地球大氣中氮氣占比最大，為何動物沒有進化出氮氣呼吸？

來源：探秘志(m.etobicokeinsurance.com) 時間：2023年05月04日編輯：小明手機版

2020年2月，以色列特拉維夫大學動物學家Dayana Yahalomi的研究小組首次發(fā)現(xiàn)了不需要氧氣生存的動物-鮭居尾孢蟲，這是一種寄生在鮭魚肌肉組織中的寄生蟲，它可以在完全無氧的環(huán)境下正常生存。該研究報告發(fā)表在了美國《國家科學院院刊》上。（別再說生吃三文魚沒有寄生蟲了）

除了鮭居尾孢蟲外，地球上的其他動物都是氧氣呼吸的，但是在地球的大氣層中，氮氣是占比最多的氣體，高達78％以上，而反觀氧氣，只有21％左右，如此看來，動物如果用氮氣呼吸的話更加合理一些。

但是，對于任何的動物來說并不是“多”就有利，比如地球上土最多，動物卻沒有真正吃土的。那么，是什么導致了動物沒有演化出氮氣呼吸呢？我們一起來聊一下這個有意思的問題。

動物的呼吸

除了極個別的動物，其他動物都是需要進行有氧呼吸的。但是你有沒有想過一個問題：空氣中氮氣最多，還有其他微量的氣體，這些氣體是在動物呼吸氧氣時一同被吸入的，雖然這些氣體表面上看沒有什么作用，但是如果剔除掉這些氣體，變成純氧呼吸，會危害到動物的健康。

因為呼吸是將氣體送入肺泡中（以哺乳動物為例），之后氣體的互換會在肺部中進行，首先吸入的空氣中氧氣含量較高，而肺泡中原本的氧氣已經被消耗的差不多了，所以空氣中的氧氣就會從肺毛細血管中進入到血管中，此時空氣中二氧化碳的含量要低于肺泡中的含量，所以二氧化碳就會從肺毛細血管中進入肺泡，至此，動物的一次呼吸完成。

如果是呼吸的純氧的話，二氧化碳就很難進入肺泡再呼出來，這樣氣體的交換就很難進行，而且氧本身是一種自由基，過多的氧在體內會損害人的器官和組織。

所以說，氧氣雖好，但符合自己的需求才是最好的。在整個呼吸的過程中，可能小伙伴們也發(fā)現(xiàn)，在我們吸入的空氣中有大量的氮氣，它們去了哪里

答案很簡單：被呼出來了。而且在整個呼吸過程中，氮氣完全沒有參與，從本質上說它只是起到了淡化氧氣濃度的作用而已。

既然氮氣在空氣中占主要，為何動物不用氮氣呼吸？

在自然界中，生物的呼吸可以分為有氧和無氧呼吸兩大類，其中無氧呼吸的生物雖然大都是厭氧生物，不需要氧氣，但是它們同樣也不需要氮氣，而是通過發(fā)酵來生存的，由此可見，即便是不適用氧氣生存的動物，也沒有演化出用氮氣生存。這到底是為什么呢？

首先我們來看一下呼吸的本質，動物呼吸的本質是通過一系列的化學反應來分解有機物從而獲取能量，因為能量不僅僅是動物，還是所有生物生命的驅動力，沒有了能量也就意味著生命的終止。

從上圖中我們可以看出，我們吸入的氧氣在線粒體內與有機物發(fā)生化學反應，從而產生了對于大多數動物最主要的水和能量。那么，為何不能用氮氣呢？這就要從兩個方面來說了：

01 效率。任何一種生命活動都是長期的演化得來的，而能夠在自然選擇中被保留下來的，都是對于大多數生物來說更有利的。呼吸也是一樣的，作為一種釋放能量的存在，氧本身是一種自由基，它容易與其他的物質發(fā)生反應。

相比較而言，氮的穩(wěn)定性更強，雖說它也能與其他物種發(fā)生一定的反應，但是效率非常低，并且在發(fā)生反應時還需要吸收熱量（常溫下穩(wěn)定，發(fā)生反應就需要能量），不像氧氣那樣釋放熱量。

因此，從效率上說，氧的活動更強更容易發(fā)生反應產生能量，所以除了厭氧生物外，其他生物都選擇了氧氣呼吸，就連生活在海底的生物也是如此，只不過長期的環(huán)境適應，讓它們需要的氧氣濃度較低而已。

第二：終端產物。我們常說水是生命之源，動物都離不開水，雖然像沙漠貓這種動物可以長期不喝水，但是這只是它們長期演化的結果，而且在捕食時它會進食大量的動物體液，這也是它們體內水來源之一。

除此之外，任何的動物除了從外界補充水外，身體產生的水也是非常重要的，因為這保證了動物在一段時間不喝水不至于死，而身體產生的水其中有三分之一以上就是氧（H2O），而水也是有氧呼吸的最終產物之一，這使得動物在遇到干旱等自然災害時的生存能力大大的提高了。

如果動物是用氮氣呼吸，那么最終的產物就可能是氮化氫，氮化氫就是我們常說的氨氣，對于動物的組織來說氨氣具有腐蝕性和刺激性，這就會發(fā)生動物邊呼吸，機體變損傷的現(xiàn)象。除此之外，用氮氣呼吸，最終還可能出現(xiàn)一種產物氮化碳，氮化碳是一種硬度可以跟金剛石媲美的化合物，即便是在體內少量的形成，日積月累，動物的身體也是無法承受的。