W我們在汗水中跋涉穿過玻利維亞亞馬遜。從頭到腳裹著驅蟲裝備，我們躲避著成群的蚊子，同時避開樹根、藤蔓和巨型螞蟻。我的當地研究助理迪諾·內特、我的伴侶凱莉·羅辛格和我跟隨胡里奧，他是我的一位奇馬內朋友，也是我們今天的嚮導。奇馬內人是居住在這個炎熱潮溼地區的狩獵採集-園藝家群體。就在我們身後，胡里奧三歲的兒子快樂地在叢林中穿梭，儘管他沒有防護服，但對炎熱和昆蟲毫不在意，這讓我汗流浹背的努力相形見絀。
我們停在看起來像一棵小樹但實際上是一根大藤蔓的東西面前。胡里奧告訴我們，奇馬內人在原始森林中需要水時會使用它。他開始用彎刀從各個方向砍伐藤蔓，每次砍伐都飛濺出樹皮碎片。不到兩分鐘，他就砍下了一米長的部分。水開始從中湧出。他把它舉到嘴邊，喝了幾秒鐘來解渴，然後遞給我。我把水瓶放在藤蔓下，接了一杯。味道很好：清淡、有點粉質、幾乎像碳酸飲料。
作為我的實地研究的一部分，我向胡里奧和其他奇馬內人詢問他們如何在不同的地方——在家中、田野裡、河邊或森林中——獲取他們需要的飲用水。他告訴我只有兩種藤蔓可以用來取水；其餘的要麼不起作用，要麼會讓你生病。但是當他指向其他藤蔓時，我幾乎看不出有什麼區別。藤蔓是一種隱藏的水源。胡里奧的觀察提出了人類適應的一個基本問題：我們的進化歷史是如何塑造我們滿足用水需求的策略的，特別是在難以獲得清潔水的環境中？
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在這片森林裡，我們處於一個相對富水的環境中，但當我們遠離溪流時，胡里奧仍然確切地知道在哪裡以及如何取水。人類並不是唯一密切關注天然水源的生物——許多動物會在腦海中繪製周圍環境的地圖，以記住重要資源的所在地，有些甚至會為了水而改變它們的環境。但我們是獨一無二的，因為我們採取了更極端的措施。
縱觀歷史，人們一直在大幅度地改造他們的環境，以確保獲得水資源。以現代以色列境內的歷史悠久的羅馬城市凱撒利亞為例。早在 2000 多年前它建成時，該地區就沒有足夠的天然淡水來維持一個城市。由於其對羅馬殖民統治的地理重要性，羅馬人透過剝削性的奴隸勞動，建造了一系列渡槽，將泉水從遠達 16 公里的地方輸送過來。這種安排為多達 50,000 人提供了每天約 145 升的人均用水量。
今天，城市使用龐大的 distribution 網路為人們提供飲用水，這大大改善了公共衛生。當我們有充足的水時，我們會忘記水是多麼重要。但是當水很珍貴時，我們滿腦子想的都是水。只需要停水或汙染事件的訊息，就會引發對用水不安全的擔憂。
沒有足夠的水，我們的身體和認知功能就會下降。如果沒有水，我們會在幾天內死亡。從這個意義上說，人類比許多其他哺乳動物更依賴水。最近的研究闡明瞭我們對水需求的起源——以及我們如何適應以解渴。事實證明，正如食物塑造了人類進化一樣，水也塑造了人類進化。
奇馬內青少年在玻利維亞亞馬遜雨林中從藤蔓中取水飲用。圖片來源： Matthieu Paley
大汗淋漓
為了理解水是如何影響人類進化程序的，我們需要回顧我們史前史的一個關鍵章節。在大約三百萬到兩百萬年前之間，非洲（人類的祖先（人科動物成員）最初進化的地方）的氣候變得更加乾燥。在此期間，早期人科動物南方古猿屬讓位於我們自己的人屬，即智人屬。在這個轉變過程中，身體比例發生了變化：南方古猿身材矮壯，而智人身材更高挑、更苗條，體表面積更大。這些變化減少了我們祖先暴露在太陽輻射下的程度，同時增加了暴露在風中的程度，從而提高了他們散熱的能力，使他們更有效地利用水。
其他關鍵的適應性變化伴隨著身體結構的這種轉變。隨著氣候變化將森林變成了草原，早期人科動物變得更擅長在開放環境中用兩條腿行走，他們失去了體毛，並進化出更多的汗腺。正如賓夕法尼亞州立大學的尼娜·賈布隆斯基和英國利物浦約翰摩爾斯大學的彼得·惠勒的研究表明，這些適應性變化提高了我們祖先在移動時排出多餘熱量並因此保持安全體溫的能力。
汗腺是我們故事的關鍵部分。哺乳動物有三種類型的汗腺：頂泌腺、皮脂腺和外分泌腺。外分泌腺調動細胞內的水和電解質來產生汗液。人類擁有的外分泌汗腺比任何其他靈長類動物都多。賓夕法尼亞大學的丹尼爾·阿爾迪亞及其同事最近的一項研究發現，一個名為 Engrailed 1 的基因的重複突變可能導致了外分泌汗腺的豐富。在類似於早期人科動物進化所在的相對乾燥的環境中，汗液的蒸發會冷卻皮膚和血管，進而冷卻身體的核心。
擁有了這種強大的冷卻系統，早期人類能夠比其他靈長類動物更活躍。事實上，一些研究人員認為，永續性狩獵——追逐動物直到它過熱——可能是我們祖先的一種重要的覓食策略，如果他們沒有避免過熱的方法，他們就無法進行這種狩獵。
然而，這種增強的排汗能力有一個缺點：它會增加我們脫水的風險。布拉格查爾斯大學的馬丁·霍拉及其合作者最近證明，直立人本可以在炎熱的熱帶稀樹草原中進行大約五個小時的永續性狩獵，然後才會損失 10% 的體重。在人類中，因脫水而造成的 10% 的體重損失通常是發生嚴重的生理和認知問題甚至死亡的臨界點。超過那個點，飲水變得困難，需要靜脈輸液來補充水分。
我們對脫水的脆弱性意味著我們比我們的靈長類表親更依賴外部水源，並且比羊、駱駝和山羊等適應沙漠的動物更依賴外部水源，這些動物可能會損失 20% 到 40% 的體液而不會有死亡的風險。這些動物在腸道中有一個額外的隔間，稱為前胃，可以儲存水作為對抗脫水的內部緩衝。
事實上，居住在沙漠中的哺乳動物有一系列適應缺水的特性。其中一些特性與腎臟的功能有關，腎臟維持身體的水和鹽平衡。哺乳動物腎臟的大小和形狀各不相同，因此它們濃縮尿液並因此節約體液的程度也各不相同。例如，沙漠袋鼠可以幾個月不喝水地生活，部分原因是其腎臟可以極度濃縮尿液。人類可以在一定程度上做到這一點。當我們因出汗而失去大量水分時，複雜的激素和神經迴路網路會指導我們的腎臟透過濃縮尿液來節約水分。但是我們在這方面的能力有限，這意味著我們不能像沙漠袋鼠那樣長時間不喝淡水。
我們也不能預先給身體補充水分。沙漠駱駝可以喝水並儲存足夠的水供幾周使用。但是，如果人類喝太多液體，我們的排尿量會迅速增加。我們的腸道大小和胃排空的速度限制了我們補充水分的速度。更糟糕的是，如果我們喝太多水太快，我們可能會擾亂我們的電解質平衡並發展成低鈉血癥——血液中鈉含量異常低——這與脫水一樣致命，甚至更致命。
即使在有利的條件下，食物和水都容易獲得，人們通常也無法在至少 24 小時內恢復劇烈運動造成的所有水分流失。因此，我們必須注意在身體水分的流失和補充之間取得平衡。
沙漠哺乳動物，如駱駝，有一系列適應缺水的特性。圖片來源：Mlenny Getty Images
解渴
我之所以向胡里奧詢問奇馬內人食用的“隱藏”水源，例如藤蔓，是有原因的。2009 年，在玻利維亞進行的第一次實地考察的幾個星期後的一個晚上，口渴和飢餓的結合讓我狼吞虎嚥地吃了一個大木瓜。當我吃成熟的水果時，汁液順著我的下巴流下來。當時我並沒有多想，但是晚上我鑽進蚊帳後不久，我的錯誤就暴露出來了。
在玻利維亞亞馬遜雨林，夜間溼度高達 100%。每天晚上睡覺前，我都會脫掉衣服，只穿內褲，然後把衣服緊緊地捲起來，放進大的可重複密封的塑膠袋裡，這樣它們第二天早上就不會溼透。在蚊帳裡躺了一個小時，祈禱一陣風吹來讓我涼快下來之後，一種可怕的感覺襲來：我需要小便。想到穿衣服、小便，然後重新摺疊和存放衣服需要做多少工作，我詛咒自己吃木瓜的決定。而且我不得不在那天晚上晚些時候再次重複這個過程。我開始思考那個水果裡有多少水——結果證明相當於三杯水。難怪我想小便。
我們的飲食靈活性或許是我們抵禦脫水的最佳防禦手段。正如我在那個悶熱的夜晚艱難地學到的那樣，食物中存在的水量有助於總的飲水量。在美國，人們攝入的水分中約有 20% 來自食物，但我在奇馬內人中的研究發現，食物（包括水果）貢獻了他們總飲水量的 50%。日本成年人通常比美國成年人喝更少的水，他們也從他們吃的食物中獲得大約一半的水。其他人群採用不同的飲食策略來滿足他們的用水需求。肯亞北部達桑納克牧民消耗大量牛奶，牛奶中 87% 是水。他們還咀嚼富含水分的樹根。
黑猩猩，我們現存最親近的靈長類親戚，也表現出飲食和行為上的適應性來獲取水。它們舔舐溼岩石並使用樹葉作為海綿來收集水。德克薩斯州立大學的靈長類動物學家吉爾·普魯茨發現，在非常炎熱的環境中，例如塞內加爾豐戈利的稀樹草原，黑猩猩會尋找涼爽的洞穴避難，並在夜間而不是白天覓食，以最大限度地減少熱應激並節約體液。但總的來說，非人類靈長類動物的大部分水分來自水果、樹葉和其他食物。
渡槽將水從遙遠的泉水輸送到古代城市凱撒利亞。圖片來源：MARIE LISS Getty Images
正如杜克大學的赫爾曼·龐澤及其同事的最新研究表明，儘管我們的排汗能力更強，但人類已經進化到比黑猩猩和其他猿類使用更少的水。然而，我們更依賴純淨水而不是來自食物的水意味著我們必須努力保持水分。然而，健康的水量因人群甚至因人而異。目前，關於飲水量（包括來自食物的水）有兩種不同的建議。第一個建議來自美國國家醫學院，建議男性每天飲用 3.7 升水，女性每天飲用 2.7 升水，同時建議孕婦和哺乳期婦女分別增加 300 毫升和 700 毫升的攝入量。第二個建議來自歐洲食品安全域性，建議男性和女性每天分別飲用 2.5 升和 2.0 升水，孕婦和哺乳期婦女的增加量相同。男性比女性需要更多的水，因為他們的身體更大，平均肌肉更多。
這些不是硬性規定。它們是根據對特定地區人群的調查和研究計算出的人口平均值。它們旨在滿足居住在溫帶和通常氣候受控環境中的中等活躍、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，具體取決於生活習慣、氣候、活動水平和年齡等因素。
事實上，即使在美國等相對用水安全的地區，飲水量也差異很大。大多數男性每天消耗 1.2 到 6.3 升水，女性每天消耗 1.0 到 5.1 升水。在整個人類進化過程中，我們祖先的飲水量可能也因活動水平、溫度以及暴露在風和太陽輻射下的程度，以及體型和水的可用性而有很大差異。
然而，事實也是如此，兩個年齡和身體狀況相似、生活在同一環境中的人，他們的飲水量可能差異很大，而且兩者都可能保持健康，至少在短期內是這樣。這種差異可能與早期生活經歷有關。人類在胎兒發育期間經歷一個敏感期，這會影響許多生理功能，其中包括我們的身體如何平衡水分。我們在子宮內和哺乳期間會收到關於我們營養環境的線索。這些資訊可能會影響後代對水的需求。
實驗研究表明，限制懷孕大鼠和綿羊的水攝入量會導致它們的後代檢測身體脫水的方式發生重大變化。與未剝奪母親所生的後代相比，這些缺水母親所生的後代在感到口渴並尋找水源之前會更加脫水（即，它們的尿液和血液會更加濃縮）。這些發現表明，脫水敏感性設定點是在子宮內建立的。
因此，發育過程中接收到的水合訊號可能決定人們何時感知口渴，以及他們一生中後期喝多少水。從某種意義上說，這些早期經歷使後代為他們環境中存在的水量做好準備。如果一位孕婦正在應對缺水環境並且長期脫水，這可能會導致她的孩子在以後的生活中持續少喝水——這種特質在難以獲得水的地方具有適應性。然而，還需要做更多的工作來檢驗這一理論。
保持清潔
儘管早期的生活經歷可能會決定我們在不知不覺中喝多少水，但找到安全的水源是我們積極學習去做的事情。與我意外發現木瓜的補水效果不同，奇馬內人會刻意尋找富含水分的食物。在沒有清潔水的環境中，吃東西而不是喝更多的水可能有助於防止接觸病原體。事實上，我的研究發現，那些從食物和水果（如木瓜）中攝取更多水分的奇馬內人不太可能腹瀉。
許多社會已經發展出飲食傳統，將低酒精、發酵飲料納入其中，這可能是重要的補水來源，因為發酵可以殺死細菌。（另一方面，酒精含量較高的飲料會增加尿液產生，從而耗盡身體的水分儲存。）像其他亞馬遜地區的人口一樣，奇馬內人飲用一種叫做奇恰的發酵飲料，它是用木薯或木薯製成的。對於奇馬內男性來說，飲用發酵的奇恰與脫水的機率較低有關。
獲取足夠的水是人類最古老、最緊迫的挑戰之一。因此，我們會在腦海中繪製水源的位置，無論是高速公路休息站、沙漠泉水還是叢林植物，這也許並不令人驚訝。當我看著胡里奧砍下藤蔓時，他的兒子也在看著，學習這個重要的水源在哪裡。我瞥見了這一過程如何在幾代人之間上演。透過這樣做，我意識到渾身是汗，並找到補充流失水分的方法，是使我們成為人類的重要組成部分。