[科普中國]-人類正常體溫升高1℃會怎樣？

嚴(yán)寒是冬天的標(biāo)配。當(dāng)環(huán)境溫度相比于人體溫度比較低時，人體放出的熱量比產(chǎn)生的熱量要多，就會感到寒冷。幸好人體正常溫度沒有更高，否則冬天豈不是會感覺更冷。

圖片來源：Veer圖庫

人體的正常溫度為什么剛好是37℃？如果正常體溫都升高1℃到38℃會怎樣？或者人體正常體溫都下降10℃又會怎樣？

這是一個開腦洞的問題，因為人的體溫是多少是長期的環(huán)境變化與人類共進(jìn)化的結(jié)果，但這仍然不妨礙我們盡量從科學(xué)的角度探討一下。

人的體溫是怎么決定和維持的？

人體無時無刻不在代謝產(chǎn)熱，運動產(chǎn)熱，并向環(huán)境中散熱，二者協(xié)調(diào)維持體溫的恒定。但包括人在內(nèi)的恒溫動物都有通過大腦體溫中樞調(diào)節(jié)溫度的能力，這個體溫中樞位于人腦部的下丘腦區(qū)域。

因此，一個人的平均體溫是多少，并不由細(xì)胞代謝、肌肉運動等決定，而是事先被自然“設(shè)計”好的。

人的體溫是37℃？

準(zhǔn)確地說，37℃是健康成年人在中午12時左右常溫靜息狀態(tài)下口腔內(nèi)的平均溫度，這個結(jié)果由19世紀(jì)的德國物理學(xué)家Carl Wunderlich首先提出。

1992年，英國國家醫(yī)療服務(wù)體系（NHS）針對148人的體溫情況重新進(jìn)行了統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)，正常人的平均體溫約為36.8****℃，并在36.1℃(97℉) 至37.2℃ (99℉)之間自由波動。

此外，許多研究也都發(fā)現(xiàn)，人的個體差異、年齡差異、軀干的不同部位、一天的不同時間及一些炎癥等疾病反應(yīng)等都會對個體溫度產(chǎn)生微調(diào)。

圖片來源：Veer圖庫

人類的體溫與環(huán)境的關(guān)系？

下面，回到文章開頭提到的問題。

首先假設(shè)：人類的正常體溫都上升1℃。

**對地球而言，**因為太陽提供的能量未變，而生物圈里流動的所有能量都來自生產(chǎn)者固定的太陽能（簡單來說，生物圈所有能量=植物、微生物等固定的太陽能）。這部分流經(jīng)生態(tài)系統(tǒng)的能量最終以熱的形式消散，回歸到環(huán)境中。

即使人類體溫升高，個體攝入的食物可能會增加（但植物固定的總太陽能仍不變），但他消散到環(huán)境中的熱也增加了。因此對地球來說總能量應(yīng)沒有改變。

對自然界而言，“人”這個物種是屬于食物鏈頂層的。體溫升高意味著細(xì)胞內(nèi)酶促反應(yīng)變得更加劇烈（熵增加后蛋白等大分子運動更加活躍），這樣看來基礎(chǔ)代謝確實會有所提高。這意味著人類需要索取更多的食物，當(dāng)然同時也產(chǎn)生更多熱量（在人口基數(shù)不變的基礎(chǔ)上）。

而更多的人類代謝活動導(dǎo)致的結(jié)果是——是的，就是你猜的那樣——全球變暖！

到底多暖呢？

引用一篇文章作為背景，瑞典隆德大學(xué)的研究人員Seth Wynes在2017年7月12日《環(huán)境研究通訊》期刊上發(fā)文表示，少生一個孩子平均每年可以減少58.6噸的二氧化碳排放。

圖片來源：Veer圖庫

如此計算，如果人體基礎(chǔ)代謝增加13%，每個人的二氧化碳排放就會增加7.6噸/年，而全球人口（以75億計算）的二氧化碳排放則凈增加570億噸/年！如此多的二氧化碳帶來的溫室效應(yīng)不可小覷，具體請參照溫室效應(yīng)對自然環(huán)境產(chǎn)生的影響。

對于人類社會而言，因為有了基礎(chǔ)代謝增加和碳排放量增加這兩個大前提，人類將被迫種植更多的糧食作物，或如Seth Wynes所說增加素食的攝入以減少能量傳遞鏈中能量的流失，或以“計劃生育”減少人口為代價保持基本的能量供給。

當(dāng)然，人類的智慧是無窮的，做到自給自足估計不在話下。

其次假設(shè)：人類的正常體溫都下降10℃。

對于“如果人類平均體溫都下降10℃”的假設(shè)，在探究人類對于環(huán)境的適應(yīng)時，可以理解為環(huán)境溫度都上升了10℃。下面左圖是人體在正常情況下對環(huán)境溫度的耐受程度，我們可以想象環(huán)境溫度升高了10℃的情況。這樣的環(huán)境溫度是不是已經(jīng)不適合人類生存了呢？

來，讓我們采訪一下鄰桌的印度同學(xué)——如右圖新聞標(biāo)題，在現(xiàn)實世界中印度的最高氣溫已經(jīng)達(dá)到50℃，以致500人因高溫死亡；如果在此基礎(chǔ)上再升高10℃的話，難以想象人類如何維持正常生活。

綜上所述，如果人類平均體溫都下降10℃，隨著全球“相對變暖”加劇，部分“熱死人”的高溫地區(qū)（如40℃高溫的上海等）的確將徹底不再適合人類居住。

相比之下，喵星人的體溫倒是比正常人體還高出不少，約為38-39.5℃。因此據(jù)保守估計喵星人屆時很可能會加大入侵力度，進(jìn)一步占領(lǐng)地球。

當(dāng)然，以上問題純屬開腦洞，因為人體的溫度是與環(huán)境互相作用的結(jié)果，不可能突然升高或降低。

人類體溫變化對自身的影響

在人類體溫的調(diào)控中，題主還忽略了一個很重要的問題，就是人的體溫變化會對我們自身產(chǎn)生什么影響？

其實基礎(chǔ)代謝的變化只是其中一個方面，而一些正經(jīng)的相關(guān)科學(xué)研究證實，真相遠(yuǎn)比我們想象的更加精彩——

1. 體溫升高，能夠感染人類的真菌減少？

這是圍繞“關(guān)于為何我們需要維持36.8℃的體溫”話題為數(shù)不多的科研見解之一。有科學(xué)家認(rèn)為，相對較高的體溫可以使大多數(shù)真菌對我們的身體望而卻步。

論文的共同作者之一，Arturo Casadevall 教授的研究證實，在27℃到 40℃之間，溫度每升高1℃，就有6%的真菌失去了感染宿主的能力。這也是為什么有上萬種真菌可以感染爬行動物和兩棲動物等變溫動物,而能夠威脅人類和其他哺乳動物的卻只有區(qū)區(qū)數(shù)百種。

然而，**提高體溫帶來的顯而易見的弊端就是，人類需要從更多的食物中獲取熱量來維持體溫。**在這項發(fā)表于《mBio》期刊的研究中，Arturo Casadevall 與Aviv Bergman研究了處在30℃到40℃之間的生物的體溫與抵抗真菌/食物需求量增加綜合利弊之間的關(guān)系（如下圖）。

（36.8℃的體溫會使得生物獲取最大益處。如圖，橫軸表示生物的體溫(T)，縱軸表示處于該溫度的生物從抵抗真菌感染中獲得的益處和承擔(dān)食物需求量增加的弊端的綜合評價（W(T)）。圖片來自參考文獻(xiàn)3，有改動）

作者同時提出，升高的體溫還會帶來其他的益處，比如保持身體的活動性，使得哺乳動物能夠從大型捕獵者的爪下逃生。在恐龍滅絕之后，能夠抵御真菌感染的高體溫使得哺乳動物成為地球上的主導(dǎo)生物。

然而，目前圍繞該理論還存有許多爭議。首先，真菌感染人類的影響其實是個未知數(shù)。誠然某些真菌確實具有致病性，但大部分真菌都是對人體無害的，所以哺乳動物是否真的僅是為了抵抗真菌而不惜提高體溫還有待進(jìn)一步考證。

另外，如果需要更多的食物來維持體溫，恒溫動物就不得不增加覓食活動，從而延長了暴露在被捕食危險下的時間。因此，對于動物提高體溫帶來的益處和弊端，生存環(huán)境的考量是不可或缺的部分。

體溫降低，壽命延長？

近來更驚人的研究報道顯示，低體溫可以延年益壽。

2006年美國學(xué)者Bruno Conti在學(xué)術(shù)界頂級期刊“Science”上發(fā)表了此文。他們在小鼠體溫調(diào)節(jié)中樞下丘腦視前區(qū)附近的神經(jīng)細(xì)胞特異地表達(dá)一種叫做uncoupling protein 2的蛋白，這種蛋白可以通過釋放熱能的反應(yīng)引起局部溫度升高。體溫調(diào)節(jié)中樞會敏感的捕捉到這一變化，而錯誤的認(rèn)為體溫升高，從而啟動體溫調(diào)節(jié)反應(yīng)進(jìn)行散熱。

Bruno Conti等人通過這一原理建立了比正常小鼠體溫低0.3-0.6℃的小鼠模型，最終發(fā)現(xiàn)體溫低的小鼠平均壽命比正常長。其中體溫低的雄性小鼠比正常的雄性小鼠平均壽命長89天，雌性則長112天。要知道對于平均壽命只有2-3年的小鼠，這100天相當(dāng)于延長了壽命的十分之一，而引起這項變化的僅僅是體溫降低了不到1℃。

這項如相對論一樣的實驗結(jié)論早在1995年就發(fā)表在《實驗心理學(xué)季刊》中。文中英國基爾大學(xué)的John Wearden等人在1927-1993年間，針對隨人在體溫發(fā)生變化的條件下對時間的感知能力進(jìn)行了研究。

他們讓處于不同體溫狀態(tài)的受試者用按秒表的方式記錄“他們認(rèn)為的”100秒時間，結(jié)果發(fā)現(xiàn)主觀時間的變化與體溫變化負(fù)相關(guān)，即當(dāng)體溫高于37℃時，受試者常感覺到的時間流逝變快（主觀時間變短）；體溫低于37℃時，則反之（主觀時間變長）。研究人員推測，很可能是高溫造成了某些激素的釋放，導(dǎo)致神經(jīng)轉(zhuǎn)導(dǎo)更加興奮。

參考文獻(xiàn)

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, Mammalian Endothermy Optimally Restricts Fungi and Metabolic Costs, mBio vol. 1 no. 5 e00212-10 doi: 10.1128/mBio.00212-109

4. Robert V. A., Casadevall A.. 2009. Vertebrate endothermy restricts most fungi as potential pathogens. J. Infect. Dis. 200:1623–1626.1

5.Wearden J H, Penton-Voak I S. Feeling the heat: body temperature and the rate of subjective time, revisited[J]. Quarterly Journal of Experimental Psychology B Comparative & Physiological Psychology, 1995, 48(2):129-41.