温血,为了抵御真菌?

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  鳄鱼不吃东西能活上一年甚至更长时间,而我们不吃东西就活不了多少天,这是为什么?因为我们所摄取的食物能量的大部分都消耗在了让身体产生热量上。那人类为什么要花费巨大的能量将体温保持在37℃呢?
  众说纷纭的温血之谜
  无论天冷还是天热,只要触摸别人的皮肤,你就能感觉到人类温暖的体温。一个人的皮肤如果触摸上去感觉冰凉或者滚烫,那他一定是生病了,因为正常情况下人的体温应该在37℃左右。于是,我们理所当然地认为,37℃是人类正常的体温。但事实上,我们所认为的再正常不过的37℃的体温其实并不正常。要知道,维持较高的体温需要大量的能量,所以包括人类在内的温血动物为维持温血而付出的代价是相当大的。实际上,温血动物并非只是温血,简直可以说是“热血”——鸟类的平均体温达到了40℃,哺乳动物虽然低好几摄氏度,但即使是人类的37℃,也高于地球上任何地区的年平均温度,包括撒哈拉沙漠和亚马孙雨林在内。而为了燃起这把“生物化学之火”,我们进食的频率相当于同样大小身体的蟒蛇的50倍,所消耗的热量是其30倍。
  在自然界,除了鸟类和大多数哺乳动物,其他动物本身并不产生热量,例如蜥蜴就是冷血动物(或者说是变温动物),青蛙也是冷血动物,还有昆虫、蛇、鱼类等,都是冷血物种。当太阳落山后,它们的身体就慢慢地冷了下来;当太阳升起时,它们的身体又渐渐温暖起来。因此,冷血才是大自然中生命的“常态”。
  当然,温血也有很多好处,比如能让身体在寒冷的天气中继续保持活动能力,能给幼崽提供温暖舒适的怀抱,不用晒太阳也能保持体温,等等。可是,动物为了保持温血需要付出很大的代价,一些温血动物一天需要吃掉同等大小爬行动物一个月的食物才能保持恒温。哺乳动物和鸟类身体的热量主要是由内脏器官产生的,如肝脏和大脑,温血动物的这些器官通常比冷血动物更大,它们的细胞燃烧食物的能力大约是冷血动物的5倍,因此能够持续产热,使整个身体始终保持温暖。如此看来,温血是一种极其浪费的机制。相比之下,一些冷血动物进化出了更有效的策略。例如,棱皮龟能够将游泳时产生的热量保存起来,使体温保持在海水温度的10℃以上,与其他海龟相比,它们可以到更冷的海水中去觅食;旗鱼在猎食的时候会选择性地提高眼睛和大脑的热量;甚至一些昆虫如天蛾,也会在需要的时候才产生热量。那么,为什么唯有鸟类和大多数哺乳动物要让体内的“火炉”一刻不停地燃烧呢?
  温血机制是物种进化中的一个有趣现象,也是一个至今未解的自然之谜。关于温血机制的起源理论可谓众说纷纭,莫衷一是。有理论认为,温血机制的进化与耐力有关:哺乳动物和鸟类的有氧代谢能力很强,能长时间地为肌肉提供大量氧气,提供捕猎和搏斗所需能量,因此,是动物对耐力的选择造就了恒温机制。另有理论认为,温血机制的进化源自于小型食肉动物,目的是保持其活跃的捕食生活方式。还有理论认为,温血机制的进化源自大型食草动物,为保证其对氮元素的需求,推动了温血机制的进化。
  温血机制新理论
  关于温血机制的起源,科学家尝试从不同角度寻求答案。最近,美国生物学家阿图洛·卡萨德瓦尔提出了一种新奇理论:真菌或许是人类体温高于其他温血动物的秘密之所在。在过去30年里,卡萨德瓦尔一直致力于研究侵入人体的真菌。
  在我们日常生活中,除非我们要食用某些真菌类食物,除非我们在浴帘上发现了霉菌,除非真菌在我们的脚趾间繁殖滋生起来,我们很少会去关注这些不起眼的小生物。然而,在将近10亿年的时间里,真菌一直都是地球生命故事中的“主角”,它们生活在地球生命栖息地的每一个角落里,生活在几乎每一个物种的身体表面。植物的叶子上、根茎上,以及植物的几乎每一个部位都可能有真菌滋生,两栖动物和爬行动物身上更是容纳了成千上万的真菌病原体。调查发现,一些真菌正在令整个青蛙物种濒临灭绝。甲虫、蚂蚁和白蚁的身体都是真菌的栖息之处,有的真菌甚至还反客为主,夺取这些生物大脑的控制权,令它们做出一些不可思议的可怕事情。可以这么说,真菌无处不在。
  相比之下,真菌无法真正占领的地方只有一个,那就是我们人类的身体。卡萨德瓦尔的研究发现,侵入人体的真菌可谓少之又少,主要包括引起发癣、足癣、金钱癣的几种真菌。此外,还有一种叫做肺囊虫的真菌。肺囊虫常常会令免疫功能较弱的人患上肺炎。不过,在大多数情况下,生活在几乎所有人肺里的肺囊虫是能与我们人类和平共处的。对于引起发癣的真菌,与其说是一种病原体,不如说是偶尔“造访”我们身体的“访客”。另外还有几种真菌,包括假丝酵母菌(亦称念珠菌)、隐球酵母菌、曲霉菌、结节型组织胞浆菌等,它们通常只生活在免疫系统较弱的人体内,虽然也会给人体带来一定的伤害,但并不会进化成为病原体。
  如此看来,在我们免疫系统强大的防御力量面前,真菌简直毫不足道。每天有无数的真菌孢子通过空气传播落在我们的身上,但只要你身体健康,它们就不会对你构成伤害。大多数情况下,你皮肤上的细菌,以及你的免疫系统细胞,会利用一道道生物化学屏障,击败这些外来入侵者。
  温血,为了抵御真菌?
  除了人类,不受真菌控制的还有其他哺乳动物和鸟类。哺乳动物的种类多达4000种,而在已知的150万种真菌中,寄生在哺乳动物身上的只有区区不到500种,而且其中绝大多数都不会引起疾病。相比之下,寄生在人类肚脐中的细菌种类多达几千种。至于鸟类身上是否有真菌寄生,这个问题目前似乎还无人能够回答,但如果你在网上搜索“鸟类真菌病原体”,你会发现搜索结果是“0”。
  哺乳动物和鸟类是仅有的两个大类的温血动物,而两者都拥有对真菌强大有效的抵御力量,那么,这是一种巧合吗?卡萨德瓦尔指出:这种现象并非巧合,一定有某种神奇的力量在起作用。在他看来,这就是我们的堪与热带温度相比的体温,是它阻止了无孔不入的真菌的侵入,而这也正是我们进化为温血动物的根本原因。
  为了证明关于真菌与温血机制关系的理论是正确的,卡萨德瓦尔与其他真菌专家一起,对4000多种真菌的生长温度进行检测,并与鸟类和哺乳动物的体温进行比较。结果显示,大多数真菌在-4℃~30℃时最为活跃,超过30℃,它们就会感觉太热了,只有不到1/3的真菌特种能够在37℃以上存活,只有5%的真菌能在41℃的高温下存活。这就是说,鸟类和哺乳动物的体温超过了大多数真菌能够忍受的温度极限。
  接下来,卡萨德瓦尔又建立了哺乳动物在保证身体正常功能与维持较高体温所付出代价两者之间的最佳体温模式,并与抑制真菌病原体入侵所需的额外温度增加进行比较。结果发现,最佳平衡温度为36.7℃,与人类和其他大多数哺乳动物的正常体温正相吻合。
  卡萨德瓦尔的研究还发现,少数体温偶尔或永久性地低于这个标准的哺乳动物似乎更容易感染真菌。比如,在北美地区,冬眠的蝙蝠被真菌感染白鼻综合症的现象非常普遍。又如,虽然兔子身上的真菌病原体并不多,但它们的睾丸却是一个容易招惹真菌的地方,因为那里的平均温度为35℃,比兔子身体的其他部位的温度要低4℃~5℃。
  我们正在失去对真菌的免疫力
  我们知道,发烧现象是我们的身体为抗击病原体入侵而进化出来的一种保护机制。卡萨德瓦尔指出,同理,生物体拥有较高的体温是生物体在真菌入侵的威胁之下不得已而为之的一种策略。真菌是温血机制进化背后的推动力量。
  无论真菌是否真的推动了温血进化,我们都不得不承认,我们能够成就为今天的人类,其他物种对我们的影响功不可没。人类独特的身体、器官、体温、化学成分等,不仅是在远古地球环境中进化而来的,同时也是在与远古物种的相互作用中进化而来的。
  如果卡萨德瓦尔的理论是正确的,意味着我们将面对更复杂的情况:根据一些研究,到2100年,全球变暖将使世界大部分地区的温度变得与我们的体温一样高。可以想象,随着环境温度的升高,大多数真菌也将加快进化,以适应和耐受更高的温度。所以,全球变暖除了带给我们其他麻烦外,还可能让我们失去对许多真菌的免疫力。
  卡萨德瓦尔指出,最初的征兆已经出现——随着一些原来被认为非病原体的真菌种类正在转化为病原体,在哺乳动物中出现的与真菌感染相关的疾病的发病率正在增多。我们也许应该对寄生在哺乳动物身上的真菌予以更多的关注。
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