》地球氧气诞生记。
氧元素,在第1代恒星的核聚变中产生,并且随着第1代恒星在演化末期进行的超新星爆炸,散播到整个宇宙中。氧元素在宇宙中的含量,仅次于氢和氦。
在地球上氧元素的丰度排在第1位,其含量为48.6%。换句话说,地球质量的40%都来自氧原子核。氧元素在宇宙中的丰度虽然高,但是由于它的性质非常活跃,所以很难得以单质的形式出现。
45亿年前,地球刚刚诞生的时候。早期的大气层主要成分仍然是氢和氦。早期的地球,磁场只有现在的50%,而太阳自转速度较高,太阳风的猛烈程度也比现在高很多。缺乏地球磁场的保护,太阳风可以长驱直入猛烈袭击地球的大气层。地表高温以及强烈的太阳风的吹拂,最先剥离了这些轻质元素。取而代之是由于火山喷发出的大量的气体,其中排在前三位的是水蒸气、二氧化碳和二氧化硫。
随着地球的逐渐冷却,液态水在地表出现,并且汇聚成最原始的海洋。30亿年前的地球,在原始的海洋里,生存着藻类植物。
浮在海水表面的藻类是红藻,它们吸收蓝绿光,反射红光,整个海洋一片紫红色。这个时候,地球大气圈的氧气含量仍然很低。
由于蓝绿光的波长比较短,容易被海水吸收。进入水体下方的光线,主要是以红光为主。所以生活在水面下的藻类慢慢的演变成吸收红光,反射蓝绿光的蓝藻。在距今20亿~25亿年前,蓝藻的数量有了爆发性的增长,取代了红藻在海洋中的地位,把海洋从紫红色变成了蔚蓝色,就是我们今天看到的颜色。
蓝藻大量的吸收二氧化碳,并且释放出氧气,彻底改变了整个地球大气圈的化学成分。为今后的动植物繁荣创造了条件。
地球大气圈突然增加的大量氧气,也让整个地表的矿物结构产生了改变,原来的*铁矿~硫化铁,被氧化成了赤铁矿~三氧化二铁。
这一事件,史称大氧化事件!
》氧气与生命,相爱相杀!
地球上的每个生物都需要氧气,因为生命活动的能量来源是碳水化合物、脂肪,但是要让碳水化合物和脂肪中的能量释放出来,却需要氧气的帮忙。
我们人类从肺部把氧气吸入,在这个过程中,口、鼻、气管,肺和膈肌都参加了动作。氧气通过两个支气管,分散到5页肺中。在这5页肺中,一共有6亿个肺泡,每一个肺泡都是被丰富的毛细血管所包围的小气囊。在这里,氧分子会被红细胞结合,通过血液,带到我们身体每一个角落。
氧气虽然对人体很重要,但是,过少、过多都会对人体产生危害。
缺氧的时候,相当于高原反应,为了加速氧气进入人体,肺部要超负荷工作,心脏也要用更快的速度泵送携带氧气的血液。人体会出现头疼,恶心乏力,食欲不振等情况,严重的情况下会出现肺水肿,衰竭和死亡。
如果氧气增加,短期内对人体是没有危害的。但是由于氧的活性很高。大量的氧气进入人体,会形成很多不稳定的过氧化物。一般会通过氧原子外面的单电子转移形成超氧阴离子、过氧化氢(也就是所谓的双氧水),以及羟基自由基。这些过氧化物会攻击细胞膜磷脂、蛋白质以及核酸,打断氢键,改变分子结构,破坏细胞的生物活性。
过高的氧自由基水平会*害神经。
》不管外界的氧气如何变化,溶解在人体内的氧气的浓度有一个最佳的值。
在长期的高氧环境内,肺会做一个特殊的举动,肺泡充血纤维化,通过破坏自己来减少呼吸进去的氧气。
那么细胞是如何感知氧气的浓度,向身体的各个部位发出信号呢?
北京时间10月7日下午5点30分,年诺贝尔生理医学奖公布,三位获奖者从分子生物学的水平,向我们揭示了这个秘密。
他们是:哈佛医学院的小威廉·乔治·凯林(WilliamG.Kaelin,Jr.),牛津大学的彼得·约翰·拉特克利夫(PeterJ.Ratcliffe)以及美国约翰霍普金斯大学医学院的格雷格·塞门扎(GreggL.Semenza)。
他们发现了人体激活缺氧保护机制的全部过程,这对于阻断癌细胞的正常供氧,消灭癌细胞提供了一条新的思路。为人类治愈癌症提供了一种新的可行性手段。