安妮•鲁尼，剑桥大学文学博士，英国皇家文学基金研究员，曾在剑桥大学和约克大学教授中世纪英语和法国文学，拥有深厚文学修养与学术造诣。她的科普作品将冷硬的科学知识注入了鲜活的元素与情怀，因此极具阅读价值和文学品位，本系列作品曾入围世界科普图书奖——“万安特”奖。

两千年后，人类会不会进化成大脑袋、小短腿？

如果获得恐龙的DNA，我们能否复原“侏罗纪”？

黄石公园的火山爆发会引发地球文明的终结吗？

黑洞是不是连接另外一个宇宙的窗口？

这些问题是不是想起来就觉得脑子不够用？

这一次，英国剑桥大学殿堂级科学大师安妮·鲁尼外科手术式的解读，将完全揭开这些让人脊背发凉、脑子停转的现象后蕴含的科学道理。

《科学全知道：那些古怪有趣的科学现象》曾入围国际科普图书大奖“万安特”奖，以妙趣横生的笔触和深入浅出的思维解读人类诞生以来的一系列有趣科学现象，涵盖生物、物理、化学、天文学、地理学、医学等各门学科，有趣好玩，发人深省。现在，她来到了中国！

干细胞来源于什么

干细胞的名字来自其他类型细胞都源于它的这个事实：它们有变成不同类型细胞的潜能。这种能使早期胚胎分化为各种类型细胞的细胞，叫做多能干细胞（PSCs）。当然在胚胎发育后期，干细胞能形成的细胞种类越来越有限。

出生之后我们体内仍然存在干细胞，但它们是不一样的，甚至潜能也少一点。例如，皮肤深层有能变成各种皮肤细胞的干细胞，但它们不能形成血细胞。骨髓中有能变成不同类型血细胞的干细胞，但它们不能形成皮肤细胞。干细胞作用之大，修复受损组织，生长和替代定期更新的组织都需要它。如肠黏膜。

有望成功

干细胞被称为修复受损身体，治疗疾病，甚至培育新组织或器官的方式。

目前，干细胞用于治疗某些癌症、血液病和免疫缺陷。它们最成功的应用是在孩子们身上。而发现干细胞新用途的研究还在继续，它们可以用于为病人产生健康的血细胞，这些病人自身的细胞由于癌症治疗受损，需要进行修复。

它们也可以用于新药的筛选和测试，产生可以随意操纵和破坏的组织。细胞水平检测是药品检验的重要阶段，例如，干细胞可以触发产生肝细胞，用于测试治疗肝脏疾病的新药。实验室中的肝细胞会与身体中的肝细胞表现一致，所以在对病人进行试验前，研究人员可以直接且安全地测试新药对肝细胞的影响。

不是很新

数十年来，我们通过骨髓移植的方式，利用干细胞治疗白血病，骨髓中产生新的血细胞并释放到血液中。当病人自身新的血细胞供应出现问题，就像白血病一样，基因匹配的骨髓移植可以通过供应新的干细胞，在人体内产生健康的血细胞来改善这种情况。

在骨髓移植之前，病人自身的白细胞必须被杀死。白细胞是人类免疫系统的关键，病人没有免疫系统，在产生好的、新的血细胞之前，就有一段短暂的危险时期—身体对感染没有抵抗力。

研究干细胞

干细胞似乎拥有知道需要做什么的能力，然后去做。如果将它们引入一个需要紧急修复的身体，它们会直接产生作用，并产生需要的细胞类型—检测出损伤，并预先修复好。

培育干细胞的基本要素

多能干细胞取自受精后十四天的早期胚胎。在这个阶段，胚胎还只是个胚泡，一个一端有着一丛干细胞的、几乎空心的球状细胞。

胚胎干细胞有两个来源。最初，它们是从生育治疗产生的胚胎中提取的，但一对夫妇需要的还会有剩余。通常情况下，体外受精（IVF）包括从潜在的母亲那里取几个卵子受精，然后将一小部分放回到女性的身体中孕育。这样通常会产生比夫妻需求更多的受精卵，有些可能会被冷冻并为以后的怀孕储存起来，但一般仍有剩余，这些受精卵可能会捐赠给干细胞研究项目。

在最近的研究中，科学家们已经发现了如何混合胚胎。这些胚胎是由来自人类细胞（几乎是任何类型）的细胞核和来自另一个哺乳动物的卵细胞结合而成。含有DNA的细胞核已从卵细胞去除，取而代之的是人类细胞的细胞核。科学家们用电流刺激细胞，使它开始分裂，培育的细胞99.9%的概率是人类的，但这些细胞都是从一个单一的皮肤细胞或其他普通细胞生长而来。因为植入混合胚胎是违法的，它们永远不可能长成一个婴儿。

一旦受精卵达到胚泡阶段，就会去除干细胞，并放在培养基里培育。它们迅速繁殖，为研究和治疗提供大量的多能干细胞。

第三种方法是从成人（或儿童）身上提取细胞，并将细胞恢复到多能状态，即将时间倒回到它之前的状态。这些细胞被称为iPS细胞或诱导性多能干细胞。人类诱导性多能干细胞第一次出现是在2007年，细胞们通过使用病毒引入化学信息来进行修复，需要更多的研究来检查它们是否安全，但它们能够培育成不同类型的细胞。如果发现它们是安全的，那么使用修复细胞进行治疗或研究会获得很多益处。因为没有胚胎，也就没有伦理问题，并且原始细胞可以从病人自己身上提取，这样就不会有排斥组织生长的问题。

新的希望

干细胞的持续研究表明，它们可能有助于治疗某些细胞遭到损毁的疾病。与这些相关的一个罪魁祸首就是身体自身的免疫系统。在如类风湿关节炎等情况下，免疫细胞会产生错误的想法并攻击关节。干细胞治疗可能需要去除病人的免疫细胞（白细胞），并用一些不会攻击身体的细胞来代替它们。此外还有几种可能，例如，修复黄斑病变后导致失明的眼部组织，或者通过恢复脑组织来治疗帕金森症或阿尔茨海默氏症。当然，这些最有潜力的治疗方式还有很长一段路要走。

干细胞可能用来建造替代组织或器官以供今后移植。科学家们甚至可以建造一个充满干细胞的“脚手架”—一个器官的基本结构，然后触发干细胞产生合适类型的体细胞。目前，人工膀胱已经以这种方式被创制出来。

在未来，人们也许可以依靠干细胞，使用基因治疗解决一些遗传问题。在这种情况下，干细胞会从病人身上移除，体内的错误基因得到修复，然后重新引入干细胞，使它们形成健康的细胞。

另一种可能性就是，干细胞可以直接携带毒素，为癌变组织杀死癌细胞。还有一种理论认为，由于耗尽了所有健康的干细胞，人类的身体才会随着年龄的增长而衰退，不能再生受损或老化的组织，所以可以使用新的、健康的干细胞来逆转或延缓人类的衰老。

全速前进？

尽管这是明显能改变命运的治疗方法，但科学家们仍必须对干细胞的发展保持谨慎。人类对干细胞运作的规律还不是很了解：不清楚具体怎么去区分它们，或决定增加多少数量。有些科学家担心细胞分离失控时，进入超速状态的干细胞也可能会导致癌症的出现。

第一章

001 / 人类是进化的巅峰吗？

第二章

018 / 我们为什么不在水上开车？

第三章

028 / 彩虹是怎么形成的？

第四章

037 / 为什么猫总是脚先着地？

第五章

044 / 为什么土壤是褐色的？

第六章

052 / 我们为什么不去火星？

第七章

067 / 我们能复活恐龙吗？

第八章

079 / 超级火山会要了我们的命吗？

第九章

097 / 我们能活到1000岁吗？

第十章

112 / 为什么人造卫星不会掉下来？

第十一章

125 / 如果你掉进黑洞将会怎样？

第十二章

133 / 为什么我们不能让鸡蛋煮不熟？

第十三章

139 / 我们能和动物对话吗？

第十四章

156 / 气候怎么了？

第十五章

171 / 抗生素时代就此结束了吗？

第十六章

180 / 干细胞是未来医学的方向吗？

第十七章

192 / 毛毛虫是如何变成蝴蝶的？

第十八章

198 / 怎么开车最省钱？

第十九章

210 / 山上什么会有贝壳化石？

第二十章

219 / 植物能感觉到痛吗？

第二十一章

236 / 我们看到的颜色是一样的吗？

第二十二章

246 / 我们能找到治愈癌症的方法吗？

第二十三章

258 / 智能机器能取代人工吗？

第二十四章

269 / 人和莴苣有什么不同？

第二十五章

275 / 宇宙将如何终结？