既然体温升高能提高免疫力,那人类为什么不朝高体温进化?:你可能对进化这个词有所误解,进化是物竞天择,适者生存没错,但也不是想往哪个方向进化,就能往哪个
你可能对进化这个词有所误解,进化是物竞天择,适者生存没错,但也不是想往哪个方向进化,就能往哪个方向进化。要是能这样随心所欲进化,人类早就进化成蝙蝠侠,一抖翅膀满天飞,飞行的同时随便也解决了体温的问题。
体温升高,免疫力增强,也没错。你也可能最近听到太多蝙蝠百毒不侵的故事了。蝙蝠就是个飞行的病毒库,随身携带上百种病毒,从狂犬病毒,到SARS、埃博拉病毒,各个都是让人闻风丧胆的存在,但蝙蝠却能百毒不侵,这就归功于其高体温以及强大的免疫系统。
蝙蝠是地球上唯一能飞的哺乳动物,想要飞起来,那消耗的热量之大,可想而知。蝙蝠飞行时,心率号称可达1000词每分钟,这样高强度的运动使得蝙蝠的体温,日常维持在40度及以上。蝙蝠只所以称为流动的病毒库,而自身不受影响,它高体温下的强大免疫系统可以控制病毒的繁殖,能够在有限的程度和病毒共生。
而我们人类只有在发烧时才能提高体温,发烧相当于最高级别的动员,让免疫系统开组马力,在这期间要么免疫系统把病毒杀掉,要么高烧把自己杀掉。
就像下面的对话一样:
人类:免疫系统,为什么我发高烧了?免疫系统:我提高了你身体的温度,因为病菌无法在高体温下存活很长时间。我:可是我也无法在高烧下,存活很长时间啊。免疫系统:我打赌病菌比你先死,如果赌输了,那么希望下辈子还有机会合作。
你完全可以脑洞大开的想象一下:手越长越好,脚越长越好,头越大越好,屁股越大越好。这到底会进化成一个怎么样的怪胎呢?奇丑无比,身体各个器官都不协调,在自然界完全不可能存活,典型的那种活不过3天的怪胎。
人的体温是由大脑体温调节中枢控制的,是有一个正常范围。正常体温不是一个具体的温度点,而是一个温度范围。正常值范围为:
口腔舌下温度为36.3℃~37.2℃;
直肠温度36.5℃~37.7℃,比口腔温度高0.2℃~0.5℃;
腋下温度36.0℃~37.0℃。
正常体温的标准是根据多数人的数值,并非为个体的绝对数值。每个个体的基础体温是不一样的,因此,相同的温度,对于一个人来说可能是正常的体温不会引起不适,而对另一个人来说可能就是发烧。
在正常体温范围内,的确会出现体温越高,免疫力越强的现象。这是因为,体温越高,就会激活人体内更多的免疫细胞,从而能更好地歼灭入侵的病原微生物,维护身体的健康。
但是如果体内有致热原,就会刺激调节中枢使体温升高。例如感染性疾病、肿瘤和其它炎症性疾病,都可以使人的体温异常升高,也就是常说的发热。体温升高会加速物质代谢,干扰消化系统和神经系统正常的生理功能,引起水分丢失、烦躁不安、食欲下降等症状,有时还会降低机体的抗感染能力。体温超过41 ℃,体温调节中枢就会丧失调节体温的能力;等到体温达到43 ℃,只要几小时病人就会因体温过高而死亡,所以人类不会、也不能朝高体温进化。
人类历经数百万年的时间,从猿人类、原始人类、智人类,一直进化到现代人类。事实上,从人类目前的进化历程来看,我们不仅没有朝着高体温的方向进化,反而每隔十年就下降0.03℃。
高体温,会造成高新陈代谢速度,高能量消耗,高机体器官损耗,结果是,寿命缩短
蝙蝠之所以能够携带众多病毒,其中很大的一个原因就是,24小时都处于“发烧状态”,作为唯一具有飞行能力的哺乳类动物,蝙蝠的新陈代谢速度非常快,这也意味着蝙蝠体内的细胞更新速度很快,细胞更新速度越快,就越容易出错,生物就越容易死亡,但是蝙蝠不一样,它进化出来了DNA损伤修复超能力,保证细胞更新不会出错,这也让蝙蝠具有了超高的寿命,它们拥有不合常理的超长平均寿命——30年,比大小相似的哺乳动物寿命长得多!
而且随着新陈代谢水平的提升,体温也会升高——这就像发烧一样可以缩短疾病的存活时间,增加大多数动物存活的概率。而更高的体温可以激发许多免疫反应,包括产生更多抗体,但是除了蝙蝠以外,所有的生物都不能处于常态发烧阶段,只有蝙蝠可以说永远处于40度发烧状态。因为不具备蝙蝠的DNA损失修复超能力。
人也是如此,人是恒温动物,人体的正常温度大概恒定在36.2~37.3摄氏度之间,如果超出了这个范围人类的免疫系统全开模式也是“发烧”,这是为了用高温消灭多数病原体的应激身体状态。
健全的免疫系统主要有三大功能:防御功能——保护机体不受损害,帮助机体消灭外来的细菌、病毒以及避免发生疾病;稳定清洁功能——不断清除衰老死亡的细胞,保持体内的净化更新;监控功能——及时识别和清除染色体畸变或基因突变的细胞,防止肿瘤和癌变的发生。
人体的免疫系统共有三道防线,第一道就是皮肤,在免疫细胞开始工作之前,绝大多数病原体就难以越过皮肤这道障碍,但是皮肤上开了很多孔,比如眼睛,嘴巴,鼻子,这些地方可以用粘液困住病原体,然后通过纤毛摆动将病原体送出体外,要不然就是富含各种酶,让病原体难以生存,酸碱性的消化液对病原体来说也是很可怕的存在。
然后就是是由吞噬细胞等非特异性免疫细胞组成的,这些免疫细胞并不能特异性的识别入侵机体的外来物,但可以识别异物和本体的区别,然后包裹吞噬异物,释放自身细胞内的消化酶,希望能溶解消灭异物。第二道防线可以帮助我们抵御生活中的大部分细菌。
最后就是特异性免疫。入侵部位不同,参与特异性免疫的细胞和免疫因子也不同。人体的免疫系统一旦全开,人体就会处于常态发烧阶段,而这样对于没有蝙蝠一样的DNA损伤修复超能力的人类来说,是承受不了的。
首先是免疫系统超负荷工作,作战能力下降,身体的自身免疫力就不足以控制细菌病毒的感染了,一些可能或者隐藏的病毒会随机发作。
到时候会引起机体代谢紊乱,抑制功能失调,胃肠功能紊乱,神经功能障碍,心功能不全,脑细胞损伤等等危害,可引发幻觉、抽出,甚至休克。所以免疫系统24小时全开,人体体温达到了42℃及以上,人可能会在数小时之内死亡。
另外就是免疫系统一旦全开,就容易敌我不分,人体将会对许多物质过敏,至是空气,这种情况下人体会在短时间内触发严重的全身性过敏反应,导致过敏性休克,严重时将会死亡。
医学上有一种非常罕见的水过敏症,患者会对水中某些离子有较强的排斥性,皮肤一碰水就会产生疼痛和灼热感,并引发红斑红疹。患者不能游泳不能出汗不能洗澡,
人的进化不是随心所欲的过程,这是一个有选择性的过程,人类在进化过程中所需要克服的也不仅仅是病毒,还有许多其他的事物,所以需要平衡各方面,不可能进化地非常完美,人体的免疫系统其实已经非常强大。
既然体温升高能提高免疫力,那人类为什么不朝高体温进化?我们知道一些细菌病毒等病原体都有着自己的适应条件,高温环境、强紫外线环境以及人类的消毒物品等对它们都有一定的抑制作用。那么有人可能就会想,为什么人类不进化出高体温,这样就可以自然的免疫所有病毒了?
这个问题其实很有意思,我们一点点来思考一下。首先说生物进化论,在很多人的理解中生物的进化是有方向的,就是朝着“十全十美”的方向进化,也就是从人到神的一个过程。但实际上并非如此,生物进化的前提是有基因突变或者变异,这些变异的基因表达出不同的性状。而在自然的环境中,某种性状更利于存活,因此就被自然所选择下来。
例如长颈鹿脖子为什么那么长?从进化论的角度来考虑,因为基因突变先出现了脖子长的群体,而自然环境的变化食物大量减少,只会脖子长的个体才能吃到更高处的食物,而脖子短的食物不够就被饿死了,因此长久以往脖子长的长颈鹿基因遗传下来。还有一种错误的理解方式,就是拉马克的用进废退学说,他认为长颈鹿的长脖子是因为用的多。
从上边也可以看出来进化的过程实际上是适应环境的过程,那么我们为什么没有进化出高温体制来进行阻杀病原体?这还要从几个方面来考虑,首先是我们现在的免疫系统是否是不堪一击?这个问题大家都很清楚,人类的免疫系统足够强大,其实可以应对很多的细菌和病毒入侵,方式就是通过发高烧。并且我们并非时时刻刻都有病毒入侵的,如果一直处于高温状态并不合理。
身体温度并非是想提高就能提高的,需要细胞提升新陈代谢的速度,而这个速度的提高一般就意味着寿命的变短,因为细胞分裂复制的次数是固定的,新陈代谢越快消耗越大,我们的寿命会变短的。在人类的进化过程中身体已经找到应对病原体的方法了,那就是免疫系统。我们在进化的同时,实际上病毒也在不断的进化。你想着把体温提升到40摄氏度,那么病毒最终就可能进化到适应这样的温度。
用高温来抑制病毒在自然界中有一个最典型的例子,那就是蝙蝠,这是翼手目动物的统称,大约共包含1200种,它们也是哺乳动物下仅次于啮齿目的第二大类群。也是唯一具备飞行能力的哺乳动物,实际上正是需要飞行,同时体型较小散热较快,因此蝙蝠需要有超高的新陈代谢速度,蝙蝠的心脏每分钟可以跳1000下,正常体温可以达到40摄氏度,这些都是为了飞行能力。
而恰巧这样的高温体制也让蝙蝠成为了大多数病毒的自然宿主,什么是自然宿主?这就意味着宿主是可以和病毒共生的,蝙蝠的寿命最高可以达到30年,这在它们那个重量级的绝对是超高寿命。科学家在数百种蝙蝠身上共发现了大约4100多种病毒,现在的新冠病毒的源头大概率是蝙蝠。而其他一些常见的如埃博拉病毒、马尔堡病毒、SARS病毒等等都来源于蝙蝠。
每种生物都有自己应对自然的办法,都不是十全十美的,并非是缺什么就会进化出什么?那岂不是比神仙还厉害了?
文/杜若,图片来源网络侵删。
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既然体温升高能提高免疫力,那人类为什么不朝高体温进化?这是个好问题,随着体温的升高,使侵入身体病毒数量死亡的概率也会随之提升,这就是通常为何我们生病会发烧的原因。那么既然体温高能够抑制或者杀死更多的病毒,为何我们人类不进化为体温更高的情形呢?
原因就出在生存成本上。地球上的任何生物,在长期的进化过程中,为了适应自然环境的变化,自身基因都在发生着变异,这种变异是没有方向性的,当适合环境的变化、有利于提高种群数量的突变则是有利突变,会在自然选择进程中更好地被保留下来;而不利于环境的变化的突变,则适应环境变化的能力会明显下降,在自然选择中会逐渐被淘汰,这就是我们常说的“特竞天择、适者生存”的道理。
在生物进化时,还有一个方面需要考虑,那就是突变带来的生存成本问题,即所有的有利突变,在符合适应自然变化的同时,必须需要以更小的生存代价来换取最高的生存资源。有的突变虽然有利于适应自然,但对食物的获取、能量的获得、新陈代谢的速度等如果不利于机体健康或者加重了维持机体健康所承载的资源负担,那也是不可持续的。
体温调节机制就属于这个生存成本优化的进化问题。当体温升高以后,虽然能够杀死的病毒、细菌、真菌等的数量,但同时也会带来消耗能量的大幅提升,需要更多地来获取各种食物、水、矿物质等来保障机体的正常运转,同时也需要更加有效的体温恒定机制来避免体内热量的无效散失,这无疑加大了自身生存的负担和代价。
另外,当体温继续升高之后,体内大量的有益细菌也会因为体内环境的不适应,而大批量死亡,反而不利于身体健康。通过长期的进化,所有恒温动物的体温,都处在36-42摄氏度这个区间之内,而人体的恒定温度则保持在37摄氏度左右,在这个温度之下,绝大多数的入侵病毒是不能够生存的,也就是说,对于人体的37摄氏度,是一个最优化的生存成本温度。
此外,人体还有着复杂有效的免疫系统,包括皮肤、黏膜组织、吞噬细胞、淋巴系统等等,对侵入的病毒和细菌有着强大的干扰和抵抗机制,因此更不需要以提高体温这种高成本的方式来对付病毒的入侵了。
这种观点其实是对进化论的误解,认为进化总是会朝着“无敌”的方向进行,会朝着“完美”的方向进行,某种意义上也是“用进废退”的观点。
什么是用进废退?举个通俗的例子,有人经常这样说“人类一直做振臂飞翔的动作,最终就会像鸟一样飞起来”,这就是用进废退的直接表现。其实这是不可能的!不然的话,人类早就是无敌的存在了。
进化,是基于两点发生的:基因突变,自然选择。而基因突变是非常随机的行为,我们无法控制也无法预测人类基因到底如何突变。但无论如何突变,最终都要生活在大自然环境中,而这时自然选择就发挥作用了,会选择更适应环境的基因突变保留下来,而不能适应环境的基因突变就会被淘汰,这是自然选择的结果。
再举个例子,长颈鹿为何脖子很长?不是因为长颈鹿经常伸脖子试图吃高处的树叶,而是长颈鹿在基因突变的过程中出现了脖子长的长颈鹿,也有脖子相对较短的长颈鹿,而脖子短的在自然选择过程中被淘汰了,最终只剩下脖子长的长颈鹿!
或许在遥远未来,人类在基因突变过程中会出现高体温的人类,而如果高体温人群更适应环境,相对低体温人群不太适应环境,低体温人群自然会被淘汰。
但我们考虑问题不能仅仅从一方面去考虑,高体温确实能更好地杀死病毒(提高免疫力并不严谨),但也仅此而已,但高体温的负面效应更多,比如意味着人类必须需要更多的能量来维持高体温,这对于人类生存并不利!
说白了,进化,并不是我们想怎样就怎样,进化是非常随机的选择,我们无法预测,需要大自然的力量来选择!
谢邀!
任何一种得以长期生存的生物,都会基于自身的生物学特征实现对环境最大程度的适应。
俗话说,有一利必有一弊。
适应,本质将就是利与弊的平衡。
生物的体温也是一种“利益最大化”的适应。
本问题涉及的体温与免疫反应性(国内通常称免疫力)也同样不例外。
这一点获得了越来越多证据的支持。
发烧,是动物对付微生物感染的一种生理性反应。
研究发现,发烧造成的核心体温(深部体温)1°C至4°C的升高,可以大大提高遭遇感染时的存活率;相反,如果使用退烧药来硬性退烧,反而增加死亡危险。
比如,在流感感染者的研究发现,使用退烧药降低体温,可以导致流感人群死亡率增加5%,并增加重症住院的比例。
动物实验也有类似发现。
比如,对感染牛瘟病毒的兔子使用阿司匹林退热,死亡率达到70%。而任由其自然发烧组死亡率只有16%。
研究还发现,不止是温血动物在遭遇感染时可以通过体内神经内分泌调节来启动发烧这种战时动员机制升高体温,即使是冷血动物,也观察到在遭遇感染时会通过行为改变——晒太阳——来寻求升高体温,哪怕这种行为可能会极大地增加被猎食的风险也在所不惜。
至于升高体温的保护机制,目前认为有两种:
一种是调动免疫系统的反应性。这一点已经得到大量实验的证明。
另一种是,发烧可以直接抵御病原体的入侵。
道理很简单,病原体也是生物,它们也有其自身的最佳适应环境。
就温度来说,微生物普遍喜冷恶热,在相对高温环境更不活跃,感染力随之可能降低。
恒温动物不惜代价维持高体温的一个“动机”(提高适应性)就是降低被微生物寄生和感染的风险。
这一点在防止真菌方面最为突出。
随便检查一种爬行类动物的身上都会有无以数计的真菌存在或者感染。而恒温动物身体上携带或感染的真菌就少得多得多。
而当从原本就高的恒温进一步发烧时,会进一步增强抵御感染的能力。
比如,研究发现,40-41°C的高温,会降低脊髓灰质炎病毒在哺乳动物细胞内复制速率200倍以上。
世界上没有免费的早、午、晚餐。
恒温动物维持高体温本身就需要付出极高的代价。
这种代价之一,就是需要消耗大量的热量,也就意味着需要摄取大量的能量物质。
除了近现代科学技术高度发达下的人类外,不管是什么动物要获取维持生命活动——其中对恒温动物来说,最主要的就是维持核心体温稳定——所需要的食物都不是容易事。
所谓“鸟为食亡”,说的就是这事,为了获取能量物质,甚至可以不惜牺牲生命。
如果需要发烧进一步主动升高体温,则需要进一步大幅度增加能量消耗作为代价。
比如,恒温动物体温每升高1°C,新陈代谢率就会提高10%~12.5%。
假设一种动物,在目前体温基础上,再升高1°C,那么,整个生命期间代谢率都要提高10%~12.5%,这是何等沉重的代价。
再者,体温也不是越高越好。
研究已经证实,超过42℃的温度对人类就会造成伤害,被称为伤害性高温。
如果你想验证,非常简单,把手泡在42℃水中,时间长了就会感到疼痛;低于42℃,就不会疼痛。
科学家已经从分子机制上证明了这一点,即42℃是所谓辣椒素受体(TRPV1)的感受温度,而只有伤害性感觉神经上才分布有TRPV1受体。
另一方面,人发烧时的最高体温也存在“天花板”效应,这个天花板就是42℃。
当体温失去调节后,比如热射病,体温升高才会超过42℃,才会造成伤害甚至死亡。
因此,生物适应环境的一个最基本原则就是高效和节省。
就人体基础状态和发烧所能达到的体温来说,“恰好就好”,而不是越好越高。
恒温动物维持高体温另一个动机是可以最大限度提高能量利用效率。
这一点,在需要连续高能量消耗的鸟类体现的淋漓尽致。这也是鸟类体温普遍高于其他动物,在长距离飞行时,体温可以达到和超过43℃的原因。
目前记录到的鸟类最高体温是一只白冠麻雀的47.7℃
和一只蓝胸鹑的47.0℃。
即使是不会飞的土鸡,体温也常年在38℃以上,甚至可以高达43℃以上。
据说,打鸡血就是因为上海医生俞昌时在1950年代偶尔发现鸡肛门内体温可以高达43℃,认为鸡可能具有更高的生命活性,打鸡血就可以激发人的生命活性。
对于人类,没有鸟类连续飞行那么高的能量消耗要需求,体温也不需要比目前的更高。
蝙蝠体温高并不是为了抵抗疾病,它是为了飞行,蝙蝠是哺乳纲唯一会飞行的动物,飞行需要高的耗氧量,高水平的新陈代谢,紧跟着就是高速的心跳与呼吸频率。而人类不需要飞行,不需要高的新陈代谢频率。鸟类也是这样的,只不过蝙蝠是哺乳纲动物,与人类亲缘关系相对鸟纲更近一些。
从长期来看,人类在向降低新陈代谢速率的方向演化,所以人类平均体温呈微量下跌趋势。
虽然人体体温升高能够抑制病菌,但人类并没有向高体温进化的趋势。人类体温不没有升高,反而有所降低。人类身体温度保持在37℃的原因是体内的平衡机制。身体不断积极地寻求保持在环境中运行的生命过程,以维持生命极其复杂的化学和生物学,并拒绝接触细菌。这使人体器官和化学过程保持稳定运行。 新的研究表明,人类生理学所追求的理想温度可能已经偏离了37℃。
事实上,自19世纪以来,人的平均体温每十年稳定下降0.02℃。因此,对于那些出生在21世纪早期的人来说,平均体温比19世纪早期的人降低约为0.58℃。对于女性来说,这一差距约为0.32℃。 得出的结论是,随着时间的推移,人类已经改变了他们的生理功能,部分原因是体温降低。
2017年英国的一项研究对35000名受试者进行了测试,测试温度约为250000次,结果显示平均温度从37℃下降到36.6℃。 研究人员承认,他们还不太清楚这种非常缓慢的降温会如何影响人类健康或寿命。然而,这一趋势在一个更大的模式中扮演着重要的角色:现代人不像我们的祖先在孩童时代那样容易受到感染。
幽门螺杆菌这种细菌寄生在人的胃里。虽然通常无害,但它也能引起食道、胃和肠道溃疡。然而,目前螺杆菌感染的趋势显示出稳步下降。在19世纪,人们不断受到疟疾、创伤、肺结核、牙齿感染和痢疾的侵袭,而且在很大程度上是连续不断的。这将导致在人类的平均寿命中发生许多炎症过程。这反过来导致细胞因子或炎性细胞信号分子水平更高。这些导致新陈代谢速度加快,使身体发烧。另一方面,传染病在今天的疾病谱中只占很小的一部分。干净饮用水的进步,加上免疫和抗生素,使得许多这类传染病得到了控制。这将不可避免地导致几十年来人体功能的重大变化。
另一个因素是现代人能够获得有效的温度调节设备,如风扇、空调等。人类不再需要花太多精力来保持体温平衡。在美国,他们的房子里总是21.1℃。 然而,这并不适用于地球上的大多数人。根据人们居住的地方,健康身体的正常体温可能会有很大范围。例如,根据2008年的研究,巴基斯坦人的平均体温仍然在37℃左右。另一方面,体温上升和身体机能之间没有明显的联系。 体温下降可能会改变微生物的生活方式,但是目前还没有关于这个问题的数据。
在宏观的人类尺度上,健康状况的变化只能通过体温的剧烈变化来显示,如发烧或体温过低。 不可否认的是,随着医学继续寻找新的和更好的方法来控制炎症和传染病,随着寿命的延长,平均体温可能会持续下降。体温为“炎症状态的标志”,如果你能测量一个人群的温度,你也许能预测他们的预期寿命。有一天,预期寿命和体温都可能稳定下来,并在未来保持一致。
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