氮?dú)獠荒苋紵脑騙氮?dú)獠荒苋紵鞘裁葱再|(zhì)

這個(gè)問題就像在問：為什么動(dòng)物吃肉、吃草，而不吃土？道理是一樣的。生命以負(fù)熵為食，需要從環(huán)境中獲取能量，生物體內(nèi)的一切循環(huán)的根源都是能量的循環(huán)，而物質(zhì)可以通過氧化分解釋放能量，例如木柴與氧氣，在一定的溫度條件下會釋放出大量光和熱及二氧化碳。動(dòng)植物體內(nèi)的呼吸作用實(shí)際上也是在完成這個(gè)過程，為生物體提供維持生命體征所需要的能量，然后排出廢料。

氮?dú)馐且环N惰性氣體，這點(diǎn)從自然界氮化物含量較少就可以看出，要驅(qū)使氮?dú)夥磻?yīng)是需要吸收能量的，這與生命的本質(zhì)相違背，因此氮?dú)獠豢赡茏鳛楹粑饔玫娜剂稀?/p>

這個(gè)問題并非質(zhì)疑達(dá)爾文的好例子，因?yàn)樗旁谀亩歼m用，例如“如果神創(chuàng)論是正確的，為什么神創(chuàng)造的動(dòng)物呼吸氧氣，而不是氮?dú)饽兀俊蹦銌柵畫z，她也懵圈。

自然選擇的本意為最適者生存，適者一方面是競爭壓力，另一方面是環(huán)境壓力。而環(huán)境指代地球的氣候、溫度、大氣成分等等，它們的本質(zhì)有地球上的物理變化，化學(xué)變化等等，這是地球的底層邏輯。適者要在底層規(guī)則的基礎(chǔ)上演化，而不是在逾越大自然的基本法則的基礎(chǔ)之上演化。

呼吸只是表象

氧氣進(jìn)去，二氧化碳出來這只是呼吸作用的表象，實(shí)際上氧氣經(jīng)過呼吸系統(tǒng)進(jìn)入到血液循環(huán)中，血液把氧氣輸送到全身細(xì)胞中，氧氣真正要做的事情是參與細(xì)胞內(nèi)釋放能量的反應(yīng)，為身體供能，這個(gè)過程我們稱為細(xì)胞呼吸。

細(xì)胞呼吸大致可以分為三個(gè)步驟，葡萄糖通過和釋放少量能量，生成大量還原性氫（NADH還原性輔酶），和階段氧氣并沒有參與，階段有點(diǎn)類似于糖發(fā)酵的過程，這兩個(gè)階段實(shí)質(zhì)為生成攜帶大量能量的還原性氫。

在最后一個(gè)階段，還原性氫與氧氣反應(yīng)生成水，并釋放大量能量。這是一個(gè)氧化分解的結(jié)果，等量的葡萄糖在氧氣中直接燃燒，獲得的能量是一致的。生物體內(nèi)的反應(yīng)更為溫和，并逐步分解。這套氧氣參與的生物“發(fā)動(dòng)機(jī)”的轉(zhuǎn)化效率極高，達(dá)到40%，剩下的以熱能散失掉，而人類制造的發(fā)動(dòng)機(jī)，哪怕是德國的，轉(zhuǎn)化效率最高也就25%。

因此，在有氧的地球上，生物選擇有氧呼吸本身就是適者的最佳選擇。不過，還有一種情況，我們要考慮——地球誕生時(shí)并沒有氧氣，生命如何誕生？

生命源于能量

地球誕生至今46億年，直到大約24億年前地球上才出現(xiàn)游離的氧氣。在此之前的大約十億年中，藍(lán)藻（藍(lán)細(xì)菌）出現(xiàn)并開始進(jìn)行光合作用，這個(gè)過程產(chǎn)生的氧氣是副產(chǎn)物。

這些氧氣并沒有在飄逸到大氣之中，而是與硅反應(yīng)生成硅酸鹽，或者與鐵生成氧化鐵或鐵銹，經(jīng)過了長達(dá)十億年的消耗，最終系統(tǒng)飽和，氧氣過剩，開始自由地在大氣中積累。然而氧氣對于當(dāng)時(shí)生存在地球上的厭氧生物來說都是有毒的，它導(dǎo)致了第一次大滅絕——大氣氧化事件。

在不斷上升的氧氣水平帶來的巨大壓力下，生命進(jìn)化出了不同的生存策略。其中真核生物演化出多細(xì)胞生命，并改變化學(xué)合成的代謝途徑來使用氧氣。這個(gè)代謝途徑上面我們已經(jīng)了解到了，但是要清楚無氧生命的起源，我們需要了解有氧呼吸的本質(zhì)，這其實(shí)是一個(gè)物理過程。

圖：ATP合成酶發(fā)電機(jī)扇葉結(jié)構(gòu)

上述反應(yīng)中有一個(gè)東西叫做ATP，它是一種化學(xué)分子，你可以簡單理解為對能量進(jìn)行“閃存”，ATP隨時(shí)可以舍去自己的一部分形成ADP，也就是能量被用掉，閃存清空。而葡萄糖是一個(gè)機(jī)械硬盤，存儲著大量能量，當(dāng)它進(jìn)入身體，實(shí)際上就是把自己的能量傳遞給ADP，形成ATP的過程。

這個(gè)傳遞過程需要通過ATP合成酶，它就像一個(gè)發(fā)電機(jī)至于線粒體膜中，當(dāng)氫離子通過這個(gè)“發(fā)電機(jī)”就會把ADP轉(zhuǎn)化成ATP，而通過之后的氫離子又被氧氣消耗掉，從而不斷的維持氫離子濃度差，使這個(gè)“發(fā)電機(jī)”不斷的運(yùn)轉(zhuǎn)，這個(gè)過程極為復(fù)雜，這里只是簡單的描述。

生命起源之初，氧氣不存在，但在海山口會不斷噴出大量化學(xué)物質(zhì)，例如硫化物。這是純天然的氫離子濃度差，而且只要地球內(nèi)部巖漿流動(dòng)，氫離子就會源源不斷噴涌而出，再向大海擴(kuò)散出去，而泉口的濃度總是最高的。現(xiàn)在的海底熱泉口附近這種生命方式仍然存在，這就是生命的起源之地。

呼吸作用的本質(zhì)并非我們需要氧氣或者氮?dú)猓巧眢w細(xì)胞線粒體中需要活躍物質(zhì)進(jìn)來帶動(dòng)能量傳輸，從大氣的成分中看，氧氣是最優(yōu)的選擇，因此適者生存。