人體溫為什麼是37度,而不是27,47度?
哺乳動物體溫大多在35到45度之間,為什麼?
我來回答,沒一個人說到重點。其實@張賀 張賀的那個答案說的很簡單,但答到了一點點。就是能量損耗和抵抗高溫之間的平衡。
先得從動物恆溫的優勢說起,這個想必大家都知道啦,恆溫的我們可以在任何時候運作,而不必在天冷的時候降低代謝速率啦,一動不動,反應遲緩甚至必須挖個(找個)洞冬眠啦。這種不可避免的季節性的或者晝夜性的定期弱勢時段(天冷的時候你動不了嘛)的出現,對我們人類(哺乳綱)統治地球毫無幫助。當然細說來還有別的很多好處,我們不討論為什麼恆溫,而是為什麼是37,為什麼是36-42?總之,這個進化成恆溫是動物向高等進化的必然方向。那至於這個溫度是如何敲定的。
看到第一位答主說的酶在該溫度範圍活性最高之說,這個嘛,顯然,前後邏輯有些顛倒。。。。。「因為酶適合在這個溫度左右活性最強,所以人的體溫才在37攝氏度,哺乳動物大多在這個體溫左右」那豈不是默認了人類先有必須適合該溫度的酶功能而後有恆溫功能?其實酶都是蛋白嘛,蛋白這個東西,也是進化出來的,如果我們是20度恆溫的,我們也可以進化出20度時活性最好的酶。就是說,酶的活性溫度顯然是可通過進化調整的。畢竟,變溫動物體內的低溫酶也是存在的(證據)。不能認為,酶說我要37度!於是我們就進化成了37度。而是我們37度,所以相應的酶也在37度最活躍。
不過酶活性論正好解釋了,為什麼我們要恆溫,所謂低溫或高溫都讓我們代謝速率變緩的原因,就是,酶要求的溫度很苛刻,我們要一直保持活力,保持正常運作,就要求精確恆溫。換而言之,如果酶要求的溫度不那麼苛刻或者說,酶可以變溫仍保持高活性,那我們對體溫的要求可能沒那麼嚴格了。只是暫時我們沒進化出那麼先進的酶,這個應該有點難度,其實要能的話也早應進化出來了(也許說得有點輕易了,除了酶對體溫要求,還有很多別方面對體溫也有嚴格要求,不展開)
另Tangerine Sue說的神經元調節,說的明明是神經元如何調控體溫至37度,這個又沒有說為什麼要調控到37度。和酶活性論一樣,若我們是20度,體溫調節中樞也會把我們調到20度穩定的。
這兩種答案簡直就是 @張青所說的那種存在證明存在類型的答案,很奇(wu)怪(yu)的答案。
好了,質疑以上觀點完了之後,現在,開始說下我認為了。
我以為吧,開篇說的,綜合能量損耗最低且保證自身以及後代生存率的最高,才是我們體溫進化的方向,也是其他恆溫動物進化方向。體溫與環境的溫度差(先說體溫高於室溫),會導致我們熱量的損失,這種熱量損失是我們能量損失的一個重大開支,占能量損耗的一個大頭啊,運動啊消化啊思考啊,那都是消耗不叫損耗,因為,這些都是必需的。在漫長的千百萬年的進化屎中,阻止我們生存的第一難題(所謂自然選擇的篩子)是能量啊,食物匱乏吃不飽才是最可怕的啊,天敵什麼的都只能排第二位啊,你都吃不飽了,你還擔心天敵吃什麼啊,天敵當然是餓死或出家吃素啦。
中間插一段對有個問題的吐槽,有人問說為什麼所有垃圾食品(KFC?McD"s?薯片?)吃起來都這麼好吃?讓我無法抗拒,健康食品(青菜蘿蔔纖維素?)要是做的好吃些我也會喜歡的。我只想說,你祖先對味蕾口腔千百萬年的進化結果就是為了告訴你,糖類高蛋白高脂肪是好東西,多吃能讓你活下來,那些纖維素(青草樹葉)遍地都是,你消化不了不能為你提供能量,所以就把纖維素進化成味覺無味了,告訴你不用吃太多那玩意兒,頂虛飽。你說,千百萬年了我都知道高糖高油高脂高蛋白是好東西,可這短短几年怎麼美味就成垃圾食品了,你這讓精密調整了千百萬年的味覺怎麼適應的過來。就像是你媽媽花錢給你買了20幾年衣服,有天你有男朋友給你買衣服了不用你媽給你買了,你就指著你媽給你買的衣服說,老土負分滾粗。這個道理是一樣的,我們中國脫貧吃飽飯飯也就30年內的事兒,一吃飽就開始說純粹的高能量是垃圾食品了,你對得起養活了人類幾百萬年的糖類蛋白油脂類嗎?
剛剛說到體溫保持恆定,且高於室溫的情況,那能量損耗是很大的,所以我們要盡量保證體溫不能太高,要不熱傳導帶來的高能量損耗會讓我們,餓死。
那為什麼不能和環境保持一致呢?因為環境溫度一直在變,我們總不至於每天換一個體溫,每季度都換個體溫。那未免太先進了吧。
再說說體溫低於環境溫度的情況。既然說,體溫高過環境會有熱傳導的損耗,那為什麼不低過環境溫度呢?那個嘛,是不行滴。那就意味著,我們會持續處在一個中暑階段。夏天,氣溫35度我們就說高溫天氣,受不了了。那才比我們體溫低2度就熱不行了,而且這個35度是很容易出現的溫度(不是說現如今溫室效應帶來的極端天氣中容易出現,而是在過去35度也是會出現的一個氣溫)。想像一下,我們體溫是一個動態平衡的過程,在氣溫過低時,我們通過體溫控制中樞神經調節體液調節,收縮毛孔血管,加快代謝,運動,加衣服或者躲屋裡來保持體溫,這都是可以做到的。但是,當氣溫過高了,我們能做的,就很少了,脫光衣服都還是太熱怎麼辦,我們出了很多汗還是太熱怎麼辦。沒撤了,進化過程中可沒有空調和防空洞可以避暑。
那我們37度就受不了35度的高溫了,若我們20度,那35度對於我們是致命的。那種空氣對於身體逆熱傳導會讓我們燒壞掉,高燒對於神經中樞的損害是嚴重且不可逆的。剛說了,不光是酶對體溫恆定有要求,大腦對體溫恆定也有嚴格要求。注意,這裡說的是恆定,而非37度。若我們體溫是20度,那中樞神經就對20度有嚴格要求了。
so,總結下。為什麼是37?我分為二點講。1.為什麼不是大於37?因為那樣與氣溫的溫差就太大了,熱傳導帶來的能量損耗是我們進化過程中負擔不起的。2.為什麼不是小於37?因為能量損耗至少我們還能有所行動,通過我們通過體溫控制中樞神經調節體液調節,收縮毛孔血管,加快代謝,運動,加衣服或者躲屋裡,生火來保持體溫,這都是可以做的一些。而當環境溫度比體溫高太多了,我們無處避暑或者不能泡水裡。。。。那就,我們直接被熱死了。
就是說,我們對寒冷的耐受力還是比酷暑來的好一些的。37度的我們,冬天還能出門,即使不能出門我們也能待屋裡(南方沒暖氣的孩子哭吧哭吧不是罪)。而37度的我們夏天太熱了沒空調的話,即使脫光衣服待屋裡也會受不了。這就是所謂的熱耐受力不如冷耐受力。所以,我們的體溫在37度是因為非極端氣候下,氣溫37度一般是很熱的天兒了。我們要扛下氣溫37度或者再高2-3度的天氣(再高的溫度真的會熱死人,杭州街上每年都有不少中暑倒地的環衛工人,甚至中暑死人的都有),必須有那麼高的體溫。起碼,過去沒有那麼極端氣候或城市熱島效應的時候,37度的我們,對於35度的氣溫也是要信手拈來的。不然,真的我們就活不過去了。
另外,那為什麼高緯度地區的人也是37度。。。。。那個,人類起緣是在低緯中緯的,到高緯度去生活是近萬年來的事,這短短的時間不足以讓我們進化百萬年的體溫改變。其他哺乳動物和鳥類也是同樣的道理要控制在36-42度這個體溫範圍內,令它們可以輕易掌控高溫天氣。而向高緯遷徙是後來的事。
所以,甚至,張賀說的,猴子祖先出現哪個緯度決定了我們的體溫,似對,也似不對。因為這個體溫恆定的點的確定確實與當時的最高氣溫,主要是當地緯度有關,但可能要比猴子祖先來的更早一些吧,更早就應該已經確定這個體溫點或者說36-42這個小範圍了。
所以說,為什麼是37度,或者說為什麼是36-42?因為與非極端氣候的普遍的環境溫度最高值有關(那種極端氣候不考慮,因為極端氣候範圍有限不足以造成自然選擇,就是範圍有限熱不死全部人),哺乳類鳥類為了保證自己不被熱死,只有把體溫提高到這個點。
回答結束,不知題主是否能認同呢?
若有質疑處,歡迎指出,我們再討論啊。
人的正常體溫為什麼是 37 度|大象公會
文 | 蔣宇謀
嚴格來說,37℃ 只是人體溫的一個近似平均值,這個概念由德國醫學家卡爾·文德力西於 1868 年提出後沿襲至今。而根據現代醫學家測量的數據,人的正常體溫可在 35℃ 至 37.7℃ 之間波動,平均約為 36.8℃。這個平均值既考慮到了人體不同部位的不同溫度值,也考慮了人體溫在一天中的「拋物線」變化——它在清晨時最低,下午 3~4 時則達到曲線頂峰。
至於人的正常體溫為什麼是 37℃,它其實包含了兩個問題:人為什麼要保持恆定的體溫,以及這個恆定溫度值為什麼選在 37℃ 附近。
與絕大多數的哺乳動物和鳥類相似,人是恆溫的內溫動物,這類動物在所有動物中維持體溫的能力最強,維持體溫的系統也進化得最為複雜。其中,內溫是指動物通過新陳代謝來維持體溫的能力,這一能力先於恆溫動物出現。例如,蟒在孵卵時通過歇性的強有力的軸肌收縮產熱,能讓體溫高出周圍環境溫度 7℃ 之多,以維持孵化需要的溫度,但它並不是恆溫動物。
▍緬甸蟒
動物要維持恆定體溫,一是利用毛皮、羽毛乃至大量貯存的皮下脂肪來降低熱傳導率;二是保持代謝產熱與向環境中散熱的平衡。這兩種方式都需要神經系統對身體非常精密的控制,因而只有少部分動物進化出這種能力。
至於為何要進化出恆溫能力,科學界有兩種流行解釋。一個是認為腦在恆溫下運作的更好。另一個則認為這是某些動物從依賴水生環境轉向徹底的陸生環境的演變結果,兩種變化在時間上相吻合。
而維持一個較高的體溫,在生存競爭中也意味著許多優勢。如它可以提高動物的運動能力,使其更易捕捉獵物,保衛領地。它還有利於增強動物體內糖酵解的能力,以及促進酶的活性。
但這個恆定溫度為何恰好是 37℃ 呢?美國生物學家卡薩德瓦利提出了一個很奇怪卻較為學界認可的答案:保持恆溫很可能是為了抵禦致命的真菌病。
▍阿圖羅·卡薩德瓦利
在近十億年的時間裡,真菌都是地球生命故事的主角之一。它們侵蝕了幾乎所有物種:植物葉子上有真菌,根部有真菌;兩棲類和爬行類動物攜帶著數以千計可感染疾病的真菌病原體;甲蟲、螞蟻和白蟻等昆蟲都培植真菌……
然而在近 30 年的研究中,卡薩德瓦利發現:入侵人體的真菌數量驚人地少。其中最常見的包括幾種毛癬菌,可以引髮腳氣癬;還有肺囊蟲,可能使人免疫系統受損而引發肺炎。甚至在大多數情況下,肺囊蟲都只能溫順地生活在我們的肺里。其他的一些真菌,包括了念珠菌、隱球菌、麴黴和組織漿細胞,往往只生活在免疫系統受損的人身上。雖然它們可以造成傷害,但是它們並沒有成為病原體,只是偶爾利用宿主的弱點來發威。
▍肺囊蟲
無獨有偶,人類並非唯一不受真菌困擾的物種,絕大多數哺乳類和鳥類都很少受到真菌的騷擾。儘管會接觸到的真菌種類超過 4000 種,但長在哺乳類動物身上的只有不到 500 種,並且大部分都不會致病。對鳥類的研究同樣顯示,幾乎沒有什麼真菌引發的鳥類疾病。
考慮到這些動物的共同特徵,卡薩德瓦利的研究團隊測量了 4082 種真菌存活的溫度,並把結果與哺乳動物和鳥類體溫進行了比較,比較結果驗證了他的猜想:-4℃~30℃ 是大多數真菌頻繁活動的溫度。一旦超出這個範圍,它們就難以生存,只有不到三分之一的真菌能夠在 37℃ 以上的環境中存活,僅有 5% 的真菌能夠在 41℃ 以上存活。
接下來,卡薩德瓦利仿照哺乳動物的身體尺寸及其維持溫度需要的能量損耗模擬了最適宜它們身體的溫度,然後將此與溫度變化對防禦真菌影響的模型相結合。結果發現:耗能成本最少、防禦能力最佳的「黃金溫度」是 36.7℃——與人類和多數哺乳動物的體溫驚人的一致。
而那些體溫比「黃金體溫」略低的少數哺乳動物,似乎都更易感染真菌。鴨嘴獸就是一例,它們體溫略低,僅有 32℃。同樣的,在北美,凍僵的冬眠蝙蝠也容易被真菌入侵,引發白鼻子綜合症,並易發病死亡。而兔子身上雖然幾乎沒有病原真菌,其睾丸部分卻易受到真菌襲擊,因為這個部位僅有 35℃。,比它們身體其他部位要低 4~5℃。
▍鴨嘴獸其實不能算嚴格意義的恆溫動物
摘一點今年剛學的 《生物心理學》人民郵電出版社 上面的結論 。
為什麼哺乳動物進化成37°(98°F)而不是其他的體溫?
從肌肉活動性的觀點,通過儘可能保持溫暖我們獲得了某種優勢。相比於體溫較低的動物,體溫較高的動物肌肉更溫暖,從而跑的更快,更不容易疲勞。當一個爬行動物可以選擇,不同溫度的環境時,它通常選擇可以使自己的體溫升到37~38°的地方(WagnerGleeson,1997)。
如果越暖越好,為何我們不將我們的體溫加熱到一個更高的溫度?大約超過40℃或41℃,蛋白質鏈開始斷裂並喪失其活性。實際上,鳥類的體溫大約是41℃(105℉)。
進化出耐高溫的蛋白是有可能的;事實上,一類被稱為嗜熱菌的奇特的微生物在接近沸騰的水中生存(Hoffman,1996)。但是,為此它們需要許多額外的鏈接穩定其蛋白。蛋白酶的特性依賴於蛋白結構的可變性,因此如果使蛋白結構足以耐受高溫就會降低其靈活性和實用性(Somero,1996)。簡言之,37℃的體溫是有利於快速運動和有利於蛋白穩定性二者之間權衡的結果。
o(≧v≦)o就這些~從哺乳動物的種系發生角度看,最早的哺乳動物恆溫可能是比較低的,而且很不穩定,更易受到外環境影響。
單孔類哺乳動物、貧齒類哺乳動物,其體溫一般都比人類要低得多,而且不易恆定。具體而言,鴨嘴獸基本上體溫和環境溫度差不了多少,溫度調節功能相當弱。食蟻獸體溫也就33度。而更後來出現的大象(真獸亞綱長鼻目)體溫35.5度左右。所以我傾向於認為這個體溫恆定系統的溫度點設定是逐漸演化到37度的。至於為何要這樣演化,我個人觀點,應該是和適應時不時出現的漫長冰期有關。畢竟雖然有些動物可以冬眠,但是這不意味著不消耗能量,因此在低溫下不能永遠拖著,冰期時間一長還是免不了要滅族的;但是更好的恆溫系統意味著有更大的機會逃到更溫暖食物更多的地方。
而之所以沒有變成更高的體溫,我個人認為是沒有那個必要,37度夠用了,經濟實用些畢竟消耗稍微小點,更能挨餓,對於種族繁衍還是大有好處的。
以前回答過類似問題 是因為酶適合在 36 攝氏度左右發揮作用,所以人的體溫才在 36 攝氏度左右的嗎?,順便就此重新完善。
問一個問題很簡單,問一個讓人難以回答的問題也很容易,可能由於問題本身引起含混不清的概念或者缺乏必要的知識。問一個難以回答,但是有助於理解世界本質的問題,不容易。所謂科學的突破都只是研究者問了一個好問題。
生物學研究的問題其實是『3W』,也就是What, hoW, Why 3根軸。
拋開先驗的書本知識,試著想像一下,你是全世界第一個用溫度計大規模測量各種大型動物體溫的人。然後,你發現,無論出於什麼樣的氣候狀態下,人類體溫恆定在36.8 °C左右,其他的哺乳動物也在這個範圍附近(36-40 °C);另外,鳥類的體溫也在一個較窄的範圍內(40° to 42 °C)。這樣,你回答了第一個『W』問題,關於體溫這一生物現象到底是什麼樣子的?What 問題可以很簡單,也可以很難。比如物理學中僅僅問一個『組成世界的基本粒子有哪些』就已經折騰了一個多世紀。
- 大型恆溫動物的體熱根本是氧化呼吸產生的。能量供應鏈在分子層面是以ATP為核心的各條代謝通路;在真核生物是特化的線粒體內完成。線粒體膜內部氧化反應活性極高。
- 氧化呼吸的原料氧氣和『汽油』是通過呼吸、循環、消化系統提供完成的。
- 全身各處體溫保持接近的原因是循環系統快速的通過血液散布熱量到全身。
- 體溫的調節同樣主要通過循環系統完成,當皮膚散熱過多時動靜脈吻合支關閉,當外界溫度過高時會大量開放。而這樣的機制又是通過神經系統的遞質、激素釋放逐層完成的;還有輔助的如出汗系統協同完成。
上面數條是人體生理/生化的總結,這一層可以推而廣之到其他物種上。另外他們也是恆溫狀態的充分必要條件;於是,我們可以逆推出:
- 鳥類的體溫略高是因為相同體型下他們的代謝率更高
- 鳥類的呼吸和心跳會更快,而且需要更多的食物
到了這一步,已經有了太多的知識需要考慮,甚至出現了暫時無法解釋的情況。如果不被這麼多信息沖昏頭腦,就會有人進一步提出『為什麼』這樣的問題。我們是誰/我們從哪裡來/我們要到哪去?恆定體溫怎麼來的?為什麼我們不能沒飯吃的時候降體溫節約能量?為什麼人類體溫限定範圍那麼窄不能根據情況調節以便節約能量,冬天沒吃的去冬眠一個?
歡迎來到天堂的門口。到了這裡,怎麼問出一個正確的問題就異常困難了。如果說How 是從空間上的擴展得以回答(不同的學科、從分子到集體的不同尺度),那麼也許可以想到 Why 問題首先可能需要從時間尺度上擴展。哈哈我們沒辦法知道未來,但是過去的情況,或多或少還是有一些的。生物圈畢竟存在了幾億年,化石什麼的也還是有一些,雖然破爛一點,淘一淘也許會有收穫。但是,但是,看起來似乎暫時不能回答體溫的問題;畢竟從歷史上我們一開始關注的是我們從哪裡來這樣的問題,而體溫問題是前者有了一些解說之後才產生的。
演化論我就不多說了。在演化樹上,各現存物種在不同的道路上走得遠近各不同,橫向比較各物種,可以得到一些粗糙的結論。我們知道:- 現生的兩棲、爬行等動物需要曬太陽提升體溫,來維持/加速 一些基本的生理活動(進食後需要陽光增加消化速度,冬天需要冬眠)
- 兩棲、爬行 → 哺乳動物 → 鳥類,活動的強度是由低到高的,進食的頻率也是由低到高的(野生狀態下大型爬行類可能幾周才會吃到一餐並且管飽,即使古代人類,我猜每天至少也需要吃1餐不然餓得慌,鳥類的話,幾乎每時每刻都在吃,一些小型鳥類甚至每天吃掉超過體重的食物)
既然演化樹上曾經並沒有恆溫出現,我們可以推斷:
- 恆溫在歷史上的出現,很可能是和增加進食有一些關係的
然後根據演化論,我們知道:
- 物種的繁衍(基因的傳播)需要耗費大量能量;能夠獲取大量能量的個體(基因)在演化上具有無可比擬的優勢
根據上述幾點,可以繼續推斷:
- 能獲取大量的能量本身需要消耗大量能量(覓食),這兩者可能相互促進。
- 當能量/消耗 各自增長,其比值保持穩定會是一個自然而然的結果。因為發展出一套能迅速消耗大量能量的系統本身的目的已經是希望維持大量的能量獲取,沒有必要再發展出另一套系統來維持不穩定的能量攝入;只需要一個附加的溫度調節系統就很棒了。
於是,恆溫的『設定』,幾乎就是不可避免的了。
理解了恆溫產生的機制,我們可以稍微探討一下人體溫37度這個標準線是怎麼來的。
- 可能性1. 這個溫度左右對於生物化學反應來說的確是一個『最佳溫度』。但是所謂酶要在這個溫度下正常工作是因為他們這套機制本來就是被設計維持恆溫的產物,不能作為證明的論據了;但是似乎生殖過程異常依賴於溫度,所以依然是很重要的可能機制。另外有最新研究表明先有維持生理過程的需要,後來才有內熱源出現。[1]
- 可能性2. 這並非是一個演化的結果,而只是塑造演化過程中的環境因素遺產。體溫調節的恆定點被設定下來的最初,只不過剛好由當時的氣溫所決定了。如果當時氣溫高一些,也許恆定點就會更高一些。也許當時氧氣含量低一些,恆溫點就會更低一點。
我們依然缺乏必要的知識來給出這些問題的答案。畢竟,也許無論哪一種不是現實的可能性,都導致我們不會被誕生出來探討這個問題。
附:一些和體溫有關的理論和事實- 上面闡述的主要是一種被簡稱為『肉食動物起源論』或者是雜食起源論。另外還有一種『素食起源論』,認為是氮需求增加導致了內源產熱。植物的氮含量只有動物的幾分之一,食草動物為了滿足氮需求必須吃遠超過肉食動物的食物量,滿足了氮但是又多出了大量的碳元素,只好把它們都燃燒掉,結果就是體溫上升,以及其帶來的演化優勢。
- 如果體溫下降,真菌感染的幾率迅速上升,而真菌感染是很容易導致死亡的。兩棲類、爬行類容易受到真菌的侵襲,而哺乳/鳥類很少。這是『抗感染起源論』
- 蝙蝠會飛,但是蝙蝠的體溫恆定點和人類幾乎一樣。羊的體溫在哺乳類中算是偏高的,兔子也是。
本人非演化生物學背景,希望專業人士補充
[1]. Nat Commun. 2013;4:2140. doi: 10.1038/ncomms3140. Brown fat in a protoendothermic mammal fuels eutherian evolution.諾貝爾物理學獎得主費曼,當年徵兵體檢的時候。心理測試,心理醫生問他,你說一個數字吧。費曼說:73。心理醫生說,為什麼說73,而不說84。費曼說,我要是說84了你也會問我為什麼不是73啊。。。。。
然後被心理醫生寫了"精神障礙,不適合參軍"
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似乎評論區上綱上線了~
看到一種說法是,液態水的恆壓比熱容在310K附近達到極小值,也就是說在這溫度附近調節溫度所需要的能量(dQ/dT)最小,這在生物學上更具有效率。溫度過低或過高,你要讓體溫變化1K所需要獲取或釋放的能量要比現在大。
當然這種說法也有一些問題。如果有誰知道的話還請指教。(看了一圈答案,好像罕有答這個的)
1.這個溫度的多少與溫度的標定方式無關。
(問的是這個溫度,跟數值是37還是310還是100無關)
2.當然是演化(進化)的結果。
(有回答說這是進化的結果,這不是廢話嗎。為什麼目前的適應態是如此,這是有其內在原因的)
3.是溫度選擇了酶,而不是酶決定溫度。
(蛋白質千變萬化,總有最適溫度落在各個區間的各種酶,沒有規定說人必須選擇這些37度酶)
4.目前的演化結果並不一定是最優解,但演化的總方向是優化。
(這一條用來回答為什麼只有高等哺乳動物等恆溫在這個溫度)
關於體溫維持於37度,從普遍被接受的觀點來說,生理學中體溫調定點學說(set-point for temperature control)可以對此加以解釋。該學說認為,PO/AH的中樞性溫度敏神經元,在體溫調節中起調定點的作用。
調定點數值的設定,取決於溫度敏感神經元的敏感性,決定著體溫恆定的水平。
如體溫調定點設定為37度,則當體溫大於37度時,熱敏神經元活動增加,散熱大於產熱,使溫度回落至37度,反之,熱敏神經元活動減弱,冷敏神經元活動增強,體溫回升。
病原體引起發熱,根據該學說,則是由於致熱源使熱敏神經興奮性增加,調定點上移,所以人在高於37度體溫中並無感覺到自己處於發熱狀態。如此時,調定點將正常體溫調定為40度,在體溫未至40度之前,冷敏神經元持續興奮,引起產熱反應,如寒戰等,這就是為什麼發燒的人仍感覺冷,畏寒。當病原被清除,正常調定點才回落,此時需要散熱,所謂「發汗」,並在此基礎上極愛能力散熱和產熱的平衡,體溫恢復正常。
至於體溫調定點設定的生化以及分子機制,本人暫不是非常清楚。而至於形成,本人亦贊同進化選擇觀點。
人類的體溫相對恆定是很有意義的,比如它是華氏溫標100度的基準。(可以想像美國人得多麼驚訝,整整100度啊)
言歸正傳,我同意這是進化的結果,人體內大多數酶在37攝氏度時活性高,能維持正常的新陳代謝。偏離這個溫度之後細胞組織正常功能就會受影響。至於是37度的環境選擇了酶,還是酶的活性選擇了37度,我同意後者。一些哺乳動物的陰囊在體外,為的就是加速散熱,使之較正常體溫為低,以保持生殖細胞正常的活性。可見體溫是服務於功能的。
但是對於非恆溫生物,也可能出現極端的環境選擇酶的情況,比如嗜熱菌:其部分酶在60攝氏度以上仍能保持活性,這顯然是適應環境的結果,但在類似環境中沒有發現像Zerus上面的Zerg一樣的高等生物。
結論就是37度是人體內大多數酶的最適溫度,而且目前以其他溫度為最適溫度的酶在效率上大都比不過37度下人類的酶,所以我們才能問這個問題而不會有其他已知的智慧生物吐槽我們問什麼不愛泡溫泉。人類的體溫為什麼是37℃,這個溫度有什麼...
果殼上面早就有正解了。。。
看一下這張圖就知道了。
不僅是人,恆溫動物的體溫大都在36-42℃之間,此時維持體溫所需能量最低,水的物理學特性決定了生物的進化方向。
病理學實驗證明,大多數真菌類生物無法在37攝氏度以上的寄主身上存活。
建議題主回憶一下自己這一生被真菌感染的種類和次數。是否屈指可數?
嚴格來說,37℃只是人體溫的一個近似平均值,這個概念由德國醫學家卡爾·文德力西於 1868 年提出後沿襲至今。而根據現代醫學家測量的數據,人的正常體溫可在 35℃至 37.7℃之間波動,平均約為 36.8℃。這個平均值既考慮到了人體不同部位的不同溫度值,也考慮了人體溫在一天中的「拋物線」變化——它在清晨時最低,下午 3~4 時則達到曲線頂峰。
至於人的正常體溫為什麼是 37℃,它其實包含了兩個問題:人為什麼要保持恆定的體溫,以及這個恆定溫度值為什麼選在 37℃附近。 與絕大多數的哺乳動物和鳥類相似,人是恆溫的內溫動物,這類動物在所有動物中維持體溫的能力最強,維持體溫的系統也進化得最為複雜。其中,內溫是指動物通過新陳代謝來維持體溫的能力,這一能力先於恆溫動物出現。例如,蟒在孵卵時通過歇性的強有力的軸肌收縮產熱,能讓體溫高出周圍環境溫度 7℃之多,以維持孵化需要的溫度,但它並不是恆溫動物。 緬甸蟒 動物要維持恆定體溫,一是利用毛皮、羽毛乃至大量貯存的皮下脂肪來降低熱傳導率;二是保持代謝產熱與向環境中散熱的平衡。這兩種方式都需要神經系統對身體非常精密的控制,因而只有少部分動物進化出這種能力。 至於為何要進化出恆溫能力,科學界有兩種流行解釋。一個是認為腦在恆溫下運作的更好。另一個則認為這是某些動物從依賴水生環境轉向徹底的陸生環境的演變結果,兩種變化在時間上相吻合。 而維持一個較高的體溫,在生存競爭中也意味著許多優勢。如它可以提高動物的運動能力,使其更易捕捉獵物,保衛領地。它還有利於增強動物體內糖酵解的能力,以及促進酶的活性。
但這個恆定溫度為何恰好是 37℃呢?
美國生物學家卡薩德瓦利提出了一個很奇怪卻較為學界認可的答案:保持恆溫很可能是為了抵禦致命的真菌病。
在近十億年的時間裡,真菌都是地球生命故事的主角之一。它們侵蝕了幾乎所有物種:植物葉子上有真菌,根部有真菌;兩棲類和爬行類動物攜帶著數以千計可感染疾病的真菌病原體;甲蟲、螞蟻和白蟻等昆蟲都培植真菌…… 然而在近 30 年的研究中,卡薩德瓦利發現:入侵人體的真菌數量驚人地少。其中最常見的包括幾種毛癬菌,可以引髮腳氣癬;還有肺囊蟲,可能使人免疫系統受損而引發肺炎。甚至在大多數情況下,肺囊蟲都只能溫順地生活在我們的肺里。其他的一些真菌,包括了念珠菌、隱球菌、麴黴和組織漿細胞,往往只生活在免疫系統受損的人身上。雖然它們可以造成傷害,但是它們並沒有成為病原體。相反,它們只是偶爾利用宿主的弱點來發威。
無獨有偶,人類並非唯一不受真菌困擾的物種,絕大多數哺乳類和鳥類都很少受到真菌的騷擾。儘管會接觸到的真菌種類超過 4000 種,但長在哺乳類動物身上的只有不到 500 種,並且大部分都不會致病。對鳥類的研究同樣顯示,幾乎沒有什麼真菌引發的鳥類疾病。 考慮到這些動物的共同特徵,卡薩德瓦利的研究團隊測量了 4082 種真菌存活的溫度,並把結果與哺乳動物和鳥類體溫進行了比較,比較結果驗證了他的猜想:-4℃~30℃是大多數真菌頻繁活動的溫度。一旦超出這個範圍,它們就難以生存,只有不到三分之一的真菌能夠在 37℃以上的環境中存活,僅有 5%的真菌能夠在 41℃下存活。 接下來,卡薩德瓦利仿照哺乳動物的身體尺寸及其維持溫度需要的能量損耗模擬了最適宜它們身體的溫度,然後將此與溫度變化對防禦真菌影響的模型相結合。結果發現:耗能成本最少、防禦能力最佳的「黃金溫度」是 36.7℃——與人類和多數哺乳動物的體溫驚人的一致。 而那些體溫比「黃金體溫」略低的少數哺乳動物,似乎都更易感染真菌。鴨嘴獸就是一例,它們體溫略低,僅有 32℃。同樣的,在北美,凍僵的冬眠蝙蝠也容易被真菌入侵,引發白鼻子綜合症,並易發病死亡。而兔子身上雖然幾乎沒有病原真菌,其睾丸部分卻易受到真菌襲擊,因為這個部位僅有 35℃。,比它們身體其他部位要低 4~5℃。
原載於大象公會《真問真答:為什麼人的正常體溫是37攝氏度?》
可能就是巧合
為何選擇37度。
其實腦部保持恆溫,並不是恆溫動物維持恆溫性的唯一理由。很顯然,溫度升高時,化學反應一般會加快,所以讓身體變成溫度較高的恆溫器,在某種程度上可以促進身體的活性。
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。過去的幾百萬年中,我們以及其它哺乳類,還有鳥類,似乎都發現了,最適宜我們運作的溫度是在37℃左右。
人們又要進一步發問:就算保持體溫的恆定,可以使人體的運作最穩定,那麼為什麼溫度需要設在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。然後這些熱又需要發散到四周的環境里去,否則身體會像任何過熱的引擎一樣,因為過熱而停止了正常的運作。
產熱的機制很複雜,這是腦必須監控的另一個複雜過程。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佔全身不到10%。運動的時候,肌肉所釋放出來的熱可以增大10倍,超過其它熱來源。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。這要歸功於在體內熱產量升高的同時,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複雜,但基本的原理是:熱量由高溫物體流向低溫物體。所有的物體都可以輻射出熱,也可以吸收熱,假如物體的顏色比較深,輻射與吸收的效率比較高,而淺色物體就比較低。
不論是輻射或傳導,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,而後者只相差10度。同樣的石頭牆壁的房間,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多萬年以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,打獵採集這類活動經由新陳代謝過程所產生的熱最容易發散出去。
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於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。由於這一點優勢,這個溫度就被被我們的祖先選定了。後來,人類穿上了毛皮,又發明了獨特的技巧——生火,擴大了溫度適應範圍,因此能忍受更寒冷的氣候。
然而,對氣候的適應,似乎只是我們體溫保持在37℃的小部分理由。看看哺乳類和鳥類,這兩類動物經歷了非常不同的進化史,鳥類和人類在進化過程中經歷的氣候、環境肯定各有不同。但是鳥類和哺乳動物的體溫大多都是恆定的。因此恆溫產生的原因恐怕還很複雜。但有一點是肯定的,恆溫動物保持恆溫,能夠讓複雜的化學反應固定在最佳的狀態,這使得我們和其它動物可以勝任日常生活中的各種複雜活動。
每當討論井蓋、體溫的時候
老張就激動的從輪椅上站起來
因為生物體的主要功能分子:蛋白質,在這個溫度下最穩定,這是構成蛋白質的原子間相互作用力決定的,換句話說,如果有另一個平行宇宙,它的原子間相互作用力使得蛋白質在17度下最穩定,那麼這個宇宙中的人的正常體溫就是17度,不過他們如果來我們的宇宙即使在冬天也可能會中暑!
根據化學知識:溫度越高,化學反應越強烈,簡單來說就是體溫越高,越強壯;
另一方面,體溫越高熱量損失越大,新陳代謝越快,需要補充更多的能量,體溫太高在競爭中可能處於劣勢
最後,溫度高到一定程度,大部分蛋白質面臨變性的危險,動物能利用的蛋白質少了,身體結構就不容易做到複雜化,不易應對複雜的環境,所以那些高溫環境中的生物大部分都比較簡單。
——以上幾個因素決定了動物體肯定有個最適宜的溫度,網上有幾種動物的體溫數據:
大象 35.5 乳牛 38.6 肉牛 38.3 黃牛 38.2 氂牛 37.8 水牛 38.5 綿羊 39.1 藏系綿羊 39.2 山羊 39.1 駱駝 37.5 豬 39.2 馬 37.7 驢 37.4 騾 38.5 犬 38.9 貓 38.6 兔 39.5 雞 41.6 鵝 42 雨燕 44
可見,比人低的哺乳動物很少,大部分哺乳動物都比人要高,但一般都不超過40,禽類一般都超過40,離27或者47都差了老遠,這應該是物質與環境的綜合影響,27對應的生物活動性太低,47對應的溫度太高,許多蛋白質受不了,能量損失也大,這個比較容易解釋。
具體到人體體溫附近,由於大部分動物在野外都面臨嚴酷的生存壓力,需要有強大的力量,所以大部分體溫都比人高。鳥類要在天上飛,需要的能量更高,所以體溫也更高,這個大趨勢也好理解。
而人類由於很久很久以前就擁有較高的智慧,對力量、速度的需求比相同環境中的其他動物小,相對較低的體溫有助於降低新陳代謝,擁有更高的生存優勢。但要想知道為什麼人體體溫是37不是36或者38,那就很難回答了,需要考慮的因素太多。
進化的結果。
比如人體酶和細菌活性的最佳溫度都是37度,比如體溫和低溫相差太多需要製造更多熱量抵禦。比如體溫過高需要不斷攝取食物維持。37度應該是一個生理機能各項平衡的最優結果。因為冰水零度沸水百度
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