贝尔纳对机体环境的论述

贝尔纳对机体环境的论述

学习永远不晚。

——高尔基

机体生存在两个环境中。一个是不断变化的外环境，另一个是比较稳定的内环境。贝尔纳是这样认为的。

内环境是围绕在细胞周围的体液，包括血液、淋巴、组织液等。深居于机体的内部，为机体的细胞提供了一个适宜的生活环境。内环境本身的一个很大特点，就是它的理化性质变动得非常小。例如它的组成成分的数量和性质，都是相当恒定的。如从狗的血清和组织液内所含的离子相对成分来说则K为6．62，Ca为2．8，Mg为0．76、Cl为139，而且，所有哺乳动物和人其血清和组织液中的离子成分非常相近。再如血液的PH，正常时为7．4。它的变动范围一般仅在7．35～7．47。最大变化范围在7．0～7．8。超过这个限度，机体就不能生存了，这是多么令人惊奇的稳定程度。这里不妨再举一个例子。18世纪英国的一个实验生理学家勃来登于1775年进行的实验指出：如果空气干燥，人可以在120℃室温下停留15分钟，并无不良反应，体温仍可保持稳定。在此温度下，只用13分钟，就可使一盘牛肉烤熟。这说明人或高等动物维持体温恒定的能力是极强的。但是需要注意，若在湿度饱和的空气中，室温虽然只有48℃～50℃，人只能忍耐很短的时间。这是因为汗液不能蒸发的缘故。也正是因为内环境变动得非常小，就能在机体的外环境不断变化的情况下，使细胞有更大的活动自由。贝尔纳还观察到，高等动物机体许多特性保持的恒定程度比低等动物的要大。他认为，这种差异是由于在进化上逐渐发展了一个内环境的缘故。根据这些观察，他总结出一句话：“内环境恒定是机体自由和独立生存的首要条件。”

这被有识之士认为是贝尔纳对生命现象高度概括的具有丰富内容的一句名言。贝尔纳认为身体内所有的活命机制，尽管种类不同，功能各异，但是只要一个目的，那就是：使内环境保持恒定。这也是他的一个高度概括的极为精辟的见解。因为一旦内环境恒定遭到破坏，生命即告终止。这样看来，对多细胞动物的细胞来说，内环境不仅提供了一个供应营养物质和排除代谢尾产物的媒介，而且也提供了一个稳定的生活环境。

磷脂与胆固醇的结合方式

人体进行新陈代谢的过程，实质上是一系列复杂的、相互关联的生化反应的过程。而且主要是在细胞内进行的。这些生化反应都离不开水。体内水的容量和分布以及溶解于水的电解质浓度都由人体的调节功能加以控制。使细胞内和细胞外体液的容量、电解质浓度、渗透压等能够经常维持在一定的范围内。这就是水与电解质平衡。这种平衡是细胞正常新陈代谢所必需的条件，是维持人体生命，维持各脏器生理功能所必需的条件。

但是，这种平衡可能由于疾病、创伤、感染等侵袭或不正确的治疗措施而遭到破坏。如果机体无能力进行调节，或超过了机体可能代偿的程度便会发生水与电解质紊乱。当然，水与电解质平衡紊乱不等于疾病本身。它是疾病引起的后果，或同时伴有的现象。讨论和处理水与电解质平衡紊乱问题，不能脱离原发病的诊断和治疗。不过，当疾病发展到一定阶段，水与电解质平衡紊乱问题甚至可以构成威胁生命的主要因素。因此，对于每一个临床医生来说，正确理解水与电解质平衡紊乱问题的基本概念和生理原则，对于提高医疗质量，特别是救治危重病人都十分重要。

人体的组织由内部含有体液的细胞组成，而细胞又浸浴在体液之中，于是，构成了两大体液间隙：细胞内液间隙和细胞外液间隙。细胞外液成为细胞的内环境。这两种体液固然有着明显的差异，各种电解质的浓度截然不同，但是两者之间却维持着相应的平衡。人体水与电解质如此组成和平衡，在生理上有重大意义。它的由来可以追溯到生命的起源。大家知道，地壳年龄约40亿年，海洋的形成约在15～20亿年前，早期海洋沉积物少，几乎是淡水，由于陆地上各种各样矿物质，或多或少溶在水里，由河流灌入海洋，海水的成分发生了改变。按地质年代划分，寒武纪以前，远古的海洋内，钾的含量远比现代海洋高。而钠盐的含量较少。到7亿年前，海洋的钠盐的含量才达到现在的60%。生命起源于海洋，海水具有维持生命的微妙性能：

1．海水不仅是电解质的溶剂，也是氧和二氧化碳的溶剂。但是二氧化碳易于挥发，很容易从海面逸散。

2．海洋容量很大，海水的温度、氢离子浓度和渗透压都较稳定。

3．海水的成分改变极为缓慢，以亿年计，才显示其变化。

海洋的上述性能，为生命的维持和发展，提供了理想的环境。人类以及其他脊椎动物的细胞内液具有普遍的共性，即钾的含量较高，与细胞外液不同。根据推测，人类细胞内液的电解质组成近似寒武纪以前，远古时期的海水，与现代的海水不同。这是生命起源于海洋的一种遗迹，也是一个佐证。亿万年过去了，自然的演变使地球经历了无数的变化。海水的组成变了，海内生物也相继适应了这个环境的变化。随后，有的生物脱离了广阔的海洋，向陆地迁移。这些生物在迁移的过程中，在它们的体内带上了个小“海洋”，把海水环境封闭在一个狭小的细胞外间隙中，成为体液的一个组成部分。这样，生物生存的环境变了，但是，细胞的内环境仍然不变。昔日的海水，相当于今日的细胞外液，细胞依然浸浴在海水之中。这是生物进化中耐人寻味的演变。

细胞内液——相当于寒武纪前远古的海洋。

细胞外液——相当于寒武纪后，现代以前的海洋。

一个富有兴趣而重要的问题是：内环境是怎样发生的？这曾经引起过许多科学家的研究和注意。

一般认为，生命起源于海中。在海中，生物从最原始形式发展到较复杂的形式。此后，有的仍旧居住在海中，有的则移向淡水，有的甚至进而移行到陆地上生存。单细胞生物生活在海中，它的环境只有一个，那便是它周围的水。水可以向它提供食物和氧气，又可以把它排泄出的废物带走。这样，它的命运也便完全由这个外环境来决定。水在，就可以继续生存，水枯，就不能免于死亡。但是海水的量是那么浩瀚，海水的性质变动得也非常慢。由于海水的比热比较高，大量的热也只能使海水的温度产生极小的变化。由于海水的粘滞度比较大，在剧烈的机械动荡下它受的影响也很小。因此，对单细胞生物来说，环境是很稳定的。

细菌的形态

但是，由单细胞发展为多细胞生物，情况就不同了。若仅依靠水为唯一的环境，那么，那些在外面的细胞离海水近，就会“近水楼台先得月”，而那些深居于内部的细胞，就会因为得不到营养，排泄物不能排泄而死亡。生物进化也就不可能。但是，正是由于产生了内环境，才敲开了生物进化的第一道大门。如果我们比较一下不同动物体液内所含的离子的相对成分，就会发现一个重要现象：从低等到高等动物，包括淡水动物和陆生动物，它们体液中的离子成分非常相似。因此，使人推想，它们是否有一个共同来源呢？在20世纪20年代，麦卡拉姆曾提出一个重要理论：一切动物的体液皆导源于海水。他认为，原始有机体的细胞是与其周围的海水相适应的。随着动物的进化，体腔与外界隔开，被包入体内的体液，虽然经多种演化，但是，还保持其在体腔封闭前与原始海水相似的成分。

溶酶体的降解功能

如果这个论断是正确的话，那么，我们的血液只不过是经过了或多或少改变的海水而已。但是为什么我们人的血清比海水含有相对更多的钾和更少的镁呢？麦卡拉姆认为，根据地质学家的估计，原始的或古代的海水中含有比现代海水更多的钾和更少的镁。自那以后，由于不同的化合物沉积于海底，以及江河逐渐冲刷陆上的一些盐类到海里，就使得现代的海水含有更少的钾和更多的镁。麦卡拉姆还相信，脊椎动物发源于原始脊椎时代的海水中。那时海水的成分与现代脊椎动物的血清的离子成分极为近似。这样，原始脊椎时代海水的成分，却由脊椎动物的细胞外液保持下来。

总之，麦卡拉姆观点的要点是，生命在若干万年前发源于海水中。不同动物的血液系统在不同的时间封闭起来与海水隔离，但它们的后代的血液成分，却一直由于遗传关系原封不动地保存下来。以上麦卡拉姆关于内环境导源于海水的理论看起来确实是够吸引人的，但是，后来的研究者认为，他的看法显得太简单了。这是他的理论的最大的弱点。如果我们把海中的一个无脊椎动物，例如海蟹，放置在稀释的海水中，那么，我们会看到，它体内的盐类会逸出到周围水中。如果我们将钾离子注入这个动物的体内，很快就会看到钾离子也由体内逸出到周围水中。这说明离子是可以透过动物的体表面的。因此，动物的血液系统在进化中封闭后，不可能长期保持其成分不变。它与外环境必然存在着一种主动的生理过程以维持二者之间的动态平衡。如果以上观点是正确的话，那么我们将会看到，当动物的排泄器官在进化中变得更为有效时，它的血清和海水成分的差别将越来越大。最后，关于内环境来源于海水的理论，可以作如下几点结论：

1．在过去很早的一个时期，海水的成分适宜于生命的发生，生命发源于海洋。

2．今日的动物，虽然都是多少万年以来沿着不同的进化道路演变的产物，但它们体液中的离子成分却非常的相似。这使人设想：体液来源于原始的海水。

3．原始的海水比现代海水含有更多的钾和更少的镁。而正是那个时候，海水的成分与今日动物血清的成分极为相似。

4．自从动物的体腔与原始海水隔开以来，其血清的成分并不是静止地靠遗传影响保留下来的，而是靠主动过程的泵的作用，与外环境保持着动态平衡。排泄器官起着重要作用。动物越进化，其维持内环境与现代海水成分的差别的能力就越强。