細胞重量（質量）：螞蟻 ≈ 人類 ≈ 大象 ≈ 鯨魚

通常會說，
動物細胞的大小是相似的，「細胞的大小」不會因體型改變而變大
在不同體型的哺乳動物之間，大多數常替換的細胞大小都大致相同

體型差異巨大，本質上是「細胞總數」的差異造成
並且，細胞的組成多半是有機物，都是水、基本20種胺基酸
所以組成相似、整體重量密度也會約略相同

若原材料類似，只要材料比例不要太懸殊，
那麼蓋出來的建築，宏觀來說密度差異不會太大

平均而言，
任何細胞的重量密度大約是 1 g/cm³（1.03–1.10 g/cm³），接近純水
但是呢，其中又存在一些特例

譬如１：當該細胞脂肪含量高（密度0.9 g/cm³，略比水低）時，那麼就偏輕；當挑選到骨細胞含大量碳酸鈣時則偏重

譬如２：當挑選到的細胞體積過大，那麼「３單一細胞大小（體積）、４單一細胞重量（質量）」這兩項就難以比較

同時還要考量到水份、細胞外結構（外殼）、細胞間基質等等（不算在細胞本身的重量）的豐富程度

1. Ｑ：為什麼所有的細胞大小不會差異太大

表面積與體積比、擴散速率限制
當細胞變大時，體積以3次方增加、但表面積只以平方增加
表面積相對不足，限制交換率
也就是說，當內部需求無法被外部輸送滿足，大細胞容易餓死、悶死

細胞過小：容納不了必要的胞器（如粒線體、核糖體）
細胞過大：物質交換、訊號傳遞困難

2. Ｑ：為什麼所有細胞的平均重量(單位體積/g)不會差異太多

細胞的主要成分都大致相同
且細胞內環境的壓力與張力（滲透壓）要維持穩定，密度不能差異太大，否則水分會流失或爆裂