细胞生物学看似已经揭示了生命的基本单元，但它仍像一个布满星光却尚未测绘的宇宙，

充满了深邃迷人的未解之谜。以下是一些最令人着迷的核心谜题： 生命的“软件”如何从“硬件”中涌现？ 谜题核心： 我们理解单个分子（DNA、RNA、蛋白质、脂质、糖类）的结构和功能，

也了解许多细胞过程（复制、转录、翻译、代谢、信号传导）。但细胞如何像一个

精密的“整体机器”一样运作？这些分子如何精确地自我组织、在正确的时间出现在

正确的地点、相互协作，最终呈现出“生命”这种复杂、动态、自维持、自适应、

可繁殖的状态？这种“涌现”的本质是什么？ 具体体现： 细胞如何感知整体状态（如大小、形状、能量水平）并做出协调反应？

细胞器之间如何实现精确的时空协调？细胞命运决定的全局调控网络如何运作？ 蛋白质折叠问题的终极挑战： 谜题核心： 虽然我们知道氨基酸序列决定蛋白质三维结构（Anfinsen法则），

但蛋白质如何在极短时间内（毫秒到秒级）从一条线性链折叠成唯一、精确、

功能性的三维结构？这个过程的物理化学原理和动力学路径是什么？尤其是在拥挤、

复杂、充满干扰的细胞内环境中。 更深层次： 为什么有些蛋白质会错误折叠并形成淀粉样纤维（如阿尔茨海默病、

帕金森病相关蛋白）？细胞内的“折叠密码”是否存在我们尚未理解的规则？

分子伴侣的作用机制是否还有未知环节？ 相分离与细胞组织： 谜题核心： 近年来发现，细胞内许多无膜细胞器（如核仁、应激颗粒、P小体）

是通过液-液相分离形成的。这种物理过程如何被精确调控，使其在正确的时间

和位置发生？相分离形成的凝聚体如何执行特定的生物学功能？它们如何避免

失控融合或形成有害聚集？相分离是否是一种普遍的组织细胞内部空间和调控

生化反应的“暗代码”？ 细胞身份的记忆与可塑性： 谜题核心： 分化细胞如何稳定地维持其特定身份（基因表达谱）？表观遗传标记

（如DNA甲基化、组蛋白修饰）是如何在细胞分裂中被精确复制和维持的？

这种“记忆”的分子机制是什么？同时，在特定条件下（如重编程、损伤修复、癌症），

细胞又如何打破这种稳定状态，实现身份的转换（可塑性）？表观遗传调控网络的

鲁棒性和灵活性如何并存？ 细胞如何感知物理力与几何？ 谜题核心： 细胞能敏锐感知并响应其微环境的物理特性（硬度、拉伸、剪切力）

和几何形状（拓扑结构、曲率）。这种机械信号如何被细胞膜、细胞骨架等结构感知？

这些信号如何转化为调控基因表达、细胞增殖、分化、迁移和死亡的生化信号（机械转导）？

细胞骨架网络的动态自组织如何响应这些物理线索？ 细胞极性与不对称分裂： 谜题核心： 细胞如何建立并维持内部的不对称性（极性）？极性分子如何在特定区域富集？

这种不对称性如何确保在细胞分裂时，两个子细胞能精确地继承不同的命运

（如干细胞的不对称分裂）？在复杂的多细胞组织中，细胞的极性如何与组织的整体形态发生协调？ 细胞器互作网络的深度调控： 谜题核心： 细胞器（内质网、高尔基体、线粒体、溶酶体、过氧化物酶体、细胞核等）

并非孤立运作，而是通过膜接触位点形成复杂的互作网络（MCS），进行物质交换

（如脂质、钙离子）和信息传递。这些接触位点的形成、稳定和解聚是如何精确调控的？

互作网络如何动态响应细胞状态（如应激、代谢需求）？不同互作如何协同整合以实现细胞整体功能的优化？ 非编码RNA的暗物质宇宙： 谜题核心： 人类基因组中超过98%的序列不编码蛋白质，其中大部分被转录成非编码RNA（ncRNA）。

除了已被研究的（如microRNA, lncRNA），还有海量的未知ncRNA。它们的功能是什么？

它们如何参与基因调控网络的构建？它们是否在细胞身份维持、应激响应、疾病发生中扮演

关键但未被认识的“暗”角色？ 细胞内的“暗物质”与未知分子： 谜题核心： 我们是否已经鉴定出细胞内所有类型的分子？是否存在我们尚未发现或

未充分认识的重要分子种类、修饰形式或相互作用方式？现代组学技术（蛋白组、

代谢组、脂质组等）不断揭示新的复杂性，提示细胞内可能还有未知的“暗物质”在发挥作用。 从单细胞到多细胞生命的起源： 谜题核心： 单个细胞如何在进化过程中发展出复杂的细胞间通讯、协作、分工和牺牲机制，

最终形成多细胞生物？最初的细胞间粘附、信号传递、发育程序是如何建立的？

驱动这一根本性跃迁的关键细胞生物学机制是什么？ 为什么这些谜题如此重要？ 解开这些谜题不仅是为了满足纯粹的好奇心，更是因为： 理解生命的本质： 它们是理解“什么是生命”这个根本问题的核心。 攻克疾病： 癌症（细胞身份失控、增殖失控）、神经退行性疾病（蛋白质错误折叠、

聚集）、发育障碍（细胞命运决定错误）、代谢疾病（细胞器功能失调）等重大疾病的

根源都与这些细胞生物学的基本谜题紧密相关。 推动技术革命： 合成生物学（构建人工生命）、再生医学（操控细胞命运）、

生物材料（模拟细胞微环境）、药物研发（靶向特定细胞过程）都依赖于对这些

基本过程的深入理解。 突破认知边界： 细胞是生命的基本单元，理解细胞是理解更复杂生命系统

（组织、器官、个体、生态系统）的基础。 细胞生物学远未达到终点，这些未解之谜正是它最激动人心之处，吸引着

无数科学家在微观世界里不断探索，试图照亮那些生命“暗物质”构成的未知疆域。

每一次突破都可能带来对生命和我们自身全新的、颠覆性的认识。