生物没有选择无毒的氮气作为能量来源,原来

氧气是地球上大多数生命所必需的元素之一,它参与了细胞呼吸作用,为生命提供了能量和活力。但是,氧气也有另一面,它是一种活性很强的氧化剂,可以造成细胞和DNA的氧化损伤,导致衰老、疾病和死亡。

那么,氧气到底是生命的恩赐还是慢性杀手呢?我们为什么要依赖这种有毒的分子呢?地外生命是否也需要氧气呢?

要回答这些问题,我们需要从地球生命的起源和进化说起。据科学家们推测,地球上最早的生命大约出现在46亿年前,当时地球大气中几乎没有氧气,而是以二氧化碳、氮气等为主。这些原始的微生物都是厌氧的,也就是说,它们不需要氧气,甚至会被氧气所毒害。它们通过发酵或者无氧呼吸来分解有机物质,释放能量。但是这些过程产生的能量很少,限制了生命的复杂度和多样性。

大约在25亿年前,地球上发生了一次重大的变化,那就是大氧化事件(GreatOxygenationEvent)。这次事件的主角是蓝藻等单细胞生物,它们可以利用阳光进行光合作用,并制造出氧气。随着蓝藻等光合细菌在海洋中大量繁殖,地球上的氧气含量开始逐渐增多。这对于一些厌氧生物来说是一场灾难,因为它们没有适应氧化环境的能力,被迫退化或者灭绝。但对于另一些生物来说,则是一个机遇,因为它们发展出了应对氧化损伤的机制,并利用了有氧呼吸这种更高效的能量获取方式。

有氧呼吸是一种将有机物质在存在氧气的条件下彻底分解为二氧化碳和水,并释放出大量能量(ATP)的过程。与发酵或者无氧呼吸相比,有氧呼吸可以产生更多的ATP(每个葡萄糖分子可产生30-32个ATP),这意味着生命可以拥有更多的能量来支持更复杂和多样的功能和结构。有了足够的能量,生命就可以从单细胞向多细细胞进化,从而出现了多种不同的生物形态和类型。

例如,有了有氧呼吸,生命就可以从水中进入陆地,因为它们不再依赖于水中溶解的氧气,而是可以直接从空气中吸收氧气。有了有氧呼吸,生命就可以形成更大的个体和群体,因为它们可以通过血液或者其他液体来输送氧气到各个部位。有了有氧呼吸,生命就可以拥有更多的器官和系统,例如心脏、肺、肌肉、神经等,因为它们都需要大量的能量来维持正常运作。

可以说,有氧呼吸是地球生命进化中最重要的一次革命,它极大地提升了生命的能量水平和复杂度,并促进了生物多样性的发展。但是,有氧呼吸也有一个代价,那就是氧化损伤。当生命利用氧气来产生能量时,会产生一些副产品,例如自由基、过氧化物等。这些分子都是不稳定的,会与细胞内的其他分子发生反应,造成蛋白质、脂质、核酸等的损坏。这些损坏会导致细胞功能障碍、基因突变、组织退化等问题,最终导致衰老、疾病和死亡。

总之,在这篇文章中,我们探讨了氧气对于生命的意义和影响,以及为什么生物进化中没有选择无毒的氮气。我们发现,氧气是一种活性很强的分子,它可以提供大量的能量给生命,并促进了生命的复杂度和多样性。但同时,它也会造成细胞和DNA的损伤,并加速了衰老和死亡。因此,我们可以说,氧气既是生命的恩赐又是慢性杀手。




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