生命是什么?从医学、法律、哲学还是诗歌的角度,我们都可以给出不同的定义。但从生物学的角度来看,生命的必要条件是一系列协调有序的化学反应。并非所有的化学反应都代表着生命,但所有的生命活动都依赖于精密调控的化学反应。 每一个活体内的化学反应都发生在水溶液中,其速度取决于水中分子的种类、浓度以及溶液的温度。我们的行为组织方式就是为了保持合适的化学物质在合适的比例下,并维持在合适的温度中。
地球上所有的生命都离不开水,动物们会在任何能找到水的地方饮用它。这种对水的依赖不仅仅是生存需要,更是生命化学反应的基础。
在动物世界中,温度调节展现出令人惊叹的多样性和智慧。让我们先来看看一些有趣的例子,这些例子会让你重新审视那些看似奇怪的动物行为。
你是否注意过海鸥、鸭子或其他大型鸟类单腿站立的样子?为什么它们要这样做,明明双腿站立会更稳定?答案是它们在寒冷的天气中这样做。将一条腿缩到身体下方可以保持温暖。这种行为完美地诠释了动物在温度调节方面的智慧。
更有趣的是燕子的行为。它们经常张嘴喘气来散热,这与狗类动物的喘气散热原理相同。在炎热的夏日,燕子会寻找阴凉处栖息,通过减少活动来降低体温。
啄木鸟在冬季会将头部羽毛蓬松,形成天然的保温层。春夏季节,它们会将羽毛贴紧身体以便散热。这种羽毛调节机制体现了鸟类精巧的温度控制能力。
早在数千年前,中国古代就有着温度调节的智慧。《黄帝内经》中提到“春夏养阳,秋冬养阴”,这实际上反映了人体随季节变化调节体温的智慧。古人通过观察发现,不同季节需要不同的养生方式来维持身体的温度平衡。 现代研究发现,许多动物(包括大部分人类)在秋季会增加体脂,春季则会减少。你的身体在白天维持的温度比夜晚高,即使室温保持恒定。这种动态变化,研究者称之为适应性调节,意思是身体根据不同情况适应性地改变其设定点。
动物界存在两种主要的温度调节策略。两栖动物、爬行动物和大多数鱼类是变温动物,它们的体温与环境温度相匹配。一些大型鱼类,包括鲨鱼和金枪鱼,是例外,它们大部分时间都能保持核心体温远高于周围水温。

变温动物缺乏温度调节的生理机制,比如颤抖和出汗。“冷血动物”这个非正式术语是误导性的,因为变温动物大部分时间都通过选择适当的地点来保持温暖。沙漠蜥蜴会在阳光区域、阴影区域和洞穴之间移动,以维持相当稳定的体温。 哺乳动物和鸟类是恒温动物,除了某些物种在冬眠期间会变成变温状态。恒温动物使用生理机制来维持近乎恒定的体温,尽管环境温度有变化。
恒温代价高昂,特别是对小动物而言。动物产生的热量与其总质量成正比,但散发的热量与其表面积成正比。像老鼠或蜂鸟这样的小型哺乳动物或鸟类,具有很高的表面积与体积比,因此散热迅速。这些动物每天需要大量燃料来维持体温。
当空气温度高于体温时,我们只有一种生理机制来降温——蒸发。人类通过出汗来暴露水分以供蒸发。对于不出汗的物种,替代方案是舔舐自己和喘气。随着水分蒸发,身体得到冷却。然而,如果空气既热又潮湿,水分就不会蒸发。
在寒冷环境中,几种生理机制会增加你的体热。
我们人类也会“蓬松”我们的“毛发”——竖起皮肤上的细小毛发,这就是“鸡皮疙瘩”现象。当我们的远古祖先拥有更浓密的毛发时,这种机制确实很有用。
正如前面提到的,我们大约三分之二的总能量都用于维持体温(基础代谢)。变温动物的基础代谢水平要低得多,需要的燃料也少得多。如果我们不维持恒定的高体温,我们可以吃得更少,花更少的精力寻找食物。 既然维持体温的成本如此巨大,那它必须提供重要的优势,否则我们不会进化出这些机制。这个优势是什么呢?
回想一下肌肉活动的原理:随着水温变冷,鱼类必须募集越来越多的快肌纤维来保持活跃,面临快速疲劳的风险。鸟类和哺乳动物始终保持肌肉温暖,无论空气温度如何,因此随时准备进行剧烈活动。换句话说,我们吃大量食物来支持高新陈代谢,这样即使在寒冷的天气中,我们仍能跑得尽可能快和远。 哺乳动物进化出37°C恒温的核心原因在于肌肉活动效率。更温暖的肌肉能够更快速、更持久地收缩,使动物在寒冷环境中依然保持敏捷的行动能力,这在逃避捕食者或捕获猎物时提供了显著的生存优势。
为什么哺乳动物进化出37°C的体温,而不是其他数值?如果更温暖更好,为什么不把自己加热到更高的温度呢?
虽然可以进化出在更高温度下稳定的蛋白质——确实,一些被称为嗜热菌的奇特微生物能在沸水中存活——但它们需要许多额外的化学键来稳定蛋白质。蛋白质的酶特性取决于其灵活性,因此使蛋白质足够坚硬以承受高温会使它们在更温和的温度下失活。
我们37°C的体温是快速运动的高温优势与蛋白质稳定性的高温劣势之间的折衷。
生殖细胞需要比身体其他部分更凉爽的环境。鸟类产卵并坐在上面,而不是内部发育,因为鸟类的内部温度对胚胎来说太热了。同样,在大多数雄性哺乳动物中,阴囊悬挂在体外,因为精子生产需要比身体其他部分更低的温度。
调节体温的生理变化——如颤抖、出汗和皮肤血流变化——依赖于下丘脑内及附近的区域,主要是下丘脑前部和视前区。由于视前区和下丘脑前部之间的密切关系,研究人员经常将它们视为一个单一区域。
视前区和下丘脑前部通过监测自身温度来部分监测体温。如果实验者加热这个区域,即使在凉爽的环境中,动物也会喘气或出汗。如果同一脑区被冷却,即使在温暖的房间里,动物也会颤抖。
这个大脑区域不仅接收来自自身温度的信息,还接收来自皮肤和脊髓中温度感受器的输入。当这个区域和其他感受器都冷的时候,动物颤抖得最厉害;当两者都热的时候,动物出汗或喘气得最厉害。 即使下丘脑的这个关键区域受损,哺乳动物仍然可以调节体温,但只能依靠行为机制,就像蜥蜴那样寻找更温暖或更凉爽的地方。
细菌和病毒感染通常会引起发热,即体温升高。发热不是疾病的一部分,而是身体对抗疾病的防御措施。当细菌、病毒、真菌或其他入侵者侵入身体时,它们会动员白细胞来攻击它们。白细胞释放称为细胞因子的小蛋白质来攻击入侵者。 细胞因子还刺激迷走神经,向下丘脑发送信号,增加称为前列腺素的化学物质的释放。下丘脑中某一核团的特定前列腺素受体的刺激是发热所必需的。

发热代表体温设定点的增加。就像当你的体温低于或高于平常37°C时你会颤抖或出汗一样,当你发烧39°C时,每当你的温度偏离那个水平时你都会颤抖或出汗。移动到更凉爽的房间不会降低你的发烧。你的身体只是更努力地工作来保持温度在发热水平。
发热确实有好处吗?某些类型的细菌在高温下的生长不如在正常哺乳动物体温下活跃。此外,发热增强免疫系统的活性。总的来说,产生适度发热可能会增加个体在细菌感染中存活的机会。然而,人类超过39°C的发热弊大于利,超过41°C的发热是危及生命的。
身体拥有多套生理机制来维持恒定体温,包括颤抖、出汗和血流变化,同时还依赖行为机制,比如寻找更适宜的环境、增减衣物等。这种冗余设计降低了生存风险:如果一种机制失效,另一种机制会立即补偿。温度调节系统的成功正是这种多重保障机制的完美体现。
水分约占哺乳动物身体的70%。由于水中化学物质的浓度决定了身体内所有化学反应的速度,水分必须在狭窄的范围内进行调节。身体还需要循环系统中有足够的液体来维持正常的血压。人们有时可以在没有食物的情况下存活数周,但没有水就不行。
不同物种有着截然不同的水分维持策略。生活在长江流域的河马和水牛大量饮水,吃潮湿的食物,排出稀释的尿液。相比之下,生活在西北沙漠地区的跳鼠和沙狐根本不需要经常饮水。它们从食物中获得水分,并有许多适应措施来避免失水,包括排出干燥粪便和浓缩尿液的能力。无法像人类一样出汗的它们,通过白天钻入地下洞穴来避开炎热,其高度卷曲的鼻腔通道最大限度地减少呼气时的水分流失。
我们人类会根据情况改变策略。如果你找不到足够的饮用水或水质不佳,身体会像沙漠动物一样节约水分,排出更浓缩的尿液,减少汗水分泌。脑下垂体后叶会释放激素加压素,通过收缩血管来提高血压,帮助补偿血容量的减少。
加压素也被称为抗利尿激素,因为它使肾脏能够从尿液中重新吸收水分,从而使尿液更浓缩。睡眠时身体也会增加加压素的分泌,以在无法饮水时保存体内水分。在大多数情况下,我们的策略更接近水边动物:我们喝得比需要的多,然后排出多余的水分。大部分饮水发生在用餐或社交场合,大多数人很少经历强烈的渴觉。
我们区分两种类型的渴觉。食用咸味食物会引起渗透性渴觉,而因出血或出汗失去体液则会引起低血容量性渴觉。 哺乳动物体液中所有溶质的总浓度几乎保持在恒定的水平。任何偏差都会激活将溶质浓度恢复到设定点的机制。
渗透压是水从低溶质浓度区域流向高浓度区域的趋势,这发生在半透膜两侧。当摄入咸味食物时,钠离子会迅速扩散到血液和细胞外液中,但无法直接进入细胞内部。这导致细胞外液的溶质浓度高于细胞内液,产生渗透压差。渗透压驱使水分从细胞内向细胞外流动,导致细胞脱水。特定的神经元感受器检测到这种细胞失水状态,触发渗透性渴觉,促使个体主动补充水分以恢复正常的水盐平衡。
大脑如何检测渗透压?它从第三脑室周围的感受器获得部分信息。在所有大脑区域中,第三脑室周围的区域具有最脆弱的血脑屏障。虽然脆弱的血脑屏障对大多数神经元有害,但它有助于细胞监测血液内容。 检测渗透压和血液盐分含量的重要区域包括血管器官和穹窿下器官。这些感受器将信息传递到下丘脑的几个部分,包括控制脑下垂体后叶释放加压素速度的区域,以及控制饮水行为的区域。
在渗透压触发渴觉后,你如何知道何时停止饮水?你不会等到水恢复大脑的正常渗透压。你喝的水必须通过消化系统吸收,然后通过血液输送到大脑。这个过程需要15分钟左右,如果你继续饮用那么长时间,你会喝得远超所需。身体通过监测吞咽动作并检测胃部和小肠上部的扩张来限制饮水。
假设你因出血、腹泻或出汗而失去大量体液。虽然你身体的渗透压保持不变,但你需要液体。你的心脏难以将血液泵送到头部,营养物质不能像往常那样轻易流入细胞。你的身体会用收缩血管的激素——加压素和血管紧张素二型——来反应。
当血容量下降时,肾脏释放一种酶,这种酶从血液中的一种大蛋白质中分离出一部分,形成血管紧张素一型,其他酶将其转化为血管紧张素二型。像加压素一样,血管紧张素二型收缩血管,补偿血压下降。
血管紧张素二型还有助于触发渴觉,与检测大静脉血压的感受器一起工作。然而,这种渴觉与渗透性渴觉不同,因为你需要恢复失去的盐分,而不仅仅是水分。这种渴觉被称为低血容量性渴觉,意思是基于低血容量的渴觉。
当血管紧张素二型到达大脑时,它刺激第三脑室附近区域的神经元。这些神经元向下丘脑发送轴突,在那里它们释放血管紧张素二型作为神经递质。也就是说,第三脑室周围的神经元既对血管紧张素二型有反应,又释放它。
有渗透性渴觉的动物需要水,但有低血容量性渴觉的动物不能喝太多纯净水。如果这样做,会稀释体液。因此,它增加了对略带咸味水的偏好。如果动物同时得到水和盐,它会在两者之间交替,以产生适当的混合物。它表现出对咸味的强烈渴望。

这种偏好被称为钠特异性饥饿,当需要存在时会自动产生。相比之下,对其他维生素和矿物质的特定饥饿必须通过试验和错误来学习。你可能已经注意到了这种现象。月经期间的女性,或任何大量出汗的人,都会发现咸味小食品味道特别好。
钠特异性饥饿部分取决于激素。当身体的钠储备低时,肾上腺产生激素醛固酮,这使肾脏、唾液腺和汗腺保留盐分。醛固酮和血管紧张素二型一起改变舌头味觉感受器、脑干味觉系统和大脑其他地方神经元的特性,以增加盐分摄入。
从图表中可以看出,正常成年人每日水分摄入约2500毫升,排出也约为2500毫升,维持着精确的水分平衡。
在动物王国中,不同物种采用截然不同的进食策略。蛇或鳄鱼可能会大餐一顿,然后几个月不再进食。这听起来很极端,但对它们而言是合理的策略。
熊会尽可能多地吃,这也是明智的策略,因为熊的主要食物——水果和坚果——只在短时间内大量供应。熊偶尔的盛宴帮助它们度过饥饿时期。你可能会想到这是“最胖者生存”的策略。
小鸟处于另一个极端,只吃当时需要的量。克制的好处是低体重有助于它们逃脱捕食者,即使几毫克的额外重量也可能产生影响。然而,在某些气候下,鸟类需要储存大量能量来度过夜晚。

微小的雀类设法在东北严寒中生存。每天晚上,麻雀和山雀找到提供最佳保温的中空树干或其他筑巢地,并将体温降低到接近休眠的状态。尽管如此,它们必须整夜颤抖以防止身体结冰,而所有这些颤抖都需要能量。在东北的严冬,这些小鸟每天吃得足够让体重增加10%,然后在夜间消耗掉。这相当于一个50公斤的人白天增加5公斤,然后在夜间通过颤抖消耗掉这些重量,这种能量代谢强度令人惊叹!
消化系统的功能是将食物分解成细胞可以使用的小分子。消化从口腔开始,那里唾液中的酶分解碳水化合物。吞咽的食物沿着食道到达胃部,在那里与盐酸和消化蛋白质的酶混合。胃储存食物一段时间,然后胃末端的环形括约肌打开,将食物释放到小肠。
小肠有消化蛋白质、脂肪和碳水化合物的酶。它也是将消化的物质吸收到血流中的地方。血液将这些化学物质输送到身体细胞,这些细胞要么使用它们,要么储存起来供以后使用。大肠吸收水分和矿物质,并润滑剩余物质以粪便形式排出。
新生哺乳动物最初靠母乳生存。随着年龄增长,它们停止哺乳有几个原因:乳汁供应减少,母亲推开它们,它们开始吃其他食物。大多数哺乳动物在断奶年龄左右失去肠道酶乳糖酶,这是代谢乳糖(牛奶中的糖)所必需的。从那时起,牛奶消费会引起胃痉挛和胀气。乳糖酶水平的下降可能是一种进化机制,鼓励在适当的时候断奶。
人类是这个规则的部分例外。许多成年人有足够的乳糖酶水平,可以终生食用牛奶和其他乳制品。然而,中国及周边国家几乎所有人都缺乏使成年人能够代谢乳糖的基因,世界其他地区也有不同数量的人缺乏这种基因。
在非洲,消化乳糖的能力分布呈斑块状。欧洲人在成年期能消化乳糖的都有同一基因的变体,而非洲不同地区的人有彼此不同的基因,也与欧洲人不同,这表明乳糖消化基因在不同地方独立进化,可能是在过去几千年内,响应牛的驯化。当牛奶变得可用时,有利于能够消化它的基因的选择压力很强。
你的食物选择会改变你的行为吗?许多人对此有未经证实的信念。许多人,包括医生,认为吃糖会让孩子变得多动。但最好的测试方法是让孩子在某些日子吃含糖零食,在其他日子吃人工甜味零食,这样他们和父母、老师都不知道孩子什么时候吃了糖。这类研究没有发现糖对儿童活动水平、游戏行为或学校表现有显著影响。
另一个常见的误解是认为某些食物天然具有催眠作用。比如很多人认为吃鸡肉会让人困倦,这个想法可能源于观察到人们在丰盛晚餐后感到困倦。实际上那种困倦来自暴饮暴食,而不是鸡肉本身,鸡肉的色氨酸含量只是平均水平。
不过,其余的想法是正确的:增加色氨酸确实有助于大脑产生褪黑激素,诱导困倦。除了服用色氨酸药丸外,增加大脑中色氨酸的最可靠方法是吃高碳水化合物的饮食。原因是色氨酸通过与苯丙氨酸和其他大氨基酸共享的载体蛋白进入大脑。当你吃碳水化合物时,你的身体通过增加胰岛素分泌来反应,胰岛素将糖分和苯丙氨酸移入储存。通过减少苯丙氨酸的竞争,这个过程使色氨酸更容易到达大脑,诱导困倦。简而言之,主要是你大餐中的甜点诱导困倦。
吃饭对生存太重要了,不能只依赖一种机制。你的大脑从口腔、胃、肠、脂肪细胞和其他地方获得信息来调节饮食。
即使能通过一颗药丸获得所需的所有营养,大多数人也不会选择这样做。人们喜欢进食的过程,事实上,许多人即使不饿也喜欢品尝和咀嚼食物。
中国考古学家曾发现古代的“咀嚼物”——一些植物纤维和树脂的混合物,上面有明显的齿印。这说明咀嚼的欲望在人类历史中由来已久,远远超出了单纯的营养需求。
科学家曾进行过一个有趣的实验:让志愿者通过打吊瓶直接将营养液送入胃中,绕过口腔。经过几天适应,参与者能够维持恒定的体重和营养摄入。然而,大多数人发现这种方式极不满足,强烈渴望品尝和咀嚼食物的体验。

相反的实验也很有启发性:在“假饲”实验中,动物能够品尝到食物,但食物不进入消化系统。结果这些动物几乎连续不断地进食而永不满足。这两个实验说明,味觉和口腔感觉虽然对饱足感有重要贡献,但单独存在是不够的。
通常,我们在食物到达血液之前就结束一餐,更不用说肌肉和其他细胞了。通常,结束一餐的主要信号是胃的扩张。在一个实验中,研究人员在胃和小肠之间的连接处安装了一个可充气的袖套。当他们给袖套充气时,食物无法从胃通过到十二指肠。关键结果是,在袖套充气的情况下,动物吃了正常大小的一餐然后停止了。显然,胃扩张足以产生饱足感。
胃通过迷走神经和内脏神经向大脑传达饱足感信息。迷走神经传达关于胃壁拉伸的信息,为饱足感提供主要基础。内脏神经传达关于胃营养内容的信息。
十二指肠在饱足感调节中发挥关键作用。当脂肪进入十二指肠时,会释放一种激素刺激迷走神经,向下丘脑发送延迟下一餐的信号。更重要的是,十二指肠中的任何类型食物都会释放胆囊收缩素,这种激素通过双重机制限制餐量:一方面收缩胃和十二指肠之间的括约肌,使胃保持食物并更快充盈;另一方面刺激迷走神经向下丘脑传递饱足信号。
大部分消化食物以葡萄糖的形式进入血液,葡萄糖是整个身体的重要能量来源,也是大脑几乎唯一的燃料。当血糖水平高时,肝细胞将部分过量转化为糖原,脂肪细胞将部分转化为脂肪。当血糖水平开始下降时,肝脏将部分糖原转换回葡萄糖。通过这种方式,大多数人大部分时间的血糖水平保持相当稳定。
然而,血液中的葡萄糖并非在所有时间都等同地供给细胞。两种胰腺激素——胰岛素和胰高血糖素——调节葡萄糖流动。胰岛素使葡萄糖能够进入细胞,除了脑细胞,葡萄糖进入脑细胞不需要胰岛素。
如果胰岛素水平保持恒定高,身体会继续将血糖移入细胞,包括肝细胞和脂肪细胞,长时间餐后。不久,血糖下降,因为葡萄糖正在离开血液而没有新的葡萄糖进入。在这种情况下,尽管胰岛素水平高,饥饿感增加。在秋天,准备冬眠的动物胰岛素水平恒定高。它们迅速将每餐的大部分沉积为脂肪和糖原,再次变饿,并继续增重。

如果胰岛素水平保持恒定低,如糖尿病患者,血糖水平可能是正常水平的三倍或更多,但很少进入细胞。糖尿病患者吃得比正常多,因为他们的细胞在挨饿,但他们排出大部分葡萄糖,体重下降。
到目前为止我们考虑的机制调节一餐的开始和结束。然而,我们不能期望这些机制完全准确。如果你持续吃得比必要的多一点或少一点,最终你会过重或过轻。身体需要通过某种长期调节来补偿日常错误。
它通过监测脂肪供应来做到这一点。研究人员长期怀疑某种脂肪监测,但他们偶然发现了实际机制。他们发现特定基因株的小鼠持续变得肥胖。研究人员确定了负责的基因后,发现了它制造的肽,一种以前未识别的物质,他们将其命名为瘦素,来自希腊的词语,意思是“苗条”。
瘦素向你的大脑发出关于脂肪储备的信号,提供长期指标,表明你是否一直在过度进食或进食不足。每餐也会释放瘦素,所以循环瘦素的量也表明短期营养情况。当瘦素水平高时,你的行为就像有充足的营养一样。你吃得少,变得更活跃,增加免疫系统的活动。
在青春期,一定水平的瘦素触发青春期的开始。如果你的脂肪供应太低以至于无法满足自己的需要,你就没有足够的能量为婴儿提供营养。平均而言,较瘦的人进入青春期较晚。
因为具有肥胖基因的小鼠不产生瘦素,它的大脑反应就像身体没有脂肪储存,必须挨饿一样。小鼠尽可能多地吃,通过不大量移动来节约能量,并且不进入青春期。瘦素注射逆转了这些症状:小鼠然后吃得更少,变得更活跃,进入青春期。
正如你可能想象的那样,这项研究的消息激发了制药公司的希望,他们希望通过销售瘦素来发大财。毕竟,身体一直在制造瘦素,所以它应该没有不愉快的副作用。然而,研究人员很快发现几乎所有超重的人已经产生了大量瘦素。问题是他们对瘦素变得不那么敏感了。
你的大脑如何决定你应该什么时候吃和吃多少?饥饿取决于你胃和肠的内容、细胞可用的葡萄糖以及身体的脂肪储备,还有你的健康和体温。此外,你的食欲不仅仅取决于对食物的需要。仅仅看到极具吸引力的食物图片就会增加你的食欲。你和朋友家人一起吃饭只是为了社交。
大脑以某种方式结合许多种信息来决定何时吃和吃多少。关键的大脑区域包括下丘脑的几个核团,特别是弓状核,它被视为食欲控制的“主要区域”。
弓状核有两种细胞:一种对饥饿信号敏感,另一种对饱足信号敏感。饥饿敏感细胞从味觉通路接收输入,你肯定注意到好吃的食物会刺激你的饥饿感。对饥饿敏感细胞的另一个输入来自释放神经递质胃饥饿素的轴突。胃在食物缺乏期间释放胃饥饿素,它触发胃收缩,也作用于下丘脑增强学习。
短期和长期饱足信号为弓状核的饱足敏感细胞提供输入。肠道扩张触发神经元释放胆囊收缩素,这是一个短期信号。血糖直接刺激弓状核中的饱足细胞,并导致胰岛素分泌增加,胰岛素也刺激饱足细胞。体脂肪释放瘦素,这提供了额外的输入。
弓状核的大部分输出到达下丘脑的室旁核。室旁核抑制下丘脑外侧区,这是一个对进食很重要的区域。因此室旁核对饱足很重要。室旁核受损的大鼠吃更大的餐,表明对结束一餐的通常信号不敏感。
来自弓状核饥饿敏感神经元的输入对室旁核和弓状核本身的饱足敏感细胞都是抑制性的。这里的抑制性递质是三种化学物质的组合。这些递质阻断室旁核的饱足作用,在某些情况下引起极度过量进食。
下丘脑外侧区接收室旁核的输出,控制胰岛素分泌和味觉反应性,促进进食行为。 该区域受损的动物拒绝食物和水,可能饿死,但如果存活下来会逐渐恢复进食能力。相反,刺激该区域会增加进食驱动。
下丘脑外侧区通过四个主要途径促进进食:向脑干发送轴突改变味觉感受;向皮质发送纤维促进摄取吞咽动作;促进脑下垂体分泌激素增加胰岛素;向脊髓发送轴突控制消化等自主反应。
来自下丘脑腹内侧核的输出抑制进食,因此这个核团的损伤导致过度进食和体重增加。有些肿瘤患者在这个区域每月增加超过10公斤体重。类似损伤的大鼠有时体重翻倍或三倍。最终,体重在稳定但高的设定点上稳定下来,总食物摄入量下降到接近正常水平。
虽然这些症状被称为下丘脑腹内侧综合征,但仅限于腹内侧下丘脑的损伤并不能一致地增加进食或体重。要产生大的效应,损伤必须延伸到腹内侧核之外,侵犯附近的轴突,特别是腹侧去甲肾上腺素束。
肥胖在全球范围内已成为严重的公共健康问题。与此同时,厌食症和暴食症等饮食失调也日益增多,这表明现代社会的稳态调节机制正面临前所未有的挑战。
从数据可以看出,近40年来中国成人肥胖率显著上升,这与经济发展带来的饮食结构改变和生活方式变化密切相关。肥胖流行的背后,反映的是现代食品环境与人类进化适应性之间的不匹配。研究人员通过给实验动物提供高热量、高脂肪、高糖的“现代化”食物组合,很容易诱导肥胖,这种情况与人类面临的挑战如出一辙。
观察表明,瘦的父母往往有瘦的孩子,胖的父母往往有胖的孩子。一项对540名收养儿童的长期追踪研究发现,这些孩子的体重与其生物学亲属的相关性,远远超过与养父母的相关性。
在一些情况下,肥胖可以追溯到单个基因的影响。最常见的是黑皮质素受体基因的突变,黑皮质素是负责饥饿的神经肽之一。这个基因突变的人从童年开始过度进食并变得肥胖。
以中国西北地区的某些民族为例,他们中的许多人容易超重,这显然与特定基因有关。然而,在过去几十年里,当他们的饮食主要包括传统的青稞、奶制品和季节性蔬菜时,肥胖并不常见。这些民族显然进化出了一种生存策略:当食物充足时尽可能多地储存能量,因为这必须支撑他们度过漫长严冬和食物稀缺期。他们也进化出了通过减少不必要活动来节约能量的倾向。
现在,随着现代高热量食物全年可得,传统的储存能量策略变得不适应。这个例子说明,体重控制取决于基因和环境的结合,单独任何一个因素都不会产生这种效应。

暴食症是一种人们在暴饮暴食和严格节食期间之间交替的情况。许多(但不是全部)人诱导自己呕吐。大约95%的暴食症患者也患有抑郁、焦虑或其他情感问题。在美国,大约1.5%的女性和0.5%的男性在生活中某个时候患暴食症。它在多年来变得更加常见。
暴食症患者常表现出生化异常,如胃饥饿素分泌增加。这些异常通常是暴食行为的结果而非原因,治疗后可恢复正常。 暴食症与药物成瘾相似:美味食物激活相同的大脑奖赏区域,戒毒者常用过度进食替代,饥饿状态下更易成瘾。 研究显示,每日禁食12小时后给予甜糖浆的大鼠,几周后出现明显的成瘾行为:摄入量递增,释放多巴胺和阿片类物质,断供后出现戒断症状如摇头、牙齿颤抖等。
简而言之,大鼠表现出对大剂量糖明确的成瘾迹象。同样,我们可以将暴食性节食和暴饮暴食循环视为一种成瘾。
控制进食的大脑网络需要整合来自血糖、胃扩张、十二指肠内容物、体重、脂肪细胞、激素等多方面的信息。这种复杂性意味着系统可能在多个环节出现问题,但同时也提供了冗余保护:当某个调节机制失效时,其他机制能够及时补偿。虽然我们经常关注那些饮食失调的病例,但更值得惊叹的是,绝大多数人能够在如此复杂的调节网络下维持适当的饮食行为。饮食调节的成功恰恰得益于这种看似冗余的复杂性设计。
生物体的内部调节系统展现出令人惊叹的精妙与复杂。从温度调节到水分平衡,从能量摄取到废物排泄,每一个环节都体现着生命进化的智慧。 这些调节机制并非各自为政,而是相互协调,构成了一个复杂而强韧的生命维持网络。当某个系统出现问题时,其他系统会迅速介入补偿,这种冗余设计确保了生命的延续和稳定。
中国古代哲学强调“天人合一”,这正好说明了人体与环境的和谐统一。每一次心跳、每一次呼吸、每一次进食,都反映着生命与自然环境的深度适应。
在快节奏的现代生活中,人们往往忽视了身体内在调节系统的存在。深入理解这些机制的工作原理,不仅有助于我们更好地认识自身,也为维护健康提供了科学指导。 生物心理学研究揭示,行为、思维和生理状态构成了一个不可分割的整体。当我们尊重身体的内在智慧,顺应其自然节律时,便能获得更好的健康状态和生活质量。
正如《孙子兵法》所言:“知己知彼,百战不殆。”深入了解身体的内在机制,就是对健康最好的投资。