氮气的含量占到了空气总量的78%,而氧气只占到了21%,那为什么地球上的生物进化那么多年,呼吸的却还是氧气而不是氮气呢?
根据现有研究,地球上的生物除了鲑居尾孢虫外,其他动物都是用氧气呼吸的。但是地球的大气层中,氮气的占比高达78%,氧气仅仅只有21%左右。这样看来,地球生物呼吸吸入氮气似乎更合理一点。
但是,对于任何生物来说,都并非是越多越有利。就拿呼吸吸入的氧气来说,生物呼吸吸入的并非是纯氧,还有其他的稀有气体。
对于昆虫而言,能在高浓度氧气环境下生存或许就是另外一种情况了,要知道大约在3亿多年前巨大的昆虫在地球上漫游,而当时地球大气中的氧气含量为35%,远远超过了我们今天所呼吸的21%。
研究人员怀疑空气中氧气含量的增加是造成这些昆虫巨大化的主要原因,因为昆虫的呼吸系统是将氧气通过气管带入细胞中,同时带走二氧化碳。这时若是空气中的氧气含量更多,昆虫的气管随之被扩大,身体也会变得越来越大。
所以氮气在整个呼吸过程中,完全没有参与,只是起到了淡化氧气浓度的作用。氮气无法参与生物的呼吸过程,其实在生命起源的那一刻就已经注定了。
每个生命体的内部,无时无刻不在发生着无数生化反应,新的有机物在形成的同时,旧的有机物在分解,同时产生能量,这就是生物的新陈代谢。氧本身是一种自由基,更容易与其他的物质发生反应。
但是氮是一种稳定性很强的物质,虽然说也能与其他物质发生反应,但是效率非常低,在发生反应时还需要吸收能量。因此,从效率上来说,氧气的反应更容易产生能量,致使除了厌氧生物之外的所有生物都选择了呼吸氧气。包括深海生物也是如此,只是它们为适应环境,在长期的进化当中,所需要的氧气浓度越来越低。
除此之外,还有就是反应后的最终产物。根据现在科学界的普遍观点,生命起源于海洋,水是生命之源,人类若是不吃饭身体的能量够活七天,但是不喝水仅仅只能撑三天。我们除了依靠外界补充水分之外,身体也能够产生水,有氧呼吸最终产生的水分,使得生物即便在极其恶劣的生存环境之下,也能为自己求得一丝生机。
但是如果生物是用氮气呼吸的,那么最终产物可能会是氮化氢,即我们常说的氨气。即便是在我们日常生活中闻到氨气都觉得刺鼻不已,若是产生在身体内部,那氨气本身具有的刺激性与腐蚀性会对身体造成巨大的伤害,出现边呼吸边损害身体的情况。
除此以外,地球生命作为碳基生物,使用氮气呼吸,最终还会生成氮化碳产物,这是一种硬度可以跟金刚石相提并论的化合物,即便是一次反应只会在体内少量沉积,但是伴随着频繁的反应,那么生物的身体还是无法承受的。
所以无论是从低下的效率来看,还是从反应产生的有害化合物来说,用氮进行呼吸都无异于“慢性自杀”!