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在某問答平臺上,有一個童鞋提了這麼一個問題:人類為什麼是恆溫動物而不是變溫動物?
這個問題可以回答的很簡單——因為我們是哺乳動物呀。當然也可以回答的有一定深度,為什麼智慧生命要出現在恆溫動物中呢?
溫血已經統治地球2.3億年
從生物進化的歷史來說,恆溫動物的出現比變溫動物要遲得多,也可以認為是一種更加高級的生理性狀。如今地球上複雜生命的主要代表物種都集中在哺乳動物與鳥類之中,而鳥類又是活著的恐龍,這樣看來,在過去2.5億年間的作為複雜生命奇蹟,被譽為「統治地球」的生物基本都是恆溫(或類似恆溫,事實上恐龍可能沒有進化出保持體溫的機制,但是因為體形太太,體溫自然會非常高,散熱才是它們最應該頭痛的事情)。
由數億年的結果可以看出來,恆溫比變溫的競爭力要強不止一點半點,人類作為地球生物進化的「終級作品」,如果不上恆溫怎麼說也是不合情理的。
那現在我們需要知道的是,僅僅是維持體溫而已,為什麼恆溫的競爭力更強呢?有人可能會說「這是因為恆溫動物可以在夜間與冬天活動」。這種想法非常地顯而易見,看起來也非常合理,不過與變溫動物進行對比後,我們就會認識到問題遠沒有想的那麼簡單。
首先讓我們來認識一下變溫的優點(也就是恆溫的缺點)——節能。
變溫動物只是不太能主動調節自己的體溫,但並不是真正的冷血。每當太陽升起時,無論是烏龜、蜥蜴還是蛇都需要從棲身之所爬出來接受陽光的溫暖,過一段時間(不需要太久)後就可以靈活自如地運動了,也也就是說,維持對於多數白天活動的動物來說,維持整夜體溫獲得的好處只是能比變溫動物「啟動」得快一點。
可是維持體溫的代價是高昂的,你們認為一般恆溫動物比變溫動物消耗的能量之比是多少?2比1?4比1?不,其實是10比1!所以變溫動物普遍抗飢餓的能力非常強,一條蛇在一次進食後竟可以抗一個月之久,而恆溫動物為了開銷只能不停地找東西吃,代價與收益的實在是不成正比,一定還有別的優勢。
為此動物學家提出了兩種可能的猜想,而且對於人類來說還有一個更現實的原因。
第一種——耐力說
很多人大概都看過這樣一張圖,大家一定覺得非常有趣,原來小王八可以跑的這麼快。可是呢這樣一次狂奔和我們經常做的完全不同,這隻龜之後需要休息很久很久才能恢復運動,它們就會像一個從來不運動的人一口氣跑了三千米一樣全身酸痛。
這是因為變溫動物體內代謝速率非常低,因此肌肉中的線粒體也非常少,而線粒體的多少決定了肌肉是以有氧呼吸為主還是以無氧呼吸為主。無氧呼吸會產生大量的有毒代謝廢物,需要通過血液慢慢運到肝臟中分解,所以恆溫動物的耐力是暴打變溫動物的,特別是在捕食激烈的生態區域,無法適應長距離追逐賽的中小型變溫動物只能被吃掉(順便一提,人類的耐力在所有動物中首屈一指)。
第二種——燃燒說
如果你有注意過變溫動物家庭的話,就會注意到一個非常不同尋常的現象——變溫動物幾乎沒有吃素的。這是為什麼呢?有些生物學家就指出,以植物為主要食物需要有一定的溫度加快纖維素等的分解消化。不過更重要的一點是植物性食物的含氮量非常低,如果一個動物需要攝入足夠的蛋白質,就需要吃很多很多植物,但是如果吃很多植物,消化後獲得的糖分又會顯得過量。
食用這種糖比氮多得多的食物,要如何才能平衡二者呢?有兩種選擇:
其一是把糖全部積累起來,讓自己的體形變得非常巨大,這樣對於應對捕食者也非常有利,這就是巨型食草恐龍的模式。其二是乾脆把這些能量全都燒掉,變成體溫,這樣就可以平衡能量收支,讓自己不至於長得太胖又可以保持持續不斷地進食以補充氮元素。無論是哪一種,恐龍與哺乳動物都進化出了大量成功的食草動物,而草作為整個星球上最豐富的能量來源,自然帶動了此類物種的大繁榮。
人腦只能由溫血負擔
還有一個可能是人類才需要特別依賴恆溫的原因,我們的大腦雖然只有體重2%的比例,但是卻消耗了20%~25%的總能量,這種巨額開銷以變溫動物的線粒體密度是無論如何也支撐不起來的。事實上同體形的恆溫動物其大腦開支也普遍能達到變溫動物的10倍左右,從這個角度來說,變溫動物可能永遠也不會誕生一個真正的高智商物種。
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