レホヴォトは、アラブ人がまばらに住み着いていたにすぎない海岸平野に、エドモン・ドゥ・ロートシルト（Baron Edmond de Rothschild、エドモンド・ジェイムズ・ロスチャイルド男爵）による支援（そして統制）に束縛されない入植地を望んだポーランドからのユダヤ移民たちの手により、1890年に創立された。入植地の最初の創設者の一人イスラエル・ベルキンド（Israel Belkind）は名前について創世記26章22節の「彼（イサク）は、それ（井戸）をレホボト（Rehoboth）と名付け、「今や、主は我々の繁栄のために広い場所をお与えになった」と言った。」という部分より、文字通りには『大きな広がり』を意味する『レホヴォト』を提案し、それが受け入れられた。1908年、町のシャアライム地区の入植者となったイエメンからの移民が彼らに加わった。彼ら初期の入植者たちはブドウの木を植え、アーモンドや柑橘類の果樹園を作ったが、彼らは農業の挫折と植物の病気、流通の問題に直面した。1932年には農業研究所がレホヴォトに建設され、後にヘブライ大学の農業学部キャンパスとなった。1934年にはハイム・ヴァイツマンにより、後のヴァイツマン科学研究所となるシーフ研究所が創設された。ヴァイツマンと彼の妻は研究所の構内に埋葬されている。1948年2月29日、カイロ・ハイファ間列車がレホヴォトを出た直後に爆破され、イギリス軍人29人が死亡し、35人が負傷、一般人も100人以上が負傷する事件が起きた。実行犯であるレヒは、爆破が1週間前のベン・イェフダ通りとエルサレムの爆発事件の報復であるとの声明を出した 。
設計仕様上は国鉄の電化区間すべてを1両で運用できる本形式ではあるが、国鉄時代は長距離を通しての運用は多くなかった。長距離走行による過度の消耗を防ぐほか、直流区間ではEF15形やEF58形・EF65形などが、交流区間では北陸本線でEF70形が、東北本線ではED71形・ED75形などが既に多数使用され、製作コストの高く相対的に性能の低い本形式を多用せずとも機関車の必要数を充足できる状況にあったことも影響する。国鉄の合理化が進捗した1980年代以降、機関車の所要数を適正化する必要から、1両で長距離運用が可能な本形式が重用されるようになる。日本海縦貫線では、交流区間で運用効率に問題のあったEF70形を淘汰して北陸本線米原 - 田村間の交直接続を直通化し、直流区間でEF15形やEF58形などの老朽形式を淘汰し、本形式による直通運用の比重が増加していった。東京地区では、EF81形より先に常磐線用に投入されていた同じ交直流機EF80形の老朽化に伴う本形式への置き換えに終始し、逆に東北本線では既に本形式が充当されていた交直流直通運用がEF65形1000番台・ED75形による運用に戻され、直通運用区間の比重は減少した。その後、分割民営化直前の1986年11月ダイヤ改正では秋田 - 青森間の奥羽本線区間で本形式の運用が開始され、大阪 - 青森間 1023.5kmの日本海縦貫線直通運用となるとともに、同区間で使用してきたED75形700番台を津軽海峡線用の専用機に転用 する原資としている。1987年4月の国鉄分割民営化では、JR東日本に78両、JR西日本に16両、JR九州に6両、JR貨物に56両が承継された。
民営化後の貨物輸送量増加を受け、日本海縦貫線の輸送力を増強するためJR貨物が新造した一般仕様形式で、1989年に3両 (EF81 501 - 503) が製作された。当初メーカーに対して6両 (EF81 501 - 506) の発注が内示されていたが最終発注で3両に変更されている。性能や基本的な構造は基本番台の最終増備車を踏襲したが、各部の仕様を変更している。旅客列車への使用は考慮されず、電気暖房用のインバータ装置やジャンパ栓を非装備としたほか、ブレーキ装置は20系客車牽引時に必要な編成増圧機能を省略し、単機増圧機能のみを装備する。塗装は車体上部が濃淡ブルーの塗り分け、車体下部がライトグレー、運転室側扉はローズピンクのJR貨物標準配色である。台車は灰色とされた。車両番号表示は、正面は向かって右側、側面は向かって右側の運転台側扉後方に移され、書体も変更された。ステンレスの飾り帯は装備しない。
成人の骨髄では毎日数千億個の血液細胞が作られるがその大元になっているのは、ごく少数の造血幹細胞である。造血幹細胞は細胞分裂すると一つは完全な自己複製された細胞となり、もう一つは血液細胞への分化の道をたどり始める。血液細胞への分化の道をたどり始めると造血前駆細胞となり盛んに細胞分裂をして数を増やしながら成熟した血液細胞へと分化・成熟していくが、一旦分化・成熟の道をたどり始めると大本である造血幹細胞には戻ることは出来ず、またその増殖も盛んではあるが有限であり、造血幹細胞による新たな前駆細胞の供給が無いと一生に渡って血液細胞を供給し続けることは出来ない。その為、少数の造血幹細胞が枯渇しないように、あるいは変質しないように保護する仕組みが必要となる。造血幹細胞は、骨髄内の特定の場所で支持細胞と接着し支持細胞によって眠らされ大事に保護されているが、必要なときには目覚めさせられて2つに分裂し、一つは造血幹細胞の状態を維持し(自己複製)また元のよう支持細胞による環境で眠りにつき、もう一つは支持細胞の元を離れて盛んに分裂し数を増しながら血液細胞への分化の道をたどることになる。そのような、骨髄において造血幹細胞と支持細胞などが織り成す微小環境を造血幹細胞ニッチと呼ぶ。造血幹細胞ニッチには、骨髄の奥深く内骨膜上で特定の性質を持つ骨芽細胞を中心に細網細胞(CAR細胞）など多種類の細胞によって構成され静的な骨芽細胞性ニッチ（Osteoblastic niche)と、骨髄内血管である類洞血管の血管内皮細胞を中心とし他にはCAR細胞などからなる、動的な血管性ニッチ(Vascular niche)の2つが考えられている。造血幹細胞とニッチの構成細胞は造血幹細胞の保持に関わる因子や増殖に関わる因子、アポトーシスに関わる因子など多くのサイトカイン、ケモカインで相互に様々な制御を行っていると考えられている。