手中的分支靜脈與樹木展開的枝幹驚人地相似——這種基本模式導致了物種間驚人的相似性。事實上,包括壽命和代謝率在內的各種特徵都按照一個簡單的比例變化:生物的體重乘以 1/4 的某個倍數。
根據《科學》雜誌週五刊登的一份報告,新墨西哥大學的詹姆斯·吉洛利和他的同事透過擴充套件該模型,納入了與體溫相關的測量指標,更準確地預測了幾乎所有生物的代謝率。他們成功地利用了數百種依賴氧氣的物種的資料對他們的模型進行了測試,包括需氧微生物、植物、多細胞無脊椎動物、魚類、兩棲動物、爬行動物、鳥類和哺乳動物。總的來說,代謝化學反應進行的速度取決於身體與環境迴圈和交換新鮮物質的速度,以及驅動反應的系統的動能或溫度。吉洛利和他的同事知道,“植物和動物中交換表面和分佈網路的類似分形的設計”——分支靜脈和展開的肢體——意味著代謝率隨體重的四分之三次方而變化,他們寫道。但之前的研究使用的溫度測量方法對代謝率的預測效果不佳。
吉洛利的團隊從每個生物代謝化學的活化能(平均約為 0.6 電子伏特)的角度考慮了跨物種的溫度。當這個術語與玻爾茲曼常數(能量和絕對溫度之間關係的表示式)結合時,產生了一個簡單的方程。儘管該方程僅包含三項,但它可以預測從水合種子到冬眠熊等各種生物的代謝率。
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科學家們指出,該模型並非完美:即使在根據體重和溫度進行標準化後,鳥類和哺乳動物的實測代謝率仍比植物和單細胞生物高出 20 倍。而且活躍的溫血生物的代謝率可能比預測的代謝率高出十倍之多。但它比他們以前的模型好得多。