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除非你在学校里专门学过激素方面的知识，或者久病成医，不然你很可能只对几种出名的激素有模糊的认识，比如雌激素、胰岛素，或者甲状腺激素。你可能还听说过褪黑素可以助眠，但不知道褪黑素其实也属于激素。激素一般充满某种神奇的力量，但大多数人不知道它们从哪里来，到底是什么东西，在人体内有什么作用，会不会影响大脑。
所有的多细胞生物，不管是动物还是植物，都有激素。在动物体内，激素主要分为两类：蛋白质类激素和类固醇激素。蛋白质类激素包括胰岛素、褪黑素等，由氨基酸（所有蛋白质的基石）构成。类固醇激素包括睾酮、其他雄激素（如双氢睾酮、雄烯二酮）、雌激素等，由胆固醇合成。（胆固醇很重要，是细胞膜的主要成分。）激素由各种腺体和组织产生，如褪黑素由松果体产生，睾酮和雌激素主要由睾丸和卵巢产生，胰岛素由胰腺产生。所有激素都在血液中循环，将信号传递到身体各个部位。血液的所到之处激素都能到达，因此它们无处不在。
任何复杂系统，不管是一个生物体、一个家庭，还是一座工厂、一所大学，都需要将信号从一处传递到另一处，以保持系统的正常运行。我们的身体也是复杂的系统，我们的信号传递就是靠化学信使完成的。动物主要依靠两类化学信使：神经递质（在大脑和脊髓组成的中枢神经系统中完成信号传递）和激素。
神经递质在神经元之间以点对点的方式，利用电脉冲传递信号（见图2—3），过程就像一列火车在既定的轨道上行驶，而激素则会广泛地向所有正在“倾听”的细胞传递化学信号。举个例子，我在波士顿最喜欢的波士顿公共广播电台频道是90.9，我想听他们的节目，就得把收音机调到相应的接收频率，才能接收到他们从发射塔发出的信号。激素就像广播，从发射塔发出，被我的收音机接收。激素被特定的腺体（或细胞）释放进血液循环系统，流向全身，但只有具有特殊受体的细胞才能接收到它们的信号（见图2—4）。众多内分泌腺和分泌细胞共同组成内分泌系统，能对特定激素产生反应的细胞就是激素的靶细胞，蛋白质类激素的受体嵌入靶细胞的外膜，类固醇激素（如睾酮）的受体位于靶细胞内部。（有例外，我们稍后再讲。）没有睾酮受体的细胞，就像调成别的电台频率的收音机，或许能碰上“睾丸发射塔”发出的信号，却无法接收，换句话说，它们能接触睾酮，但不会做出任何反应。
图2—3 神经通信
图2—4 激素通信
此时此刻，在你阅读本书的时候，神经递质就在帮你解码和回应这些文字给你带来的视觉刺激，并把你想要继续阅读的想法转化为翻页的动作。如果你感觉饿了，激素就会传递信号，把你此时的能量状态从肠道传递给大脑。大脑会把信号转化为你的感知，让你难以继续集中精力，只想起身去拿点儿零食。由此可见，获取食物的冲动是由内分泌系统和神经系统的相互作用触发的（将二者连接起来的叫作神经内分泌系统）。激素以这样的方式影响着你的大脑和行为，促进了身体和大脑之间的交流，通过身体需求调控着你的欲望和行动。激素和神经递质经历“盲目”的进化之后依然存在于我们体内，就证明它们在根本上是有益于生存和繁殖的。
对于满足你的身体对生存、生长、修复、繁殖所需的能量的需求，这种调控至关重要。能量就是身体里的货币，一家公司可以通过电子邮件沟通来了解收入和支出，为公司的财务计划提供信息，但身体和大脑之间如何交换信息，做出节约或消耗能量的决策呢？何时该开始生长，何时该停止生长？此时该不该为了健康保存体力？还是该花足够的精力去玩耍、求偶、夺爱或哺乳呢？
假如你现在要出门跑步，你可能会先做点儿准备，比如吃一点能量棒。跑了一英里之后，肌肉细胞就会开始渴望能量。此时，你的身体有好几种方式为细胞供能，但最容易、性价比最高的方式就是让细胞直接从血液里摄取葡萄糖，这样就不用从脂肪等其他来源制造葡萄糖了。正好能量棒里的糖分进入了血液。升高的血糖水平刺激胰腺中对葡萄糖敏感的细胞发出自己存在的信号，这下，那些辛苦劳作的细胞就有供消耗的能量了。作为回应，胰腺开始分泌胰岛素，胰岛素进入血液，并随着血液循环至各处。胰岛素会向周围的细胞大喊：“开门了！葡萄糖到门口了！”由于几乎所有细胞都需要葡萄糖来供能，所以它们都是胰岛素的靶细胞，尤其是饥渴已久的肌肉细胞，会回应得尤其积极，赶紧“开门”让葡萄糖进入。当胰岛素与肌肉细胞上的受体结合时，肌肉细胞就会在细胞膜上打开一条特殊的通路，供葡萄糖进入。由于你一直在跑步，细胞急需能量，进入细胞的葡萄糖顷刻间就会被消耗，转化为ATP（三磷酸腺苷），一种供能的分子。纵观全程，胰岛素向全身（除了大脑，大脑细胞获取葡萄糖靠的是其他机制）传递了一个信号，即血液中有葡萄糖可用，正在工作的细胞接收到信号并做出反应，你这才有了足够的能量来跑完全程。
现在你跑完步，回到家倒在了沙发上。刚过一会儿，你突然感到一阵饥饿，逼得你去零食柜里翻找想吃的东西。这是非常合理的：你跑步之前吃了碳水化合物，导致胰岛素水平升高，胰岛素的作用很强，让全身的细胞消耗了血液里的大量葡萄糖，因此你现在血糖水平偏低，胰岛素水平随之下降。大脑感知到了这一点，控制食欲的中枢收到胰岛素发出的低血糖的信号，于是通过神经递质向大脑的其他部分发出信号，将低血糖的信号转化成了行动——为了缓解不适，你从沙发上站起身，从水果盘里拿了个苹果。不过如果是我，我可能会去拿一些椒盐卷饼或一袋薯片吧。
当肠道将食物分解成可以从小肠吸收到血液中的大分子时，血糖水平就会升高，胰岛素水平也会上升，葡萄糖被转移到身体各处的细胞。胰岛素水平高也是一种信号，告知大脑你的身体已经有了足够的能量，你就不会再感到饥饿了。这就是激素与大脑的相互作用，利用身体需求调控行为的过程。通过一系列调控，你的身体需求基本上被满足了。
睾酮（以及其他性激素）和胰岛素一样，不但在体内发挥作用，还会向大脑发出信号。睾酮也能调控身体需求和行为，但血糖水平就不在它的管辖范围内了，它主要控制的是身体的发育和繁殖。
当然，繁殖也需要能量，因此生殖系统的功能强弱取决于身体内可用的能量多少（胰岛素、睾酮等激素常与其他激素、其他化学物质协同作用）。尤其是女性，其生殖功能受能量制约的程度比男性大得多。男性只要找到合适的异性、击败竞争者、吸引异性就能成功繁殖，而女性还要经历一个苦筋拔力的生理过程——用自己的身体孕育胎儿、喂养婴儿。如果睾酮水平较高（达到一般男性水平），它就能在男性体内起作用，促进肌肉生长、精子产生，并告知大脑，身体已经为繁殖做好了准备。就像高水平的胰岛素朝全身大喊“能量准备就绪！”一样，高浓度的睾酮也会大喊：“精子准备就绪！”可以说，是睾酮帮助雄性为繁殖做好了准备——历朝历代的阉人就是最好的例证。
在没有现代药物治疗的时代，想拥有典型的男性行为和外表，你只能祈求自己长两个睾丸了。在上文中我们已经讲过，人们通过长期的观察发现，雄性动物如果失去睾丸，就发育不出（或会失去）雄性化的生理功能，如产生精子，以及生理特征，如鲜艳的羽毛（如果你是鸟）、又大又尖的鹿角（如果你是鹿），或者健壮的上身肌肉（如果你是人）。睾丸还能影响男性的行为，比如让男人能够勃起，或者产生吸引女性注意的冲动。
从19世纪末开始，针对睾丸分泌物的研究和产业开始腾飞，这时的科学家在研究激素对动物生理、身体构造和行为的影响时，就再也不用采取移植整个器官或组织这么费力、效果最差且惨无人道的方法了。到20世纪初，雌激素、孕酮和睾酮先后被成功合成并出售，用于药理学（既有靠谱的也有不靠谱的）和科研。 [30]
在内分泌学发展的早期阶段，临床医生、制药公司和科研人员的合作让这门学科迅速发展了起来。我可以再举一个例子：人们发现并成功合成胰岛素后，将其制成药物，于1921年首次用于治疗，至今拯救了无数1型糖尿病病人的生命。直到今天，这种互惠关系仍在延续，一步步深化着我们对激素如何塑造身体和大脑的理解。
在发现睾酮之前，所有关于激素对动物的作用的证据都来自阉割，即在动物出生后，手术摘除睾丸。但我还没有讲过，其实大多数雄性动物的正常发育需要在出生前或出生后不久接触高水平的睾酮。 [31] 那么，如果一个雄性胎儿在母体子宫内发育时或在出生之后始终没有接触睾酮，那其将会如何发育呢？这个问题，我将在下一章中进行解答。
[1] Virag Sharma, Nikolai Hecker, Juliana G. Roscito, Leo Fourster, Bjoern I. Langer,and Michael Hiller,“A Genomics Approach Reveals Insights into the I mportance of Gene Losses for Mammalian Adaptations,” Nature Communications 9, no.1 (2018): 1215-19.
[2] Damayanthi Durairajanayagam, Rakesh K. Sharma, Stefan S. du Plessis, and Ashok Agarwal,“Testicular Heat Stress and Sperm Quality,”in Male Infertility , ed. Stefan S. du Plessis, Ashok Agarwal, and Edmund S. Sabanegh Jr. (New York: Springer, 2014), 105-25.
[3] Sharma et al.,“A Genomics Approach Reveals Insights.”
[4] Aristotle,“History of Animals,”in Complete Works of Aristotle , vol.1, rev.Oxford translation, ed. Jonathan Barnes (Princeton, NJ: Princeton University Press, 1984), 981.
[5] Angela Giufrida,“Sistine Chapel Breaks 500-Year Gender Taboo to Welcome Soprano into the Choir,” Guardian , November 18, 2017.
[6] Meyer M. Melicow,“Castrati Singers and the Lost ‘Cords, ’” Bulletin of the New York Academy of Medicine 59, no. 8 (1983): 744.
[7] 明、清泛称宦官为太监。——编者注
[8] Robert B. Crawford,“Eunuch Power in the Ming Dynasty,” T’oung Pao 49, no.1 (1962): 115-48; Eberhard Nieschlag and Susan Nieschlag,“The History of Testosterone and the Testes: From Antiquity to Modern Times,”in Lee B.Smith, Testosterone: From Basic Research to Clinical Applications (New York:Springer, 2017), 1-19.
[9] G. Carter Stent,“Chinese Eunuchs,” Journal of North-China Branch of the Royal Asiatic Society 10 (1877): 143.
[10] Yinghua Jia, The Last Eunuch of China: The Life of Sun Yaoting (Beijing: China Intercontinental Press, 2008), 8.
[11] Jean D. Wilson and Claus Roehrborn,“Long-Term Consequences of Castra tion in Men: Lessons from the Skoptzy and the Eunuchs of the Chinese and Ottoman Courts,” Journal of Clinical Endocrinology and Metabolism 84, no.12(1999): 4324-31.传统上，古代中国的宦官，其阴茎和睾丸均会被切除，但不同时代和社会文化的人在行阉割术时，是否会将阴茎随睾丸一起切除，是不尽相同的，参见：Kathryn M. Ringrose,“Eunuchs in Historical Perspective,” History Compass 5, no. 2 (2007): 495-506。
[12] Stent,“Chinese Eunuchs,”177.
[13] Jia, Last Eunuch of China , 8.
[14] Lynn Loriaux, A Biographical History of Endocrinology (Ames, IA: Wiley Blackwell, 2016).
[15] Arnold Adolph Berthold,“The Transplantation of Testes,”trans. D. P. Quiring, Bulletin of the History of Medicine 16, no.4 (1944): 399-401, 401.
[16] Berthold,“Transplantation of Testes,”401 (my emphasis).
[17] 苏格兰医生约翰·亨特曾在几次演讲中报告和贝特霍尔德实验类似的结果，但他从未正式发表过自己的观察结果：Alvaro Morales,“The Long and Tortuous History of the Discovery of Testosterone and Its Clinical Application,” Journal of Sexual Medicine 10, no.4 (2013): 1178-93; Garabed Eknoyan,“Emergence of the Concept of Endocrine Function and Endocrinology,” Advances in Chronic Kidney Disease 11, no.4 (2004): 371-76。
[18] Setti S. Rengachary, Chaim Colen, and Murali Guthikonda,“Charles-Edouard Brown-Séquard: An Eccentric Genius,” Neurosurgery 62, no.4 (2008): 954-64.
[19] Merriley Borell,“Organotherapy, British Physiology, and Discovery of the Internal Secretions,” Journal of the History of Biology 9, no. 2 (1976): 235-68.
[20] C. E. Brown-Séquard,“Note on the Effects Produced on Man by Subcut aneous Injections of a Liquid Obtained from the Testicles of Animals,” Lancet 134, no. 3438 (1889): 105-107.
[21] Erica R. Freeman, David A. Bloom, and Edward J. McGuire,“A Brief History of Testosterone,” Journal of Urology 165, no. 2 (2001): 371-73.
[22] Eberhard Nieschlag and Susan Nieschlag,“The History of Discovery, Synthesis and Development of Testosterone for Clinical Use,” European Journal of Endocrinology 180, no. 6 (2019): R201-R212.
[23] Andrea J. Cussons, John P. Walsh, Chotoo I. Bhagat, and Stephen J.Fletcher,“Brown-Séquard Revisited: A Lesson from History on the Placebo Effect of Androgen Treatment,” Medical Journal of Australia 177, no.11(2002): 678-79.
[24] J. D. Kaunitz and Y. Akiba,“Duodenal Bicarbonate: Mucosal Protection,Luminal Chemosensing and Acid-Base Balance,” Alimentary Pharmacology and Therapeutics 24, no. s4 (2006): 169-76.
[25] William Maddock Bayliss and Ernest Henry Starling,“The Mechanism of Pancreatic Secretion,” Journal of Physiology 28, no. 5 (1902): 322, 325-53.
[26] J. H. Henriksen and O. B. Schafalitzky de Muckadell,“Secretin, Its Discovery,and the Introduction of the Hormone Concept,” Scandinavian Journal of Clinical and Laboratory Investigation 60, no.6 (2000): 463-72;“The Nobel Prize in Physiology or Medicine 1904,”The Nobel Prize, https://www.nobel prize.org/prizes/medicine/1904/summary/.
[27] John Henderson,“Ernest Starling and ‘Hormones’: An Historical Comm entary,” Journal of Endocrinology 184, no.1 (2005): 5-10.
[28] 关于斯塔林和贝利斯发现第一种激素，以及这一发现对人们理解人体内环境、内部反应调控的影响，参见：Henriksen and Schafalitzky de Mucka dell,“Secretin,”463-72。
[29] Morales,“The Long and Tortuous History of the Discovery of Testosterone and Its Clinical Application”; and Eberhard Nieschlag and Susan Nieschlag,“Testosterone Deficiency: A Historical Perspective,” Asian Journal of Andrology 16, no. 2 (2014): 161-68.
[30] Nieschlag and Nieschlag,“Testosterone Deficiency.”
[31] Lucia Lanciotti, Marta Cofini, Alberto Leonardi, Laura Penta, and Susanna Esposito,“Up-to-Date Review About Minipuberty and Overview on Hypoth alamic-Pituitary-Gonadal Axis Activation in Fetal and Neonatal Life,” Frontiers in Endocrinology 9 (2018), article 410.男婴出生后不久会首先经历一个睾酮水平上升的时期，持续三个月左右。女婴也会经历类似的雌激素水平上升期，这个时期被称为迷你青春期。已有越来越多的学者认为，迷你青春期是生殖器官发育成熟的关键时期，也可能是神经系统进一步按性别发生分化的关键时期。关于婴儿在这一时期的发育，仍有许多有待了解的问题。