手中的分支静脉与树木展开的枝干惊人地相似——这种基本模式导致了物种间惊人的相似性。事实上,包括寿命和代谢率在内的各种特征都按照一个简单的比例变化:生物的体重乘以 1/4 的某个倍数。
根据《科学》杂志周五刊登的一份报告,新墨西哥大学的詹姆斯·吉洛利和他的同事通过扩展该模型,纳入了与体温相关的测量指标,更准确地预测了几乎所有生物的代谢率。他们成功地利用了数百种依赖氧气的物种的数据对他们的模型进行了测试,包括需氧微生物、植物、多细胞无脊椎动物、鱼类、两栖动物、爬行动物、鸟类和哺乳动物。总的来说,代谢化学反应进行的速度取决于身体与环境循环和交换新鲜物质的速度,以及驱动反应的系统的动能或温度。吉洛利和他的同事知道,“植物和动物中交换表面和分布网络的类似分形的设计”——分支静脉和展开的肢体——意味着代谢率随体重的四分之三次方而变化,他们写道。但之前的研究使用的温度测量方法对代谢率的预测效果不佳。
吉洛利的团队从每个生物代谢化学的活化能(平均约为 0.6 电子伏特)的角度考虑了跨物种的温度。当这个术语与玻尔兹曼常数(能量和绝对温度之间关系的表达式)结合时,产生了一个简单的方程。尽管该方程仅包含三项,但它可以预测从水合种子到冬眠熊等各种生物的代谢率。
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科学家们指出,该模型并非完美:即使在根据体重和温度进行标准化后,鸟类和哺乳动物的实测代谢率仍比植物和单细胞生物高出 20 倍。而且活跃的温血生物的代谢率可能比预测的代谢率高出十倍之多。但它比他们以前的模型好得多。