人体DNA总质量有多少？
这真是一个有趣的问题，很多人可能从未想过，我们身体里那么多DNA，加起来究竟有多重。说实话，这个问题比你想的要复杂一些，因为“人体DNA总质量”这个说法本身就有几个解读的角度，而且我们很难给出一个精确到小数点后好几位的数字。但我们可以试着把它拆解开来，一点点地估算一下。
首先，我们得明确一下，我们说的是“人体DNA总质量”，指的是构成我们身体所有细胞的DNA加在一起的总重量。我们知道，人体是由无数个细胞组成的，而几乎每一个活的细胞都有一个细胞核，细胞核里就装着我们大部分的DNA。当然，线粒体里也有少量DNA，但相对于细胞核DNA，它的贡献可以忽略不计。
那么，我们从构成人体的细胞数量说起。
一个成年人体内大概有多少个细胞呢？这个数字非常庞大，而且不同来源的估算差异也很大。一种比较常见的说法是，人体大约有30到40万亿个细胞。这个数字本身就够惊人的了，对吧？但这只是一个大概的范围。而且，不同种类的细胞，其DNA含量也是不一样的。比如，体细胞（omatic cells）通常是二倍体（diploid），也就是说，它们有两套染色体，一套来自父亲，一套来自母亲。而生殖细胞（gametes），比如精子和卵子，则是单倍体（haploid），只有一套染色体。另外，像红细胞这样成熟后没有细胞核的细胞，就不含DNA了。
接下来，我们要关注的是一个细胞核中的DNA含量。
这个就要稍微具体一点了。对于一个二倍体的人类体细胞来说，它拥有23对染色体，总共是46条染色体。这些染色体包含着我们的遗传信息。那么，这些DNA加在一起，有多重呢？科学家们已经测量过单个DNA分子的重量，但要把它们想象成一个“整体”，就得考虑DNA是以什么形式存在的。在细胞核里，DNA是缠绕在组蛋白上的，形成染色质（chromatin），然后进一步浓缩形成染色体。
我们来做一个粗略的估算。
假设我们取一个“平均”的体细胞。一个二倍体细胞的基因组（genome）大小，也就是它全部DNA所包含的碱基对数量，大约是60亿个碱基对。这里有个关键点：碱基对是DNA的基本单位。一个碱基对的平均分子量是多少呢？这涉及到DNA的化学组成，主要是脱氧核糖、磷酸和四种碱基（腺嘌呤A、鸟嘌呤G、胞嘧啶C、胸腺嘧啶T）。根据科学家的测量，一个DNA碱基对的质量大约是6.6 x 10⁻¹²克，或者说6.6皮克（pg）。
所以，一个二倍体细胞的DNA质量大概是：
60亿碱基对 × 6.6 x 10⁻¹² 克/碱基对 ≈ 39.6 x 10⁻³ 克，也就是大约0.04克。
等等，这个数字是不是感觉有点不对？0.04克？一个细胞的DNA就有0.04克？
这里有一个大家容易搞混的地方：基因组大小和DNA总质量。上面计算的是一个细胞核中的DNA分子，如果把它全部展开，包含所有碱基对。但这并不等于细胞核内DNA的真实质量，因为我们不是在计算DNA分子本身展开后的长度和重量，而是在考虑它在细胞内的状态。更重要的是，一个细胞的DNA质量远比这个计算出来的“基因组大小乘以碱基对质量”要小得多。
让我们换个思路，从更宏观的、科学家们实际测量得出的数据来估计。很多研究表明，一个完整的人类二倍体细胞核中的DNA质量非常非常小，大概在 3到6皮克（pg） 之间。这个数字看起来小到不可思议，但别忘了，这是以“皮克”为单位的，1皮克等于10⁻¹²克。
我们之前估算的60亿碱基对，如果全部展开成一条DNA链，它的长度大约是2米。但是，在细胞核里，它被紧密地包装和折叠了无数次，所以体积非常小。我们计算的那个0.04克，更像是把所有碱基对的质量加起来，而实际DNA在细胞核内存在的形式，其质量计算会更复杂。所以，我们还是以科学界普遍接受的皮克级别为准。
现在，我们来估算一下人体总的DNA质量。
如果取一个平均的细胞数量，比如30万亿个细胞，并且假设它们都含有DNA（虽然有些细胞不含），那么理论上的总质量会是多少呢？
30万亿个细胞 × 5皮克/细胞 (取一个中间值) = 150万亿皮克。
换算成克：
150万亿皮克 × 10⁻¹² 克/皮克 = 0.15 克。
0.15克？这听起来还是有点少，是不是？
没错，如果按这个估算，人体所有的DNA加起来，可能也就几百毫克，甚至不到一克。这个结果常常让人们感到惊讶。我们想象中DNA是构成生命蓝图的东西，应该很“重”，但实际上，DNA的分子量虽然不小，但它的复制和存在方式使得它在宏观上的质量非常非常轻。
为什么会这么轻？
分子量小: DNA由大量的碱基组成，每个碱基虽然很小，但构成一个巨大的基因组，质量也是累加的。然而，相较于构成身体的其他物质，比如蛋白质、脂肪、水，DNA的质量占比非常低。
包装和折叠: DNA在细胞核里是以非常紧密的方式被包装和折叠的，这使得它虽然很长，但占据的空间和质量却很集中。
细胞数量的分布不均: 并非所有细胞都含有相同数量的DNA。例如，成熟的红细胞不含DNA。还有一些细胞可能因为分裂周期不同，DNA含量也会有所变化。
更严谨的估算和一些需要注意的点：
科学家们也从不同的角度做过估算。例如，有人根据体细胞的平均数量和DNA的质量来推算。一个成年男性大约有2.5 x 10¹³ 个体细胞。如果每个细胞平均含有大约7皮克的DNA（这是指包含所有染色体DNA的总质量），那么总质量就是：
2.5 x 10¹³ 个细胞 × 7 x 10⁻¹² 克/细胞 ≈ 0.175 克。
如果算上其他类型的细胞，这个数字可能会略有变动。
所以，综合来看，人体DNA的总质量大概在0.1到0.5克之间，甚至可能更少。 这是一个非常小的数字，甚至比一颗芝麻的重量还要轻。
但是，还有一些额外的考虑会影响这个估算：
1. 细胞数量的准确性: 我们前面提到的3040万亿个细胞，以及估算中的25万亿个细胞，都只是一个平均值和估算值，实际数字可能有差异。
2. 每种细胞的DNA含量: 即使是体细胞，其DNA含量在细胞分裂的不同阶段也会有所不同（例如，在S期 DNA会复制，含量加倍，然后在M期细胞分裂，再回到二倍体状态）。
3. 线粒体DNA: 虽然线粒体DNA比细胞核DNA少得多，但我们估算时也基本忽略了。然而，一个细胞可以有数百个甚至上千个线粒体，每个线粒体有自己的环状DNA。积累起来，其质量也并非完全可以忽略不计，但和细胞核DNA相比，比例很小。
4. 科学测量上的挑战: 精确测量一个活体所有DNA的总质量非常困难，更多的是通过模型和估算得出。
最后的总结一下：
如果你非要给人体DNA总质量一个大概的数字，那么一个成年人的DNA总质量大概在 零点几克 这个量级。这个数字听起来可能和你的直觉不符，但它反映了DNA作为遗传信息载体，在物质构成上是多么“轻巧”的存在。它将我们生命中最核心的信息，以一种极其精炼和高效的方式存储着，而其本身的物质重量，却是如此微不足道。
所以，下次你思考生命之重时，或许可以想想，这无比宝贵的生命蓝图，竟然可以轻若鸿毛。
首先，我们得明确一下，我们说的是“人体DNA总质量”，指的是构成我们身体所有细胞的DNA加在一起的总重量。我们知道，人体是由无数个细胞组成的，而几乎每一个活的细胞都有一个细胞核，细胞核里就装着我们大部分的DNA。当然，线粒体里也有少量DNA，但相对于细胞核DNA，它的贡献可以忽略不计。
那么，我们从构成人体的细胞数量说起。
一个成年人体内大概有多少个细胞呢？这个数字非常庞大，而且不同来源的估算差异也很大。一种比较常见的说法是，人体大约有30到40万亿个细胞。这个数字本身就够惊人的了，对吧？但这只是一个大概的范围。而且，不同种类的细胞，其DNA含量也是不一样的。比如，体细胞（omatic cells）通常是二倍体（diploid），也就是说，它们有两套染色体，一套来自父亲，一套来自母亲。而生殖细胞（gametes），比如精子和卵子，则是单倍体（haploid），只有一套染色体。另外，像红细胞这样成熟后没有细胞核的细胞，就不含DNA了。
接下来，我们要关注的是一个细胞核中的DNA含量。
这个就要稍微具体一点了。对于一个二倍体的人类体细胞来说，它拥有23对染色体，总共是46条染色体。这些染色体包含着我们的遗传信息。那么，这些DNA加在一起，有多重呢？科学家们已经测量过单个DNA分子的重量，但要把它们想象成一个“整体”，就得考虑DNA是以什么形式存在的。在细胞核里，DNA是缠绕在组蛋白上的，形成染色质（chromatin），然后进一步浓缩形成染色体。
我们来做一个粗略的估算。
假设我们取一个“平均”的体细胞。一个二倍体细胞的基因组（genome）大小，也就是它全部DNA所包含的碱基对数量，大约是60亿个碱基对。这里有个关键点：碱基对是DNA的基本单位。一个碱基对的平均分子量是多少呢？这涉及到DNA的化学组成，主要是脱氧核糖、磷酸和四种碱基（腺嘌呤A、鸟嘌呤G、胞嘧啶C、胸腺嘧啶T）。根据科学家的测量，一个DNA碱基对的质量大约是6.6 x 10⁻¹²克，或者说6.6皮克（pg）。
所以，一个二倍体细胞的DNA质量大概是：
60亿碱基对 × 6.6 x 10⁻¹² 克/碱基对 ≈ 39.6 x 10⁻³ 克，也就是大约0.04克。
等等，这个数字是不是感觉有点不对？0.04克？一个细胞的DNA就有0.04克？
这里有一个大家容易搞混的地方：基因组大小和DNA总质量。上面计算的是一个细胞核中的DNA分子，如果把它全部展开，包含所有碱基对。但这并不等于细胞核内DNA的真实质量，因为我们不是在计算DNA分子本身展开后的长度和重量，而是在考虑它在细胞内的状态。更重要的是，一个细胞的DNA质量远比这个计算出来的“基因组大小乘以碱基对质量”要小得多。
让我们换个思路，从更宏观的、科学家们实际测量得出的数据来估计。很多研究表明，一个完整的人类二倍体细胞核中的DNA质量非常非常小，大概在 3到6皮克（pg） 之间。这个数字看起来小到不可思议，但别忘了，这是以“皮克”为单位的，1皮克等于10⁻¹²克。
我们之前估算的60亿碱基对，如果全部展开成一条DNA链，它的长度大约是2米。但是，在细胞核里，它被紧密地包装和折叠了无数次，所以体积非常小。我们计算的那个0.04克，更像是把所有碱基对的质量加起来，而实际DNA在细胞核内存在的形式，其质量计算会更复杂。所以，我们还是以科学界普遍接受的皮克级别为准。
现在，我们来估算一下人体总的DNA质量。
如果取一个平均的细胞数量，比如30万亿个细胞，并且假设它们都含有DNA（虽然有些细胞不含），那么理论上的总质量会是多少呢？
30万亿个细胞 × 5皮克/细胞 (取一个中间值) = 150万亿皮克。
换算成克：
150万亿皮克 × 10⁻¹² 克/皮克 = 0.15 克。
0.15克？这听起来还是有点少，是不是？
没错，如果按这个估算，人体所有的DNA加起来，可能也就几百毫克，甚至不到一克。这个结果常常让人们感到惊讶。我们想象中DNA是构成生命蓝图的东西，应该很“重”，但实际上，DNA的分子量虽然不小，但它的复制和存在方式使得它在宏观上的质量非常非常轻。
为什么会这么轻？
分子量小: DNA由大量的碱基组成，每个碱基虽然很小，但构成一个巨大的基因组，质量也是累加的。然而，相较于构成身体的其他物质，比如蛋白质、脂肪、水，DNA的质量占比非常低。
包装和折叠: DNA在细胞核里是以非常紧密的方式被包装和折叠的，这使得它虽然很长，但占据的空间和质量却很集中。
细胞数量的分布不均: 并非所有细胞都含有相同数量的DNA。例如，成熟的红细胞不含DNA。还有一些细胞可能因为分裂周期不同，DNA含量也会有所变化。
更严谨的估算和一些需要注意的点：
科学家们也从不同的角度做过估算。例如，有人根据体细胞的平均数量和DNA的质量来推算。一个成年男性大约有2.5 x 10¹³ 个体细胞。如果每个细胞平均含有大约7皮克的DNA（这是指包含所有染色体DNA的总质量），那么总质量就是：
2.5 x 10¹³ 个细胞 × 7 x 10⁻¹² 克/细胞 ≈ 0.175 克。
如果算上其他类型的细胞，这个数字可能会略有变动。
所以，综合来看，人体DNA的总质量大概在0.1到0.5克之间，甚至可能更少。 这是一个非常小的数字，甚至比一颗芝麻的重量还要轻。
但是，还有一些额外的考虑会影响这个估算：
1. 细胞数量的准确性: 我们前面提到的3040万亿个细胞，以及估算中的25万亿个细胞，都只是一个平均值和估算值，实际数字可能有差异。
2. 每种细胞的DNA含量: 即使是体细胞，其DNA含量在细胞分裂的不同阶段也会有所不同（例如，在S期 DNA会复制，含量加倍，然后在M期细胞分裂，再回到二倍体状态）。
3. 线粒体DNA: 虽然线粒体DNA比细胞核DNA少得多，但我们估算时也基本忽略了。然而，一个细胞可以有数百个甚至上千个线粒体，每个线粒体有自己的环状DNA。积累起来，其质量也并非完全可以忽略不计，但和细胞核DNA相比，比例很小。
4. 科学测量上的挑战: 精确测量一个活体所有DNA的总质量非常困难，更多的是通过模型和估算得出。
最后的总结一下：
如果你非要给人体DNA总质量一个大概的数字，那么一个成年人的DNA总质量大概在 零点几克 这个量级。这个数字听起来可能和你的直觉不符，但它反映了DNA作为遗传信息载体，在物质构成上是多么“轻巧”的存在。它将我们生命中最核心的信息，以一种极其精炼和高效的方式存储着，而其本身的物质重量，却是如此微不足道。
所以，下次你思考生命之重时，或许可以想想，这无比宝贵的生命蓝图，竟然可以轻若鸿毛。
网友意见
不考虑共生细菌和消化道里的食物的 DNA，成年人含有约 78 克 DNA。由于体型等个体差异，这个数值大概可以上下浮动 30% 左右，你称之为“几十克”就行了。
估计人体的细胞数量约 3.72e13 个[1]，其中约 2.5e13 个是没有细胞核的成熟红细胞。排除各种无核细胞，有核细胞的总数约 9.3e12 个。
实验显示人二倍体细胞核的 DNA 质量约 6e-12 克[2]，有核细胞平均而言含有约 5e-13 克线粒体 DNA。
有核细胞里非二倍体的细胞、多核的细胞较少，主要出现在骨骼肌、心脏、肝脏等处，它们大概能将人体的等效二倍体细胞核数量从有核细胞数量基础上增加约 25%，达到约 1.2e13 个等效二倍体细胞核。
可以将 6.5e-12 克每个与 1.2e13 个相乘来给出估计值：约 78 克。
参考
- ^ Eva Bianconi, Allison Piovesan, Federica Facchin, Alina Beraudi, Raffaella Casadei, Flavia Frabetti, Lorenza Vitale, Maria Chiara Pelleri, Simone Tassani, Francesco Piva, Soledad Perez-Amodio, Pierluigi Strippoli and Silvia Canaider: “An estimation of the number of cells in the human body”, in: Annals of Human Biology,Published online 5 July 2013
- ^ G.W Herget, M Neuburger, R Plagwitz, C.P Adler, DNA content, ploidy level and number of nuclei in the human heart after myocardial infarction, Cardiovascular Research, Volume 36, Issue 1, October 1997, Pages 45–51, https://doi.org/10.1016/S0008-6363(97)00140-5
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