科普花园 您当前所在位置:首页 > 科普花园
为什么人体温度保持在摄氏37度
    时间:2011-3-10     点击率:32161

 


  

  科学家们发现:我们的体温保持在摄氏37度时是完美平衡。一方面它“够热”足以防止真菌感染,另一方面也不那么热,这样我们不需要像恐龙那里吃个不停以维持新陈代谢。一直以来,学者们都很好奇为什么高等哺乳动物的体温相比其它生物高那么多。最可能的原因就是防止真菌感染。体温每升高1℃,被感染的概率降低6%。所以我们需要更高的体温以保证健康。问题多高才合适呢?研究人员建立了一个数学模型,分析对抗真菌和保持体温前提30-40之间的“最经济”体温。答案是36.7℃,这接近于我们的正常体温。

 

 


                    37度是平均值

37只是体温概略的数字,因为身体各部位的温度会略有差别。我们皮肤的温度通常比体内的温度大约低3到4℃,口腔和肛门的温度也不相同,后者的温度一般比前者高1℃。此外,由于活动所产生的器官的新陈代谢与血液流动的变化,也会使体温有所改变。我们发现,肝脏的温度在38℃上下,是人体最热的器官。另外在一天当中,体温还是会稍有变化的,下午的时候会缓慢上升到最高点,一般会比在夜间最低的温度高出将近1度,所以37℃仅是人体全天体温的平均值。
  让我们的体温于大多数情况下保持在正常范围之内的调节机制,是由在我们脑部深处的一个系统所控制,叫做“下视丘”。 如果下视丘的“体温测量报告”说:身体太冷了!皮下密布交织的小血管——微血管就会收缩,这样可以节省热量;假如它认为太温暖了,微血管就会扩张。同时,激素信息前往汗腺,命令汗腺透过皮肤的毛孔分泌水分,也就是汗水。这时,送往脑部的讯号会强烈建议:采取行动改变原来的状态,例如穿上衣服,或把衣服脱掉,目的始终都是要保持固定的体温,当然这就是所谓的“抑制作用”。

                    恒温的进化之谜

  憨态可掬的南极企鹅 哺乳类、鸟类以及其它的温血动物都具有恒定的体温。比如我们知道,寒带的南极企鹅和热带撒哈拉沙漠的骆驼,它们的体温同样是37℃上下。这些迥然不同的动物为什么都不约而同地选择了体温恒定的生活方式?
  鸟类和哺乳类这些恒温动物,具有高新陈代谢率,从体内产生热,它们也具有精巧的冷却机制,可以帮助保持恒定的体温,若要保持恒温,需要复杂的脑子对身体进行精密控制,所以在已知的物种中,只有非常小比例的生物采取这种进化过程。至于为什么这些物种会如此,科学家还没有一个确切的答案,他们所做的解释,都只是一些假说而已。
  一个假说认为,脑在恒温下运作得最好,所以在长期的自然选择中,恒温的动物被选择下来。当然,脑部简单的低等动物,他们所选择的生存方法虽然不同,却是对他们适应自己所处的环境是最有利的。只是对我们而言,恒温是最好的选择。
  某些动物能够保持体温恒定的开始时间,几乎恰好和他们从水生变成陆生的时间相吻合。生存于水底下的生物,相当大的程度上,可以避开外界气候变化的影响。特别是在深水中,周围的温度几乎可以保持不变。反过来,生活于地表上的动物则必须承受一天二十四小时的温度变动;他们会经历夜晚和白天、雨天和晴天、刮风和暴风雨。因此,在地表生活的许多生物已经进化到可以快速随机应变的地步。

                   为何偏偏选择37度?

  其实脑部保持恒温,并不是恒温动物维持恒温性的唯一理由。很显然,温度升高时,化学反应一般会加快,所以让身体变成温度较高的恒温器,在某种程度上可以促进身体的活性。 这当然有一个限度。当过量的热排不出去,而信息又来得太快时,这个系统会瓦解。过去的几百万年中,我们以及其它哺乳类,还有鸟类,似乎都发现了,最适宜我们运作的温度是在37℃左右。
  基本上,哺乳类动物的身体所获得的能量,有70%以上转变成了热。然后这些热又需要发散到四周的环境里去,否则身体会像任何过热的引擎一样,因为过热而停止了正常的运作。
  产热的机制很复杂,这是脑必须监控的另一个复杂过程。静止状态下,脑以及身体内部器官(比如心脏、肺脏和肾脏)所产生的热超过全身产热的2/3,虽然它们本身的质量只占全身不到10%。运动的时候,肌肉所释放出来的热可以增大10倍,超过其它热来源。然而,即使是在这些产热的极端状况下,体温仍然可以保持固定,而且基本的本能反应仍然如常。这要归功于在体内热产量升高的同时,身体能够利用辐射或热传导把热快速的传递到四周环境中。
  不论是辐射或传导,热的流动率大约与温差成正比。室温17℃时,你手上的热流到一根铁棍上的热流动率,是室温27℃时的两倍,因为前者和37℃相差了20度,而后者只相差10度。同样的石头墙壁的房间,在15℃时会让你觉得比在25℃时要冷许多。 根据热传导的机理,有些科学家认为,我们的体温之所以设定在37℃,和我们在20℃的房间中感到舒服的原因一样。当200多万年以前人类刚出现在非洲时,白天的平均温度在25℃以下。在这种气候下,当人类的体温超过35℃时,打猎采集这类活动经由新陈代谢过程所产生的热最容易发散出去。
  人们可以计算出正常活动时身体的产热率,也可以计算出在四周温度稍微高于27℃时,身体把热传递到环人境中的散热率。两种速率全都随体温而改变;这两个速率在温度为37℃时大约相等,也就是身体得到热的速率与散发热的速率相等。由于这一点优势,这个温度就被被我们的祖先选定了。后来,人类穿上了毛皮,又发明了独特的技巧——生火,扩大了温度适应范围,因此能忍受更寒冷的气候。
  然而,对气候的适应,似乎只是我们体温保持在37℃的小部分理由。看看哺乳类和鸟类,这两类动物经历了非常不同的进化史,鸟类和人类在进化过程中经历的气候、环境肯定各有不同。但是鸟类和哺乳动物的体温大多都是恒定的。因此恒温产生的原因恐怕还很复杂。但有一点是肯定的,恒温动物保持恒温,能够让复杂的化学反应固定在最佳的状态,这使得我们和其它动物可以胜任日常生活中的各种复杂活动。
                           (毛天祥 摘编)