Astronoo - 返回首页
X(新窗口) Bluesky(新窗口) Pinterest(新窗口)
中文 English Français Español Português 日本語 Deutsch
最后更新:2023年8月12日

为什么是37摄氏度?

为什么是37摄氏度?

相对稳定且较高的体温有助于维持一定水平的代谢性能和活动能力,即使在环境条件不那么适宜的情况下也是如此。稳态(体温维持)对于细胞、组织和器官的最佳功能至关重要。

为什么我们的身体温度是37°C?

37°C的体温是人类的普遍平均值,不同个体及一天中不同时段会略有差异。这一温度是多种进化与功能因素之间微妙平衡的结果。

功能因子

我们体内发生的许多化学反应都通过酶的作用而加速,酶能降低反应所需的活化能。大多数酶在约37°C的温度下发挥最佳功能,这一温度对应的原子运动水平能够维持大分子的稳定性。因此,这一温度能确保许多代谢反应达到最大反应速率。代谢反应是人体细胞内发生的化学过程,通过执行能量生产、分子合成、细胞修复与更新(维持组织和器官完整性的关键过程)等功能来维持生命。

此外,许多免疫反应(如细胞因子及其他信号分子的释放)在接近37°C的温度下更易进行。这些反应对于协调免疫应答、炎症反应以及不同免疫细胞间的通讯至关重要。白细胞是免疫系统中的关键细胞,负责识别并清除病原体(细菌、病毒及其他微生物)。中性粒细胞、巨噬细胞和淋巴细胞等多种白细胞在体温略微升高时功能最为高效。高温能增强其移动能力、对感染细胞的粘附性以及吞噬(吸收)病原体的能力——这些病原体原本更适应接近正常体温的环境。

因此,为了对抗病原体,身体会发热。此时体温通常升至38-39°C,有时甚至高达40°C。酶是催化生物体内生化反应的蛋白质,其活性与三维结构密切相关,而三维结构对温度等环境条件敏感。约40°C时,包括人类在内的许多生物体内的酶能维持最适催化作用的稳定构象。温度较低时,结构可能过于僵硬,导致酶活性降低;温度较高时,结构可能变性,活性中心紊乱,从而抑制酶活性。正常人体温约为37°C,人类酶已进化至接近此温度时活性最佳。然而,最适温度在40°C,这是因为在发热等生理条件下,该温度既能保证酶功能不受抑制,又能提供一定的安全余量。生物体通过保持这种机动余量维持稳健性,并时常调动自身机能进行防御。

简而言之,36.5°C至37.5°C的体温范围对人体最为关键。我们的身体持续调节体温以维持最佳热平衡状态。

进化因素

现代人类,即智人,起源于非洲,并在此环境中长期演化。物种演化的气候与环境对其适应性和发展具有重要影响。人类37°C的体温可能在非洲人类的演化过程中发挥了作用。热带与亚热带地区通常提供种类丰富的食物,包括水果、蔬菜和蛋白质来源。整体而言,"生命活动"在热带与亚热带温度下运作最佳。因此,37°C的体温有利于这些食物的代谢与消化。体内平衡对细胞、组织和器官的最佳功能至关重要。在非洲演化的早期人类可能受益于一种在炎热环境中促进代谢和免疫效率的体温。此外,清醒时略高的体温有助于提升警觉性和认知功能。换言之,相对稳定且较高的体温有助于维持一定水平的代谢表现和活动能力,即使环境条件不那么宜人。

由于代谢活动,人体会产生大量热量,必须散发这些热量以避免过热。体温需维持在相对狭窄的范围内(36.5°C至37.5°C),以确保化学和生物反应能够最佳进行(即体内平衡现象)。此外,37°C的体温代表了产热与身体散热能力之间的平衡。实际上,环境温度的剧烈变化可能破坏身体各组成部分的结构和功能。但人体会参与这种调节:当环境温度低于体温时,身体散热速度会快于产热速度。此时会激活血管收缩(血管变窄)、肌肉颤抖和立毛(毛发竖立)等机制,以产生并保留体热。当环境温度高于体温时,身体散热速度会慢于预期。此时会激活出汗和血管扩张(血管变宽)等降温机制,以散发多余热量并防止过热。这些体温调节机制是负反馈的典型例子:身体通过根据环境温度调整生理过程,试图将体温维持在最佳水平。

总之,

人类平均体温37°C与非洲或任何其他地区的平均地表温度并无直接关联,主要受生物体内部生理因素影响。然而,37°C这一最佳体温的选择,正如生命世界中的普遍规律,必然是众多复杂且相互关联的因素共同作用的结果。体温的演化很可能源于生理、环境及进化压力的综合作用。此外,自然界遵循能量节约原则(物理学中称为"最小作用量原理"),这种相对较高的体温或许正是能量利用效率最优的选择。

"自然界中发生任何变化时,所需的作用量总是尽可能最小的。" 莫佩尔蒂(1698-1759)

🏠

本类别探索内容

从第零定律到生成式AI:阿西莫夫的法则受到拷问
复杂社会如何诞生与消亡?
面对人工智能的大脑:一个被数据洪流淹没的器官的编年史
AI学会了思考:人工意识会学会存在吗?
未来的执念:当预测塑造生命
下一个冰河时期,世界上哪些地区仍适合居住?
快速进化:21世纪达尔文式的惊人发现
致命失衡:无限小的潜藏力量
演化的伟大过滤器:费米悖论的关键
最后一次冰川冲击:新仙女木期及其对史前社会的影响
向日葵为何朝向太阳?拉格朗日量给出的答案
2026年世界人口:各大洲人口趋势

生物退化:生物多样性的隐藏引擎
生命为何源于失衡,又死于热力学平衡
电磁波谱与视觉:我们的眼睛如何感知地球
自我与非我:身份认同的一种简化物理解读
分子钟:从随机突变到时间测量
最小细胞:不可避免的涌现
白沙脚印:美洲最早的人类足迹
古人类:出现、扩张与灭绝
生育率下降:人口灾难还是自然演化?
自然选择 vs 偶然性:为什么进化不是抽奖?
如果生命起源于地球呢?泛种论理论的一场革命
将颠覆世界的重大分岔:生存还是崩溃?
原始化学:最初的有机分子源自何处?
一氧化碳与二氧化碳:两种气体,两种风险,两种生物机制
自发同步:从物理到生命的普遍现象
时间挑战:如何形象化十亿年?
生命涌现的三个基本要素
为什么90万年前人属差点灭绝?
生命涌现的第一步
影子生物圈
人类中心主义的衰落:当宇宙使我们的重要性相对化
鲎,一种活化石!
地球上生命的起源:泛种论
地球上生命的起源:白烟囱理论
为什么是37摄氏度?
我们在宇宙中孤独吗?科学与推测之间
冰层中的生命痕迹:史前猛犸象的出现
新仙女木期:消灭巨型动物的小冰期
两大冰期:在冰冻地球的海洋中生存
动物截肢后的再生:组织的再生长
生命的极限:墨菲斯托,地狱深渊之虫
太空中发现固体巴基球
人类行走:人科动物双足行走的起源
卡拉博:人类演化的一扇窗口
熵:时间是什么?
从非生命到生命的过渡
复杂性的宏大叙事:从基本粒子到第一批生物
营冢鸟利用火山热
阿尔迪皮特库斯:440万年前的埃塞俄比亚人科动物
自然选择:桦尺蠖
奥陶纪:珊瑚、三叶虫和笔石的时代
液态水,不仅是溶剂,更是化学反应的催化剂
尼安德特人:人类失落的表亲
ASIMO:第一个类人机器人
哪些条件促成了生命的出现?
费米悖论与柏拉图洞穴:我们孤独还是盲目?
水熊虫:挑战生物学法则的坚不可摧的生物
图迈:已知最古老的人科动物之一
生命之树:数十亿灭绝物种与一个共同祖先群体
深渊中的生命:生物的极端适应
蓝藻与氧气危机:一场原始的生态灾难
从物质到生命:生物涌现的模糊边界
世界上最小的青蛙:微型脊椎动物的生理秘密
小冰期的解释
生命之光:月球揭示的生物印记
活光:生物发光的炫目秘密
超越感官,伟大的科学革命
原始汤:地球生命的化学摇篮
世界人口:从十亿人到人口饱和
生态与崩溃:复活节岛的案例
分形:普遍的自组织结构