人体的正常温度为什么刚好是37℃?
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严寒是冬天的标准。当环境温度低于人体温度时,人体放出的热量比产生的热量多,并且会感到寒冷。幸运的是,人体的正常温度并不高,否则冬天不会觉得冷。
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为什么人体的正常温度只有37摄氏度?如果正常体温从1℃上升到38℃,会发生什么。或者当正常体温下降10℃时会发生什么。
这是一个令人大开眼界的问题,因为多少人体体温是长期环境变化和人类共同进化的结果,但这仍然不妨碍我们尽可能从科学的角度来讨论它。
体温是如何确定和保持的?
人体一直通过新陈代谢和运动产生热量,并向环境辐射热量。这两个坐标保持恒定的体温。然而,包括人类在内的温血动物有能力通过大脑的温度中心调节温度,温度中心位于人脑的下丘脑区域。
因此,一个人的平均体温不是由细胞代谢、肌肉运动等决定的。,但自然是事先“设计好”的。
人体温度是37摄氏度?
准确地说,37℃是健康成人在正常温度和中午12点左右休息时口腔的平均温度。这个结果最早是由19世纪德国物理学家卡尔·温德里奇提出的。
1992年,英国国家健康服务局(NHS)重新计算了148人的体温,发现正常人的平均体温约为36.8℃,在36.1℃(97℉)和37.2℃ (99℉)之间*波动。
此外,许多研究还发现,个体差异、年龄差异、躯干不同部位、一天中不同时间以及一些炎症和其他疾病反应可以微调个体体温。
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人体体温与环境的关系?
接下来,回到文章开头提到的问题。
首先,假设人类的正常体温将上升1℃。
对地球来说,因为太阳提供的能量没有改变,生物圈中流动的所有能量都来自生产者的固定太阳能(简言之,生物圈中的所有能量=植物、微生物等的固定太阳能)。)。流经生态系统的这部分能量最终以热量的形式消散,并返回到环境中。
即使人体温度上升,个人的食物摄入量也可能增加(但植物固定的总太阳能保持不变),但个人散发到环境中的热量也会增加。因此,地球的总能量应该保持不变。
对自然来说,“人类”属于食物链的顶端。体温升高意味着细胞内酶反应变得更加强烈(熵增加后,蛋白质等大分子运动变得更加活跃),因此基础代谢似乎确实会改善。这意味着人类需要更多的食物,当然,也需要产生更多的热量(基于相同的人口基数)。
更多人类新陈代谢活动的结果是——是的,你猜对了——全球变暖!
有多暖和?
瑞典隆德大学的研究员塞斯·怀恩斯引用一篇文章作为背景,在2017年7月12日出版的《环境研究通讯杂志》上写道,少生一个孩子平均每年可以减少58.6吨二氧化碳排放。
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根据这一计算,如果人体的基本新陈代谢增加13%,每个人的二氧化碳排放量将增加7.6吨/年,而全球人口(按75亿计算)将净增加570亿吨/年!如此多的二氧化碳带来的温室效应不可低估。请参考温室效应对自然环境的影响。
对人类社会来说,由于增加基本新陈代谢和增加碳排放这两个主要先决条件,人类将*种植更多的粮食作物,或者像塞思·怀恩斯(Seth Wynes)所说的那样增加素食摄入量以减少能量传输链中的能量损失,或者以“计划生育”为代价维持基本能源供应以减少人口。
当然,人类的智慧是无限的,所以不可能自给自足。
第二个假设是人类的正常体温下降了10℃。
假设“如果人类的平均体温下降10℃,在探索人类对环境的适应时,可以理解为环境温度都上升了10℃。下图左侧显示了正常情况下人体对环境温度的容忍度。我们可以想象环境温度上升了10℃。这样的环境温度不再适合人类生存了吗?
来吧,让我们在下一张桌子采访我们的印度同学——如右边的新闻标题所示,在现实世界中,印度的最高温度已经达到50℃,由于高温导致500人死亡。很难想象如果在此基础上气温上升10℃,人类如何能维持正常生活。
综上所述,如果人体平均体温下降10℃,随着全球“相对变暖”的加剧,一些“热死”的高温地区(如40℃高温的上海等)。)将不再适合人类居住。
相比之下,猫的体温比正常人高得多,大约38-39.5℃。因此,根据保守的估计,猫可能会加快它们的入侵并进一步占领地球。
当然,上述问题纯粹是大脑开放,因为人体的温度是与环境相互作用的结果,不会突然上升或下降。
人体体温变化对自身的影响
在调节人体体温时,这个课题也忽略了一个非常重要的问题,那就是,人体体温的变化会对我们产生什么影响?
事实上,基本新陈代谢的变化只是其中的一个方面,一些严肃的相关科学研究已经证实,事实远比我们预期的精彩——
1.体温的上升减少了可以感染人类的真菌的数量?
这是关于“为什么我们需要保持36.8℃的温度”这一主题的少数科学观点之一。一些科学家认为相对较高的体温会使大多数真菌远离我们的身体。
该论文的合著者之一阿图罗·卡萨德瓦尔教授证实,在27℃到40℃之间,温度每上升1℃,6%的真菌就失去了感染宿主的能力。这也是为什么成千上万的真菌可以感染温血动物,如爬行动物和两栖动物,而只有几百种可以威胁人类和其他哺乳动物。
然而,提高体温的明显缺点是,人类需要从更多的食物中获得更多的热量来保持体温。在发表在mBio杂志上的研究中,Arturo Casadevall和Aviv Bergman研究了30℃和40℃之间生物体体温之间的关系,以及抵抗真菌/增加食物需求的综合利弊(见下图)。
(36.8℃的体温会使机体获得最大的好处。如图所示,横轴代表生物体的体温(T),纵轴代表生物体在该温度下抵抗真菌感染所获得的益处和增加食物需求的缺点的综合评价(W(T))。这幅图来自参考文献。3有变化)
与此同时,作者指出,体温升高还会带来其他好处,比如保持身体活跃,这样哺乳动物就能逃脱大型猎人的魔爪。恐龙灭绝后,能够抵抗真菌感染的高体温使哺乳动物成为地球上的优势生物。
然而,围绕这一理论仍有许多争议。首先,真菌感染对人类的影响实际上是未知的。诚然,有些真菌确实具有致病性,但大多数真菌对人体无害,因此哺乳动物是否愿意提高体温来抵抗真菌还有待进一步证实。
此外,如果需要更多的食物来保持体温,温血动物将不得不增加其觅食活动,从而延长其暴露于捕食风险的时间。因此,对生活环境的考虑是提高动物体温带来的好处和坏处不可或缺的一部分。
较低的体温和较长的寿命?
最近更惊人的研究报告显示,低温可以延长寿命。
2006年,美国学者布鲁诺·孔蒂在*学术期刊《科学》上发表了这篇文章。他们在小鼠体温调节中心下丘脑视前区附近的神经细胞中特异性表达了一种称为解偶联蛋白2的蛋白质,这种蛋白质可以通过释放热能的反应引起局部温度升高。体温调节中心会敏感地捕捉这种变化,并错误地认为体温会上升,从而启动体温调节反应来散热。
布鲁诺科蒂等人通过这一原理建立了体温比正常小鼠低0.0.6℃的小鼠模型,最终发现体温低的小鼠平均寿命比正常小鼠长。其中,体温低的雄性小鼠平均比正常雄性小鼠多活89天,而雌性小鼠多活112天。你知道,对于平均寿命只有3年的老鼠来说,100天相当于寿命延长的十分之一,而这种变化仅仅是由温度下降不到1℃引起的。
这一类似相对论的实验结论早在1995年就发表在实验心理学季刊上。本文中,英国基尔大学的约翰·威尔登等人研究了他们在温度变化条件下对1927年至1993年时间的感知。
他们让不同体温的受试者用秒表记录“他们在想什么”100秒。结果表明,主观时间的变化与体温的变化呈负相关,即当体温高于37℃时,受试者往往感觉时间过得更快(主观时间变短)。当体温低于37℃时,情况正好相反(主观时间变长)。研究人员推测,高温可能导致了一些激素的释放,导致神经传导更加兴奋。
参考
1 . http://www . webmd . boots . com/a-to-z-guides/normal-body-temperature
2.http://news.ifeng.com/a/20160521/48815284_0.shtml
3.Aviv Bergman,Arturo Casadevall,2010,哺乳动物吸热最佳限制真菌和代谢成本,mBio第1卷第5期e 002110 doi:10.1128/MBio . 0021109
4.罗伯特。静脉注射?卡萨德瓦尔?A..?2009.?脊椎动物的吸热限制了大多数真菌作为潜在的病原体。?感染。迪斯。?200:1623–1626.1
5.《感受热:体温和主观时间的比率》,[·J。《实验心理学季刊》,B比较与生理心理学,1995,48(2):129-41。
当人体正常体温上升1℃时会发生什么。
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