既然体温升高有助于提高免疫力,人类为什么不进化出更高的体温?
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。
体温升高的确可以提高免疫反应性
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,感染力随之降低。
流感容易在冬季流行,就是一个很好的例子。
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。
维持高体温,以及通过发烧进一步升高体温,都需要巨大的代价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,体温可以超过43℃,甚至47℃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,甚至可以达到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。