體溫蹺蹺板：人的體溫為什么是37℃?

變溫PK恒溫：戰(zhàn)斗力比拼

春暖花開的季節(jié)，最適合約上三五個小伙伴，沐浴在明媚陽光下，感受百花的繽紛。不僅我們，很多動物也天生喜歡陽光。

小烏龜從水里游上岸，隨陽光更換自己休憩的地方;柴犬瞇著眼睛臥在被太陽曬暖和的窩里，與世無爭;一只英短打了個呵欠又伸了伸懶腰，繼續(xù)蜷縮在灑滿陽光的貓爬架上……

太陽作為生物鏈的起點，滋養(yǎng)著地球上的生命，而每種生物對陽光的需求則各有不同。

小烏龜自身沒有調(diào)節(jié)體溫的機制，為了維持正常的代謝，在水下久泡的它得靠曬太陽提升體溫。那些同小烏龜一樣，體溫隨環(huán)境溫度的改變而變化的動物，被稱為變溫動物或冷血動物。除了哺乳動物和鳥類，地球上的動物大部分都是變溫動物。

而人、貓、狗等哺乳動物以及鳥類，由于自身擁有調(diào)節(jié)體溫的機制，所以不必靠曬太陽調(diào)節(jié)體溫，對于陽光的追求，更多出于對舒適生活的享受，這類生物的共同名稱是恒溫動物。

變溫動物是“勤儉持家”的優(yōu)秀代表，它們所需的能量通常只有恒溫動物的1/10。但與之相應(yīng)的，它們在多樣又多變的環(huán)境面前，顯得相對被動：高溫時躲藏，以免體溫過高而死亡;低溫時休眠或者去尋找外部熱源。它們的行動與反應(yīng)明顯受環(huán)境的影響和限制。

恒溫動物則不同，無論外界環(huán)境如何，它們都會自我調(diào)節(jié)，讓體溫恒定，維持生化反應(yīng)的速率，保持自身出色的反應(yīng)和運動能力。最終的結(jié)果是，無論天空還是大陸，高山、深海抑或兩極，都有它們的身影。比起變溫動物，恒溫動物反而更具生存優(yōu)勢。

恒溫動物的“成功”，恰恰在于它們的奢侈——能量消耗是變溫動物的10倍，以維持體溫。那么，恒溫動物的體溫調(diào)節(jié)機制究竟是怎樣的呢？我們以人類為例來談一談。散熱，恒溫動物的秘密武器

人類的體溫恒定在37℃左右，為了維持正常的生活，人體每時每刻都在進行新陳代謝——進食與消耗。

在代謝過程中，能量代謝起到了重要作用。當我們把食物吃進肚子里，食物中的營養(yǎng)物質(zhì)經(jīng)過轉(zhuǎn)化后，會變成人體的組成物質(zhì)，并儲存起能量;而后代謝系統(tǒng)會分解自身的一部分組成物質(zhì)，轉(zhuǎn)換為人體能直接利用的化學能，在這個過程中，熱能就被釋放了出來。體溫便是這樣產(chǎn)生的。

為了維持37℃這個巧妙的動態(tài)平衡，散熱系統(tǒng)是必不可少的大功臣。承擔散熱最主要責任的，是我們的皮膚。

在新冠病毒性肺炎防控期間，想必大家都認識了額溫槍，它就是靠傳感器接收紅外線來檢測體溫的。因為暖和的人體會釋放出紅外線，散發(fā)出熱量，這就是輻射散熱，人體將近60%的熱量都以這種方式散發(fā)。

輻射散熱的多少，主要取決于皮膚與周圍環(huán)境的溫度差。當皮膚溫度更高，溫度差越大時，散熱就越多;反之，若人體溫度低于環(huán)境溫度，反而會吸收周圍環(huán)境中的熱量，所以沒人會在40℃的大夏天跑出門曬太陽。

傳導(dǎo)散熱也比較常見，比如發(fā)燒時冰敷降溫。人體的熱量會直接傳給接觸到的低溫物體，以防止身體過熱。不知你有沒有發(fā)現(xiàn)，夏天時，胖一點的人體表溫度通常比瘦一點的人更低，那是因為脂肪導(dǎo)熱性能較差，傳導(dǎo)散熱能力相對更差。所以胖一點的人夏天皮膚摸起來涼涼的，手感極好。

第三種是對流散熱，通過氣體流動進行熱量交換。比如人類體毛的減少，就有歷史學家推斷，可能是古人類在非洲大陸生存時，為適應(yīng)炎熱的氣候，讓體表能更快與空氣進行對流散熱，從而進化出的特征。

我們在不同季節(jié)的穿衣也與對流散熱相關(guān)。夏天穿得清涼，能增大皮膚與空氣的接觸面積，增強對流作用，更好地散熱，避免中暑;冬天裹上毛衣和羽絨服，避免皮膚與冷空氣直接接觸，起到保暖的作用。

最后是蒸發(fā)散熱，水分從體表氣化時吸收熱量從而散熱。比如發(fā)汗和不感蒸發(fā)，后者我們很少能覺察，但水分確實從皮膚和黏膜表面不斷滲出氣化，帶走了熱量。不感蒸發(fā)在狗狗身上表現(xiàn)明顯，由于缺少汗腺，狗狗熱的時候會大口喘粗氣，通過口腔進行蒸發(fā)散熱。

蒸發(fā)散熱無時無刻不在發(fā)生，而且當環(huán)境溫度高到一定程度，輻射散熱、傳導(dǎo)散熱、對流散熱全部失效時，蒸發(fā)將成為唯一有效的散熱形式。

37℃的奧秘

實際上，常見的哺乳動物，體溫都在37℃左右。

大象是36℃，馬是38℃，牛是38.6℃，貓是39℃。鳥類的體溫則更高，超過40℃。更為奇妙的是，如果我們把0-100℃看作一條線段，會發(fā)現(xiàn)黃金分割點（0.618）上對應(yīng)的數(shù)值是38.2，非常接近哺乳動物的平均體溫。

“黃金體溫”是否真的存在？生物學家卡薩德瓦利發(fā)現(xiàn)，最佳體溫與真菌關(guān)系密切。自然界的真菌種類繁多，有些還是致命殺手，但對哺乳動物來說，大部分真菌都不會引發(fā)疾病，其中的功臣，除了免疫系統(tǒng)，還有體溫。原來，絕大多數(shù)真菌活動的溫度范圍都是4-30℃，能在37℃以上環(huán)境存活的只有不到1/3。因此，體溫高可以殺滅更多真菌。

也有一種說法認為，-4-30℃是大多數(shù)微生物活動的溫度，超出這個范圍，它們就會失去活力或被消滅。蝙蝠能攜帶大量對人體致命的病毒，自身卻不受影響，就是因為它們的體溫高達41℃，絕大多數(shù)微生物此時都已失去了活力。

不管怎樣，體溫高看起來著實好，可為何人的體溫卻是37℃呢？

一方面是體溫更高需要更強的代謝，消耗更多食物，在餓死和病死之間，人及其他動物都必須進化出一個平衡點?？ㄋ_德瓦利進行了建模和計算，發(fā)現(xiàn)投入與收益的最優(yōu)解為36.7℃。

另一方面，蝙蝠在幾百萬年的進化過程中，發(fā)生的變異讓它們在保持超高代謝速率、細胞快速更新的同時，還擁有了DNA損傷修復(fù)能力，不必擔心DNA復(fù)制出錯這個嚴重的問題。對人類來說，DNA復(fù)制出錯，隨之而來的可就是各種疑難雜癥了。

然而蝙蝠也并非無敵，在北美大面積爆發(fā)的白鼻綜合征，導(dǎo)致上百萬只蝙蝠死去。有研究者認為，這是因為蝙蝠休眠時，體溫下降到環(huán)境溫度，感染了真菌而生病。

體溫就像一個蹺蹺板，在最佳溫度上下波動，以最低的耗能成本，保證最佳的防御能力，對人類而言，37℃是最佳自然選擇。