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体温37度

已有 3221 次阅读 2011-7-2 19:44 |系统分类:观点评述

体温37

1.       环境最高温

2.       生物自体产热基础

3.       散热机制

对于地球环境来说,37度基本是环境稳定的最高温度

生物自身代谢过程是产热的,不论对于低等还是高等的动物、甚至是植物来说,维持其基本生存的代谢途径都是会产生多余热量的。这些热量的存在,使生物体有向外界散失热量的可能性。

生物体可以选择将这些热量贮存于体内,或者散失于外界环境中。

当生物体温高于环境温度时,热量会自然的向外界环境中散失。生物若要将热量贮存,维持高体温,可以有以下途径:

1.  降低热传导率,通过一定的形态结构来实现。

2.  增加热量的产生,通过提高代谢率来实现。

当生物体温低于环境温度时,或有多余的热量需要在短时间内散失掉,无法只依赖热量自发的简单流失实现时,要维持体温的稳定,其途径只有:

蒸发散热,利用水分的蒸发来带走多余的热量。

由此可见,体温高于室温的代价是维持一定形态结构和提高代谢所需的能量消耗,体温低于环境温度的代价是水分的丧失。

对于生物来说,足够的水分比能量更为重要。

1.              生物体的代谢必须要有自由的流动的水分存在,而生物本身贮存水分的能力非常有限,对于大多数生物来说,多余的水分会很快的排泄出体外。而从原核生物到高等人类,都有贮存能量的结构或组织存在,能量的贮存不成问题。

2.              当缺乏水分的时候,代谢本身和代谢废物的排除将明显受阻,这对一切代谢的影响都是一致的包括基础代谢。基础代谢受阻,生物将不能生存。当能量不足时,生物可以利用贮存的能量,或通过降低代谢、改变代谢途径、停止非基础性代谢来节省能量。从沙漠动物的适应可以看到,动物宁愿耐受较高的体温,也要尽量减少水分的散失。

3.              从进化角度来说,生命起源的原始地球,是一个高温的环境,生命就起源于其原始海洋当中。而一般对原始海洋的描述,是一锅稀薄的热汤。即生命起源于一个高温而缺乏食物但不缺水的环境。由于食物来源的不稳定性,生物一般对于能量来源稀少都有很强的耐受能力。在进化的过程中,这一环境条件并未改变,生命也一直保留有这种能力。而生命对于水分的依赖,也一直都没有改变。在生殖方面,虽然陆地动物进化出了体内受精和羊膜发育,在一定程度上摆脱了对外界水分的依赖,但受精和胚胎发育的自体水环境却没有改变。体内受精依然需要在有水分存在的情况下进行,胚胎发育也需要在羊水中进行。在生命由水生到陆生的进化历程中,首要的制约因子是水分而不是能量,在解决了相对干旱环境中的呼吸问题后,才完成了这一进化历程最重要的一步。而无论无脊椎动物还是脊椎动物,其消化道即能量的获取结构,并没有太大的变化,说明动物并不需要为了解决能量获取问题而作出太大的改变。

4.              另外,生命体,无论动物植物微生物,其获取水分的最基本的方式渗透并不需要能量的支持,而对食物的获取,无论通过吞噬还是光学化学合成,都必须要有水分的参与。

5.              有水分的地方,植物这一生产者便可生存,食物链的基础就有了,生态系统就可以建立。而没有水分的地区,即使有能量供给(最基本的——太阳能),植物不能生存,生态系统的建立也无从谈起。

6.              实验证明,在缺乏水分摄入和食物摄入的对比实验中,缺水比缺乏食物的致死性更强。

由此,在水分和能量的权衡中,生命倾向于选择对于保留水分更为有利的体温条件。

高体温的意义

在较高的体温条件下,血液的流动性更强,肌肉的粘滞性下降,神经系统的灵敏度增加,使得动物可以高速运动,反应迅速,对于环境的适应能力增强。

高体温的代价

动物要想维持较高而恒定的体温,必须有完善的体温调节机制和产热散热结构及机能。在水分不是限制因子的条件下,首要的限制因子就是能量。不论是维持这些结构还是运转这些机能,都需要消耗额外的能量。

在食物并不过剩的地球,在动物每天的主要任务就是为了维持生存而不断的寻找食物的状况下,动物不会进化出多余的无用的机能或结构来浪费能量。在由变温冷血到恒温热血的进化过程中,当动物有了多余的能量可以维持比环境高的体温时,在适宜体温的选择中,动物选择体温等于或略高于环境稳定最高温这一温度,即37度体温。

对于极地环境来说,其环境最高温并不是37度,但那里的恒温动物体温依然稳定于37度。对此,个人的看法是,极地并不是恒温动物的起源地。在恒温动物开始出现的中生代时期,地球上的大陆还是一片位于热带和温带地区的泛古大陆。而现存的海洋哺乳动物早已证明是陆地起源的,极地海洋中并无哺乳动物的进化起源。现存于南极和北极圈内的恒温动物,也是在已经进化出恒温后,随着大陆漂移进程逐步进化到适应当地的寒冷环境的。至于其体温为何稳定在37度而不是当地环境最高温,应该也是在进化过程中,有足够的食物维持其37度体温。

而由于酶活性在37度最高而使生物体温在37度的说法,个人认为是因果倒置。

首先,原始海洋中的生命,其酶活性必定不是37度最高,随着动物体温稳定于37度,酶活性最高点也稳定于37度。一些生活在极端环境中的嗜热细菌,其酶活性最高点的温度就明显不是37度,而是与其环境温度一致。生活在冷水海洋中的无脊椎动物和鱼类,其酶活性最适温度也远低于37度。对于生命来说,必须要先生存,才能繁殖和进化。其体内的一切机制,都是在适应环境的基础之上才能进化和改变的。

其次,对于变温动物来说,其酶活性的适宜温度曲线与恒温动物必定不同(个人推测,未查证文献)。由于其体温较大的变动范围,其体内的酶活性适宜温度范围应当比恒温动物广的多,以保证在变动的内环境条件下动物代谢的正常进行。但是,酶活性的适宜温度的广度必定与能量消耗有关,保证其广度,就要消耗更多的能量,或者以降低其活性为代价(个人猜想)。因此,变温动物在生活中也会通过各种适应来减小体温的变动,以使酶的活性更高,这也可能是恒温的进化基础之一,当然这又是一个进化的问题。

最终,在水分与温度的权衡中,恒定高体温优势额诱惑下,动物在进化中最重选择了37度这一体温。



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