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第十一章 体内平衡 发烧是你的身体在自救（第1页）

第十一章体内平衡：发烧是你的身体在自救

“生命是一场无休止的化学反应。”

——史蒂夫·琼斯（SteveJones）

我们大多数人从未思考过表面定律，但它能解释跟你有关的许多事情。定律简单地指出，随着物体体积的增大，其相对表面积减小。以气球为例。当气球没充气的时候，它主要是橡胶，内部只有少量的空气。但如果把它吹胀，它基本上就变成相对少量的橡胶包裹着空气。你把气球吹得越大，它的内部就越占主导地位。

热量是从表面流失的，故此，表面积相对于体积越大，你就越是难以保持温度。这意味着，小动物产生热量[1]必然会比大动物更快。因此，它们必须采用完全不同的生活方式。大象的心脏每分钟只跳动30次，人的心脏每分钟跳动60次，牛的心脏每分钟跳动50~80次，而老鼠的心脏每分钟跳动600次，一秒跳动10次。每一天，只为了维持生命，老鼠就必须吃掉大致相当于自身体重50%的东西。相比之下，我们人类只需要吃掉约体重2%的食物来满足能量需求。动物有一个奇怪的共同点[2]，那就是它们一辈子心跳的次数基本一致。尽管心率存在巨大差异，但几乎所有哺乳动物的平均寿命都在8亿次心跳左右。人类是个例外。我们25岁时心跳就超过8亿次，之后还能再持续跳动50年，大约16亿次。很容易将这种非凡的活力归因于我们天生具备某种优势，但事实上，我们只不过是在过去10或12代人才偏离了标准的哺乳动物模式（多亏了预期寿命的提高）。在历史上的大部分时间，一辈子8亿次心跳差不多同样是人类的平均水平。

如果我们选择冷血，便能极大地减少能量需求。典型的哺乳动物，一天消耗的能量是典型爬行动物的30倍[3]，这就是说，鳄鱼一个月所需的食物量，只够我们一天所需。而我们从中获得了早晨从**一跃而起的能力（而不是趴在岩石上晒太阳，让阳光温暖我们），以及在晚上和寒冷天气里，整体而言比爬行动物更有活力、反应更快。

对生存环境的温度，我们的宽容范围极窄。虽然我们的体温在白天略有变化（早晨最低，下午或傍晚最高），但始终会保持在36~38℃这样一个狭窄范围内。稍微偏离上一两摄氏度[4]，都将带来很多麻烦。仅仅比正常温度低2℃，或者比正常温度高4℃，就会让大脑陷入危机，迅速导致不可逆转的损伤甚或死亡。为了避免灾难，大脑有一个可靠的控制中心——下丘脑，它告诉身体通过流汗来降温，通过颤抖来取暖，并将血液从皮肤转移到更脆弱的器官。

用这样的方法来处理如此关键的问题，似乎并不怎么成熟靠谱，但身体做得非常好。英国学者史蒂夫·琼斯引述过一项著名实验，一名受试者在跑步机上跑马拉松，同时室温逐渐从-45℃提高到55℃——这大致是人类对低温和高温的耐受极限。虽说受试者费了很大工夫，而且温度变化范围很大，但在运动过程中，他的核心体温偏离还不到1℃。

这一实验在很大程度上让人回想起[5]200多年前内科医生查尔斯·布拉格登（CharlesBlagden）为伦敦皇家学会所进行的一系列实验。布拉格登建造了一间加热室（基本上相当于一口能装得下人的烤箱），他和愿意尝试的同事们可以站进去，直到忍耐的极限。布拉格登设法在92。2℃的温度下坚持了10分钟。他的朋友植物学家约瑟夫·班克斯（JosephBanks）刚跟詹姆斯·库克（JamesCook）船长环游世界回来，不久成为英国皇家学会的会长。班克斯设法挺到了98。9℃，但只坚持了3分钟。“为了证明温度计显示的热度没有谬误，”布拉格登记录道，“我们把一些鸡蛋和一块牛排放在锡架上，摆在标准温度计旁……过了大约20分钟，我们拿出鸡蛋，烤得很硬；过了47分钟，牛排不仅熟了，而且几乎全干。”研究人员还测量了他们测试前后尿液的温度，结果发现，尽管加热室的温度很高，尿液的温度却没有变化。此外，布拉格登还推断出，汗水在冷却身体上发挥着核心作用——这是他最重要的洞见，实际上也是他对科学知识唯一持久的贡献。

我们都知道，在发烧的情况下，人的体温偶尔会高于正常水平。奇怪的是，没有人知道为什么会这样[6]——发烧到底是一种旨在杀死入侵病原体的内置防御机制，还是仅仅是身体努力抵抗感染的副产品。这个问题很重要，因为如果发烧是一种防御机制，那么任何抑制或消除它的努力都可能导致反作用。让发烧顺其自然（当然，必须是在一定范围内）有可能是最明智的做法。体温仅升高1℃左右[7]，病毒的复制速度就会降低至此前的1200——体温小幅上升，人对抗病毒的自卫能力就有了惊人的提高。问题是，我们并不完全明白发烧是怎么回事。艾奥瓦大学教授马克·S。布隆伯格（MarkS。Blumberg）说：“如果说，发烧是对感染的一种古老反应，人们会认为，要判断它通过什么样的机制为主人带来益处，是很容易的。事实上，这很难。”

如果只要把体温升高1℃~2℃，就能极大地帮助身体抵御入侵的微生物，那为什么不永久性地升高体温呢？答案是它太贵了。只把体温提高2℃，我们对能量的需求就将上升20%。我们现在的问题，是效用和成本之间的理性权衡，在大多数情况下，哪怕是正常体温，也能不错地抵挡微生物了。只需要看看人死以后，微生物多快会蜂拥而来将你吞噬就能明白。这是因为，没有了生命的身体，降到了“快来吃啊”的美味温度，就像放在阳台上冷却的烤饼。

顺便提一句，有一种看法说，我们的大部分热量是通过[8]头顶流失的，这似乎是个神话。头顶只占你身体表面积的2%，而且，对大多数人来说，头发能很好地隔热，所以头顶永远无法成为出色的散热器。反过来说，如果你在大冷天里置身室外，头部是你身体中唯一暴露在外的部分，那么，它将在热量损失中发挥不成比例的重大作用，所以，还是好好听你妈妈的建议吧，把帽子戴上。

维持体内平衡叫作内环境稳定（homeostasis）。创造这个词的是[9]哈佛大学生理学家沃尔特·布拉德福德·坎农（WalterBradford，1871—1945），据说他也是这门学科的创始人。坎农身材矮胖，照片上他那冷峻僵硬的凝视，掩盖了他本人的热情和蔼。他毫无疑问是个天才，而这种天才的一部分似乎是，他擅长以科学的名义说服别人去做鲁莽而不舒服的事情。他很好奇人为什么饿的时候胃会发出咕咕声，便说服一个名叫亚瑟·L。沃什伯恩（ArthurL。Washburn）的学生，让后者经过训练克服呕吐反射，以便在他禁食期间，将一条橡皮管塞进喉咙，进入胃部，给附着在橡皮管末端的气球充气，测量胃部的膨胀收缩。而后，沃什伯恩照常生活——上课、在实验室工作、跑腿——而气球却不舒服地膨胀、塌陷，别人还盯着他看，因为他发出奇怪的声音，嘴里还冒出一根管子。

坎农说服其他学生在接受X光检查时食用食物，这样他就能看到食物从口腔进入食道，又进入消化系统。他借此成为第一个观察生理蠕动（食物经肌肉推动通过消化道）的人。这些和其他新奇的实验，成为坎农经典教科书《疼痛、饥饿、恐惧和愤怒中身体的变化》（BodilyPain，Hunger，Fear，andRage）的基础，多年以来，此书都是生理学领域的最权威作品。

坎农的兴趣似乎没有领域限制。他是自主神经系统（自主神经系统是指身体自动做的所有事情，比如呼吸、泵血和消化食物）和血浆方面的世界权威。他对杏仁核和下丘脑进行了开创性的研究，推断出肾上腺素在生存反应中的作用（“或战或逃反应”或“战逃反应”这个词就是他创造的），开发出第一种有效的休克疗法，甚至还抽出时间就伏都教（voodoo）风俗写了一篇权威性十足而且令人尊敬的论文[10]。在业余时间，他热衷于户外活动。1901年，他和妻子在蜜月旅行中首登了蒙大拿现属冰川国家公园里的一座山峰，为了纪念他们，这座山峰被命名为坎农山。第一次世界大战爆发时，尽管已经年满45岁，还是5个孩子的父亲，坎农仍以哈佛医院志愿者的身份应征入伍，到欧洲当了两年战地医生。1932年，坎农将自己毕生所学和多年的研究浓缩成一本畅销书《身体的智慧》（TheWisdomoftheBody），概述了身体自我调节的非凡能力。瑞典生理学家乌尔夫·冯·欧拉（UlfvonEuler）跟进了坎农的人类战逃冲动[1]研究，并于1970年获得诺贝尔生理学或医学奖；等到坎农研究的重要性得到充分认可之时，他本人早已去世（尽管他如今得到了广泛尊敬）。

有一件事，坎农没有意识到（当时也没有人意识到），在细胞层面上，身体需要惊人的能量来自我维持。人们用了很长时间才弄明白，而当答案出现的时候，它并不来自某家强大的研究机构，而是来自一个基本上独立从事研究的古怪英国人，他住在英格兰西部一座舒适的乡村别墅里。

我们现在知道，细胞内外都是名叫离子的带电粒子。离子之间的细胞膜上，有一种微小的气闸，叫离子通道。气闸打开时，离子通过，产生极小的电流。不过，这里的“小”，完全是视角问题，在细胞层面上，每一次电击只产生100毫伏的能量，可这相当于每米3000万伏特——几乎完全等于一道闪电。换句话说，你细胞里的电量，是你房子里电量的1000倍以上。从极小的微观层面看，你动量充沛。

这完全是比例问题。想象一下，出于演示目的，一颗子弹射入了我的腹部。它真的让我很疼，造成了很多伤害。现在，想象同样的子弹射向一个8万米高的巨人。子弹甚至射不穿他的皮肤。枪还是那把枪，子弹是一样的子弹，只是比例不同。你细胞里的电能量，情况多少与此类似。

负责细胞中能量的物质，是一种叫作三磷酸腺苷（或者ATP）的化学物质，这可能是你身体里最重要、可你又从未听过的东西了。每一个ATP分子就像一颗小电池，它储存能量，然后释放出来，为细胞（所有的细胞，不管是植物里的，还是动物里的）需要进行的所有活动提供能量。参与其中的化学过程极为复杂。这里有一句话，节选自一本化学教科书，对它的作用稍微做了一些解释：“ATP是聚阴离子，构成了潜在易螯合的聚多磷酸盐组，跟金属阳离子有着极高的亲和力。”就此处的目的而言，知道我们强烈依赖ATP来维持细胞活力也就够了。每一天，你都产生和使用[11]相当于你自己体重的ATP——大约200万亿ATP分子。站在ATP的角度来看，你实际上只是一台产生ATP的机器。你的其他一切都是副产品。由于ATP的消耗或多或少在瞬间完成，所以，在任何时刻，你体内都只有60克ATP[12]，也就是2盎司多一点。

人们用了很长时间才弄明白这一切，而且答案出现的时候，几乎没人相信。发现答案的人[13]是个自费搞研究的怪性子科学家，名叫彼得·米切尔（PeterMitchell）。20世纪60年代初，他从温佩建筑公司（Wimpeyhousebuildingpany）继承了一笔财富，并用它在康沃尔的一座豪宅里建起了研究中心。米切尔留着齐肩长发，戴着耳环，在严肃的科学家中显得很不寻常。他还出了名地健忘，在女儿的婚礼上，他走近另一位宾客，说对方看起来很面熟，但自己却想不起她是谁了。

“我是你第一个老婆!”[14]她说。

米切尔的设想遭到普遍否定，这并不十分奇怪。正如一位编年史作家的说法：“米切尔提出自己的假说时，完全没有证据支持。”但他最终得到了证实，还在1978年获得了诺贝尔化学奖，这对在家庭实验室里搞研究的人来说，可谓是了不起的成就。英国著名生物化学家尼克·莱恩（Nie）认为，米切尔本该像詹姆斯·沃森和弗朗西斯·克里克那样出名。