每個人都不同,比如年齡、身高、體重……但是在一個數字上大家都一樣,那就是體溫37℃。真是不可思議,我們的體溫竟然會如此相似:不論是住在北極冰天雪地下的因紐特人,或是棲身于非洲伊圖里森林的俾格米人,不管是黃種人、黑種人、棕種人或是白種人,無論是剛滿月的嬰兒、二十歲的運動員或是百歲老人,體溫都相同。
同時,我們的體溫還有個性質,就是維持基本恒定。任憑你的肌肉發達或萎縮,牙齒正在生長或已經掉落,心跳加倍、呼吸急促還是不自主地發抖或者汗如雨下,體溫仍然保持不變。人和人竟是如此相似,實在是太奇妙了。呼吸、流汗、排泄以及其他身體的功能都會有節奏地波動,主要的目的就是要維持體溫恒定。
37℃是平均值
嚴格地說,37℃只是體溫概略的數字,因為身體各部位的溫度會略有差別。我們皮膚的溫度通常比體內的溫度低大約3到4℃;口腔和肛門的溫度也不相同,后者的溫度一般比前者高1℃;肝臟溫度在38℃上下,榮登人體最熱器官的寶座。而且在一天當中,體溫還會稍有變化,下午的時候會緩慢上升到最高點,一般會比在夜間最低的溫度高出將近1度,所以37℃僅是人體全天體溫的平均值。
讓我們的體溫于大多數情況下保持在正常范圍之內的調節機制,是由我們腦部深處的一個叫做“下視丘”的系統所控制的。如果下視丘的“體溫測量報告”說:身體太冷了!皮下密布交織的小血管——微血管就會收縮,這樣可以節省熱量;假如它認為太溫暖了,微血管就會擴張。同時,激素信息前往汗腺,命令汗腺透過皮膚的毛孔分泌水分,也就是汗水。這時,送往腦部的訊號會強烈建議:采取行動改變原來的狀態,例如穿上衣服,或把衣服脫掉,目的始終都是要保持固定的體溫。
進化之謎
哺乳類、鳥類以及其他的溫血動物都具有恒定的體溫,它們的體溫同樣是37℃上下。這些迥然不同的動物為什么都不約而同地選擇了體溫恒定的生活方式?而且,大自然為什么會進化出恒溫動物?
若要保持恒溫,需要復雜的腦子對身體進行精密控制,所以在已知的物種中,只有比例非常小的生物采取這種進化過程。至于為什么這些物種會如此,科學家還沒有一個確切的答案。
一個假說認為,大腦在恒溫下運作得最好,所以在長期的自然選擇中,恒溫的動物生存了下來。
某些動物能夠保持體溫恒定的開始時間,幾乎恰好和他們從水生變成陸生的時間相吻合。生存于水底下的生物,在相當大的程度上,可以避開外界氣候變化的影響,特別是在深水中,周圍的溫度幾乎可以保持不變。反過來,生活于地表上的動物則必須承受一天二十四小時的溫度變動,它們會經歷夜晚和白天、雨天和晴天、刮風和暴風雨。因此,在地表生活的許多生物已經進化到可以快速隨機應變的地步。
支配人類思想和行動的主宰是腦,這是由幾百億交互連結的神經細胞所組成的線路,奇妙又精巧。假若體溫發生變化,必然導致動物體內的各種復雜化學反應呈現出不同的狀況,各種激素信息也有所不同。所以,保持恒定的體溫是像我們一樣復雜的動物的最佳進化選擇。否則,起伏的腦溫可能會導致無法預測的反應,其中一種可能的反應是,假如在不同的腦溫下學習的話,每次的成果可能都不一樣。
比如我們的祖先,當他們被獅子追逐的時候,必須要做出決定。他們一定不希望,在自己的手正忙著爬上樹的時候,腿還在拼命繼續奔跑。當然也不希望,在眼睛看見一塊石頭的時候,鼻子卻認為那是一只獅子。恒溫的腦部在處理涉及同步的決定與行動時,顯得快速、可靠又富有彈性,這樣動物生存的機率以及把基因傳給下一代的機會必然會增加。
像人類和獅子這些生物的腦子,在恒溫下才能達到最佳運作狀態。這些腦子之所以會如此復雜,是因為這些生物的活動特別錯綜復雜,其中許多活動屬于社會性與組織性的,這也是這些生物一生中無可避免的活動。
為何偏偏是37℃?
很顯然,溫度升高時,化學反應一般會加快,這當然有一個限度。當過量的熱排不出去,而信息又來得太快時,這個系統會瓦解。人們又要進一步發問:就算保持體溫的恒定,可以使人體的運作最穩定,那么為什么溫度需要設定在37℃呢?
基本上,哺乳類動物的身體所獲得的能量,有70%以上轉變成了熱。然后這些熱又需要發散到四周的環境里去,否則身體會像過熱的引擎,因為過熱而停止正常運作。
靜止狀態下,腦以及身體內部器官(比如心臟、肺臟和腎臟)所產生的熱超過全身產熱的2/3,雖然它們本身的質量只占全身不到10%。運動的時候,肌肉所釋放出來的熱可以增大10倍,超過其他熱來源。然而,即使是在這些產熱的極端狀況下,體溫仍然可以保持固定,而且基本的本能反應仍然如常。這要歸功于在體內熱產量升高地同時,身體能夠把熱快速的傳遞到四周環境中。
熱傳遞機制的細節相當復雜,但基本的原理是:熱量由高溫物體流向低溫物體,熱的流動率大約與溫差成正比。室溫17℃時,你手上的熱流到一根鐵棍上的熱流動率,是室溫27℃時的兩倍,因為前者和37℃相差了20度,而后者只相差10度。同樣的石頭墻壁的房間,在15℃時會讓你覺得比在25℃時要冷許多。
根據熱傳導的機理,有些科學家認為,我們的體溫之所以設定在37℃,和我們在20℃的房間中感到舒服的原因一樣。當200多萬年前人類剛出現在非洲時,白天的平均溫度在25℃以下。在這種氣候下,當人類的體溫超過35℃時,打獵采集這類活動所產生的熱最容易經由新陳代謝過程發散出去。
人們可以計算出正常活動時身體的產熱率,也可以計算出在四周溫度稍微高于27℃時,身體把熱傳遞到環境中的散熱率。兩種速率全都隨體溫而改變,這兩個速率在溫度為37℃時大約相等,也就是身體得到熱的速率與散發熱的速率相等。由于這一點優勢,這個溫度就被我們的祖先選定了。
選自“網易探索”