W我们在汗水中跋涉穿过玻利维亚亚马逊。从头到脚裹着驱虫装备，我们躲避着成群的蚊子，同时避开树根、藤蔓和巨型蚂蚁。我的当地研究助理迪诺·内特、我的伴侣凯莉·罗辛格和我跟随胡里奥，他是我的一位奇马内朋友，也是我们今天的向导。奇马内人是居住在这个炎热潮湿地区的狩猎采集-园艺家群体。就在我们身后，胡里奥三岁的儿子快乐地在丛林中穿梭，尽管他没有防护服，但对炎热和昆虫毫不在意，这让我汗流浃背的努力相形见绌。
我们停在看起来像一棵小树但实际上是一根大藤蔓的东西面前。胡里奥告诉我们，奇马内人在原始森林中需要水时会使用它。他开始用弯刀从各个方向砍伐藤蔓，每次砍伐都飞溅出树皮碎片。不到两分钟，他就砍下了一米长的部分。水开始从中涌出。他把它举到嘴边，喝了几秒钟来解渴，然后递给我。我把水瓶放在藤蔓下，接了一杯。味道很好：清淡、有点粉质、几乎像碳酸饮料。
作为我的实地研究的一部分，我向胡里奥和其他奇马内人询问他们如何在不同的地方——在家中、田野里、河边或森林中——获取他们需要的饮用水。他告诉我只有两种藤蔓可以用来取水；其余的要么不起作用，要么会让你生病。但是当他指向其他藤蔓时，我几乎看不出有什么区别。藤蔓是一种隐藏的水源。胡里奥的观察提出了人类适应的一个基本问题：我们的进化历史是如何塑造我们满足用水需求的策略的，特别是在难以获得清洁水的环境中？
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在这片森林里，我们处于一个相对富水的环境中，但当我们远离溪流时，胡里奥仍然确切地知道在哪里以及如何取水。人类并不是唯一密切关注天然水源的生物——许多动物会在脑海中绘制周围环境的地图，以记住重要资源的所在地，有些甚至会为了水而改变它们的环境。但我们是独一无二的，因为我们采取了更极端的措施。
纵观历史，人们一直在大幅度地改造他们的环境，以确保获得水资源。以现代以色列境内的历史悠久的罗马城市凯撒利亚为例。早在 2000 多年前它建成时，该地区就没有足够的天然淡水来维持一个城市。由于其对罗马殖民统治的地理重要性，罗马人通过剥削性的奴隶劳动，建造了一系列渡槽，将泉水从远达 16 公里的地方输送过来。这种安排为多达 50,000 人提供了每天约 145 升的人均用水量。
今天，城市使用庞大的 distribution 网络为人们提供饮用水，这大大改善了公共卫生。当我们有充足的水时，我们会忘记水是多么重要。但是当水很珍贵时，我们满脑子想的都是水。只需要停水或污染事件的消息，就会引发对用水不安全的担忧。
没有足够的水，我们的身体和认知功能就会下降。如果没有水，我们会在几天内死亡。从这个意义上说，人类比许多其他哺乳动物更依赖水。最近的研究阐明了我们对水需求的起源——以及我们如何适应以解渴。事实证明，正如食物塑造了人类进化一样，水也塑造了人类进化。
奇马内青少年在玻利维亚亚马逊雨林中从藤蔓中取水饮用。图片来源： Matthieu Paley
大汗淋漓
为了理解水是如何影响人类进化进程的，我们需要回顾我们史前史的一个关键章节。在大约三百万到两百万年前之间，非洲（人类的祖先（人科动物成员）最初进化的地方）的气候变得更加干燥。在此期间，早期人科动物南方古猿属让位于我们自己的人属，即智人属。在这个转变过程中，身体比例发生了变化：南方古猿身材矮壮，而智人身材更高挑、更苗条，体表面积更大。这些变化减少了我们祖先暴露在太阳辐射下的程度，同时增加了暴露在风中的程度，从而提高了他们散热的能力，使他们更有效地利用水。
其他关键的适应性变化伴随着身体结构的这种转变。随着气候变化将森林变成了草原，早期人科动物变得更擅长在开放环境中用两条腿行走，他们失去了体毛，并进化出更多的汗腺。正如宾夕法尼亚州立大学的尼娜·贾布隆斯基和英国利物浦约翰摩尔斯大学的彼得·惠勒的研究表明，这些适应性变化提高了我们祖先在移动时排出多余热量并因此保持安全体温的能力。
汗腺是我们故事的关键部分。哺乳动物有三种类型的汗腺：顶泌腺、皮脂腺和外分泌腺。外分泌腺调动细胞内的水和电解质来产生汗液。人类拥有的外分泌汗腺比任何其他灵长类动物都多。宾夕法尼亚大学的丹尼尔·阿尔迪亚及其同事最近的一项研究发现，一个名为 Engrailed 1 的基因的重复突变可能导致了外分泌汗腺的丰富。在类似于早期人科动物进化所在的相对干燥的环境中，汗液的蒸发会冷却皮肤和血管，进而冷却身体的核心。
拥有了这种强大的冷却系统，早期人类能够比其他灵长类动物更活跃。事实上，一些研究人员认为，持久性狩猎——追逐动物直到它过热——可能是我们祖先的一种重要的觅食策略，如果他们没有避免过热的方法，他们就无法进行这种狩猎。
然而，这种增强的排汗能力有一个缺点：它会增加我们脱水的风险。布拉格查尔斯大学的马丁·霍拉及其合作者最近证明，直立人本可以在炎热的热带稀树草原中进行大约五个小时的持久性狩猎，然后才会损失 10% 的体重。在人类中，因脱水而造成的 10% 的体重损失通常是发生严重的生理和认知问题甚至死亡的临界点。超过那个点，饮水变得困难，需要静脉输液来补充水分。
我们对脱水的脆弱性意味着我们比我们的灵长类表亲更依赖外部水源，并且比羊、骆驼和山羊等适应沙漠的动物更依赖外部水源，这些动物可能会损失 20% 到 40% 的体液而不会有死亡的风险。这些动物在肠道中有一个额外的隔间，称为前胃，可以储存水作为对抗脱水的内部缓冲。
事实上，居住在沙漠中的哺乳动物有一系列适应缺水的特性。其中一些特性与肾脏的功能有关，肾脏维持身体的水和盐平衡。哺乳动物肾脏的大小和形状各不相同，因此它们浓缩尿液并因此节约体液的程度也各不相同。例如，沙漠袋鼠可以几个月不喝水地生活，部分原因是其肾脏可以极度浓缩尿液。人类可以在一定程度上做到这一点。当我们因出汗而失去大量水分时，复杂的激素和神经回路网络会指导我们的肾脏通过浓缩尿液来节约水分。但是我们在这方面的能力有限，这意味着我们不能像沙漠袋鼠那样长时间不喝淡水。
我们也不能预先给身体补充水分。沙漠骆驼可以喝水并储存足够的水供几周使用。但是，如果人类喝太多液体，我们的排尿量会迅速增加。我们的肠道大小和胃排空的速度限制了我们补充水分的速度。更糟糕的是，如果我们喝太多水太快，我们可能会扰乱我们的电解质平衡并发展成低钠血症——血液中钠含量异常低——这与脱水一样致命，甚至更致命。
即使在有利的条件下，食物和水都容易获得，人们通常也无法在至少 24 小时内恢复剧烈运动造成的所有水分流失。因此，我们必须注意在身体水分的流失和补充之间取得平衡。
沙漠哺乳动物，如骆驼，有一系列适应缺水的特性。图片来源：Mlenny Getty Images
解渴
我之所以向胡里奥询问奇马内人食用的“隐藏”水源，例如藤蔓，是有原因的。2009 年，在玻利维亚进行的第一次实地考察的几个星期后的一个晚上，口渴和饥饿的结合让我狼吞虎咽地吃了一个大木瓜。当我吃成熟的水果时，汁液顺着我的下巴流下来。当时我并没有多想，但是晚上我钻进蚊帐后不久，我的错误就暴露出来了。
在玻利维亚亚马逊雨林，夜间湿度高达 100%。每天晚上睡觉前，我都会脱掉衣服，只穿内裤，然后把衣服紧紧地卷起来，放进大的可重复密封的塑料袋里，这样它们第二天早上就不会湿透。在蚊帐里躺了一个小时，祈祷一阵风吹来让我凉快下来之后，一种可怕的感觉袭来：我需要小便。想到穿衣服、小便，然后重新折叠和存放衣服需要做多少工作，我诅咒自己吃木瓜的决定。而且我不得不在那天晚上晚些时候再次重复这个过程。我开始思考那个水果里有多少水——结果证明相当于三杯水。难怪我想小便。
我们的饮食灵活性或许是我们抵御脱水的最佳防御手段。正如我在那个闷热的夜晚艰难地学到的那样，食物中存在的水量有助于总的饮水量。在美国，人们摄入的水分中约有 20% 来自食物，但我在奇马内人中的研究发现，食物（包括水果）贡献了他们总饮水量的 50%。日本成年人通常比美国成年人喝更少的水，他们也从他们吃的食物中获得大约一半的水。其他人群采用不同的饮食策略来满足他们的用水需求。肯尼亚北部达桑纳克牧民消耗大量牛奶，牛奶中 87% 是水。他们还咀嚼富含水分的树根。
黑猩猩，我们现存最亲近的灵长类亲戚，也表现出饮食和行为上的适应性来获取水。它们舔舐湿岩石并使用树叶作为海绵来收集水。德克萨斯州立大学的灵长类动物学家吉尔·普鲁茨发现，在非常炎热的环境中，例如塞内加尔丰戈利的稀树草原，黑猩猩会寻找凉爽的洞穴避难，并在夜间而不是白天觅食，以最大限度地减少热应激并节约体液。但总的来说，非人类灵长类动物的大部分水分来自水果、树叶和其他食物。
渡槽将水从遥远的泉水输送到古代城市凯撒利亚。图片来源：MARIE LISS Getty Images
正如杜克大学的赫尔曼·庞泽及其同事的最新研究表明，尽管我们的排汗能力更强，但人类已经进化到比黑猩猩和其他猿类使用更少的水。然而，我们更依赖纯净水而不是来自食物的水意味着我们必须努力保持水分。然而，健康的水量因人群甚至因人而异。目前，关于饮水量（包括来自食物的水）有两种不同的建议。第一个建议来自美国国家医学院，建议男性每天饮用 3.7 升水，女性每天饮用 2.7 升水，同时建议孕妇和哺乳期妇女分别增加 300 毫升和 700 毫升的摄入量。第二个建议来自欧洲食品安全局，建议男性和女性每天分别饮用 2.5 升和 2.0 升水，孕妇和哺乳期妇女的增加量相同。男性比女性需要更多的水，因为他们的身体更大，平均肌肉更多。
这些不是硬性规定。它们是根据对特定地区人群的调查和研究计算出的人口平均值。它们旨在满足居住在温带和通常气候受控环境中的中等活跃、健康人群的大部分用水需求。有些人可能需要更多或更少的水，具体取决于生活习惯、气候、活动水平和年龄等因素。
事实上，即使在美国等相对用水安全的地区，饮水量也差异很大。大多数男性每天消耗 1.2 到 6.3 升水，女性每天消耗 1.0 到 5.1 升水。在整个人类进化过程中，我们祖先的饮水量可能也因活动水平、温度以及暴露在风和太阳辐射下的程度，以及体型和水的可用性而有很大差异。
然而，事实也是如此，两个年龄和身体状况相似、生活在同一环境中的人，他们的饮水量可能差异很大，而且两者都可能保持健康，至少在短期内是这样。这种差异可能与早期生活经历有关。人类在胎儿发育期间经历一个敏感期，这会影响许多生理功能，其中包括我们的身体如何平衡水分。我们在子宫内和哺乳期间会收到关于我们营养环境的线索。这些信息可能会影响后代对水的需求。
实验研究表明，限制怀孕大鼠和绵羊的水摄入量会导致它们的后代检测身体脱水的方式发生重大变化。与未剥夺母亲所生的后代相比，这些缺水母亲所生的后代在感到口渴并寻找水源之前会更加脱水（即，它们的尿液和血液会更加浓缩）。这些发现表明，脱水敏感性设定点是在子宫内建立的。
因此，发育过程中接收到的水合信号可能决定人们何时感知口渴，以及他们一生中后期喝多少水。从某种意义上说，这些早期经历使后代为他们环境中存在的水量做好准备。如果一位孕妇正在应对缺水环境并且长期脱水，这可能会导致她的孩子在以后的生活中持续少喝水——这种特质在难以获得水的地方具有适应性。然而，还需要做更多的工作来检验这一理论。
保持清洁
尽管早期的生活经历可能会决定我们在不知不觉中喝多少水，但找到安全的水源是我们积极学习去做的事情。与我意外发现木瓜的补水效果不同，奇马内人会刻意寻找富含水分的食物。在没有清洁水的环境中，吃东西而不是喝更多的水可能有助于防止接触病原体。事实上，我的研究发现，那些从食物和水果（如木瓜）中摄取更多水分的奇马内人不太可能腹泻。
许多社会已经发展出饮食传统，将低酒精、发酵饮料纳入其中，这可能是重要的补水来源，因为发酵可以杀死细菌。（另一方面，酒精含量较高的饮料会增加尿液产生，从而耗尽身体的水分储存。）像其他亚马逊地区的人口一样，奇马内人饮用一种叫做奇恰的发酵饮料，它是用木薯或木薯制成的。对于奇马内男性来说，饮用发酵的奇恰与脱水的几率较低有关。
获取足够的水是人类最古老、最紧迫的挑战之一。因此，我们会在脑海中绘制水源的位置，无论是高速公路休息站、沙漠泉水还是丛林植物，这也许并不令人惊讶。当我看着胡里奥砍下藤蔓时，他的儿子也在看着，学习这个重要的水源在哪里。我瞥见了这一过程如何在几代人之间上演。通过这样做，我意识到浑身是汗，并找到补充流失水分的方法，是使我们成为人类的重要组成部分。