生命在于能量

養過植物的人都知道，剛長出來的植物更容易生病。這是為什么呢？

美國馬里蘭大學的科學家們決定研究一下這個問題。他們的研究對象是白花蠅子草，這種植物很容易感染花藥黑粉菌，這種病菌雖然不會直接殺死白花蠅子草，但卻會使其失去生產花粉的能力。

白花蠅子草有很多不同的品種，每個品種對花藥黑粉菌的抵抗力都不一樣。研究人員在實驗室條件下測量了白花蠅子草45個不同品種對花藥黑粉菌的抵抗力，發現幼苗時期對病菌抵抗力越強的品種長大后開的花就越少，說明這類品種為了讓幼苗獲得更強的抵抗力，不得不犧牲一部分繁殖能力。但是，這種關聯對于成年期的植物不適用，成年植物不必犧牲對病菌的抵抗力，就能獲得正常的繁殖能力。

研究人員認為，造成這一結果的根本原因是能量分配出了問題。抗病能力是需要很多能量作為支撐的，幼苗最重要的任務是生長發育，這個過程同樣需要消耗大量能量，所以，植物幼苗只能在能量分配的過程中做出取舍，通過犧牲抗病能力來力保生長發育，畢竟后者更重要。相比之下，成年期的植物已經完成了生長發育，它們有充足的能量來抵抗病菌的侵襲，不需要在能量分配上做出取舍。

研究人員認為，造成這一結果的根本原因是能量分配出了問題。抗病能力是需要很多能量作為支撐的，幼苗最重要的任務是生長發育，這個過程同樣需要消耗大量能量，所以，植物幼苗只能在能量分配的過程中做出取舍，通過犧牲抗病能力來力保生長發育，畢竟后者更重要。相比之下，成年期的植物已經完成了生長發育，它們有充足的能量來抵抗病菌的侵裂，不需要在能量分配上做出取舍。研究人員認為，造成這一結果的根本原因是能量分配上做出取舍。研究人員認為，造成這一結果的根本原因是能量分配上做出取舍。

接下來的問題是：這個規律是否同樣適用于動物界？答案是肯定的。因為動物抵抗病菌感染也需要消耗能量，大家熟悉的發熱就是典型例子。發熱最明顯的特征是體溫升高，這樣做既能加快免疫細胞的增殖，又能減緩病毒基因組的復制速度，有助于人體盡早將病原體清除出去。

除了體溫升高，發熱患者還會感到疲倦、頭疼等，這是因為維持高體溫需要消耗額外的能量，上述這些癥狀的主要目的就是強迫患者躺下休息，從而節省能量，彌補發熱導致的額外能量損失。

這個策略在嬰幼兒那里遇到了麻煩，因為他們正處于生長發育的關鍵時期，平時就需要消耗大量能量。事實上，嬰幼兒的代謝率要比成年人高50%以上。如果遇到病菌感染，嬰幼兒往往拿不出足夠多的額外能量對付感染，這就是為什么嬰幼兒的疾病死亡率要比成年人高很多。同理，如果一個人在嬰幼兒時期營養不良，很容易影響成年后的身體狀況。

除了抵抗傳染病，能量的分配模式還可以用來解釋哺乳動物生活方式的差異。

來自美國哈佛大學的科學家在2024年11月8日出版的《美國國家科學院院刊》上刊登了一篇論文。這幾位科學家測量了幾種哺乳動物的基礎代謝率和運動代謝率，發現黑猩猩的基礎代謝率比同等體積的其他哺乳動物高50%。這是因為黑猩猩的腦容量相對較大，維持腦細胞的日常運作需要消耗大量能量。但這樣一來，黑猩猩用于運動的能量就不夠了。測量結果顯示，黑猩猩的運動代謝率只有同等體積的其他哺乳動物的一半。所以，黑猩猩平時大都不怎么活動，喜歡待在一個地方不停地吃，只有這樣，才能滿足它們超高的基礎代謝率。

在能量消耗方面，人類是哺乳動物界一個罕見的例外。人類的大腦比黑猩猩更大，所以，人類的基礎代謝率比黑猩猩還要高出10%。但是，人類的運動代謝率也比同等體積哺乳動物高出40%，這就使得人類的祖先可以依靠充足的能量獲得超強的耐力，從而通過不停地奔跑戰勝其他哺乳動物。

人類為什么能夠維持如此高的運動代謝率呢？答案很可能與人類進化出了遠強于其他靈長類動物的出汗能力有關。作為靈長類中與人類最相似的動物，黑猩猩渾身長滿黑毛，汗腺也不發達，運動產生的熱量不容易散發出去，所以，它們的運動代謝率無法再提升。而與黑猩猩同樣生活在非洲的人類祖先，不但褪去了大部分體毛，而且汗腺非常發達，能夠通過大量排汗來降低體溫，從而維持高水平的運動代謝率。

為了維持這種高代謝率，人類還進化出了一種獨特的生活習性。美國杜克大學的進化人類學教授赫爾曼·龐澤在2023年1月出版的《科學美國人》雜志上撰寫了一篇文章，認為人類大約在250萬年前進化出了一種不同于植食性、肉食性和雜食性的第四種生活習性，即大家熟悉的狩獵采集。身體強壯的人負責狩獵，獲取動物蛋白，身體較弱的人負責采集果實、種子和地下塊莖，從植物中獲得能量。

這個轉變極大地提高了人類祖先的能量獲取效率，這是有數據支持的。赫爾曼·龐澤和同事們花費了10余年的時間，仔細研究了哈德扎原始部落居民的生活方式，這個古老的原始部落生活在坦桑尼亞北部的稀樹草原地

帶，約有半數靠狩獵采集為生。研究結果顯示，哈德扎人不論男女，每人每小時平均可以獲得500～1000千卡的能量。相比之下，野外生存的猿類每小時僅能獲得200～300千卡的能量，約為人類的1/3。哈德扎人采集食物的高效是有代價的。科學家們對比了哈德扎人和猿類在覓食時的能量消耗，發現前者幾乎是后者的2倍。換句話說，人類用比猿類高的能量投入，換來了更高的能量產出。

由此可見，能量是生命最寶貴的資源。能量的消耗和分配方式可以解釋很多獨特的生命現象。要知道，人類的身體結構非常適合高水平的能量消耗，我們的祖先也習慣了這種“高投入”“高產出”的生活方式。但今天的我們一方面攝入了過量的能量，另一方面又因久坐減少了運動代謝率，其結果就是越來越普遍的慢性疾病。運動為什么能增進健康？根本的原因就在這里了。