地球的大氣主要成分是78%的氮氣，21%的氧氣剩下的1%就是些二氧化碳、一氧化二氮等等氣體。氧氣作為地球大氣中最常見的氣體之一，氧氣雖然是支持生命存在的必需氣體，但同時也可以對生物體造成傷害，因此可以被視為一種慢性毒藥。在氧氣氣體的存在下，生物體的細胞呼吸過程中會產(chǎn)生自由基，這些自由基會攻擊生物體的蛋白質(zhì)、脂肪和DNA等分子，導(dǎo)致細胞受損，從而增加生物體患疾病的風(fēng)險。長期暴露在高氧環(huán)境下也可能導(dǎo)致人類和其他生物的衰老和死亡。相比之下，氮氣則是一種相對惰性的氣體，不易與其他物質(zhì)反應(yīng)，不具有氧氣的強氧化性質(zhì)。那么為什么生物進化中沒有選擇無毒的氮氣呢？
要回答這個問題，我們需要從生物進化的角度來看待。生物是通過漫長的進化過程逐步形成的，其存在和演化都與地球環(huán)境的變化有著密切的關(guān)系。在生命起源之初，地球的大氣成分與現(xiàn)在有很大的不同，缺乏自由氧。據(jù)科學(xué)家推測，最早的生命形式可能是一些原核生物，它們不需要氧氣就能進行代謝活動，使用各種化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生能量。這些生物不需要氧氣，是因為它們沒有細胞器（如線粒體）進行呼吸作用，而是利用一些較為簡單的代謝途徑從周圍環(huán)境中獲取能量。
自由基
隨著生物的進化，氧氣在地球大氣中的含量逐漸增加。事情的轉(zhuǎn)折點在25億年前的大氧化事件（Great Oxygenation Event），這時氧氣開始在地球上激增，事實上這次事件是地球上第一次生物大滅絕，隨著氧氣在大氣中濃度占比不斷升高，氧氣的毒性開始顯現(xiàn)出來了。此次大氧化事件造成了全球99%的生物都死亡了。不過，這個過程，是地球生命形式由低端走向高端的必經(jīng)之路。一些原核生物利用光合作用開始產(chǎn)生氧氣，這使得氧氣的含量逐漸增加。隨著時間的推移，生命開始逐漸進化出線粒體等細胞器，進而形成真核生物。線粒體是細胞中進行呼吸作用的細胞器，需要氧氣來提供能量。因此，氧氣成為了維持生命活動的必需氣體之一。
相比之下，氮氣在生物進化過程中的作用則相對較小。氮氣雖然是地球大氣中含量最多的氣體之一，但它并不參與生命體的代謝活動。氮氣的化學(xué)惰性使得它不易被利用。盡管生物可以利用氮元素合成蛋白質(zhì)，但它們并不直接利用氮。另外一個原因是氮氣化合物的化學(xué)鍵相對穩(wěn)定，需要更高的能量才能破壞它們并釋放出氮。這意味著使用氮氣作為生物體的能源和代謝受體將需要更高的代價。相反，氧氣的化學(xué)鍵比氮氣和氮氣化合物更容易破壞，釋放出更多的能量，從而更容易被生物利用。
液氮
此外，氮氣具有較高的惰性和不反應(yīng)性。這意味著生物不能直接利用氮氣來合成其生命所需的有機分子。相反，氮氣必須經(jīng)過一系列復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)才能轉(zhuǎn)化為生物可利用的氮化合物，如氨和硝酸鹽。這些反應(yīng)需要特殊的酶和其他生物催化劑來催化，需要更高的代價來維持生物體內(nèi)氮的循環(huán)和利用。
此外，雖然現(xiàn)在氮氣在大氣中的濃度非常穩(wěn)定，約為78％。但在地球形成之初乃至于生命最初出現(xiàn)之后，氮氣的含量并不高。氮氣之所以有如今的含量標(biāo)準(zhǔn)主要是生命出現(xiàn)后的幾十億年中，地球上的微生物和植物逐漸發(fā)展演化，固定了更多的氮氣，并將其釋放到大氣中，逐漸提高了地球大氣中氮氣的含量，所以是先有了氧氣的出現(xiàn)造就了更高的生命，才使得氮氣量增加了。
綜上所述，雖然氮氣是地球大氣中最豐富的氣體之一，但它不是生物體的理想能源和電子受體。相反，氧氣更易于利用，因為它的化學(xué)鍵更容易破壞，能量釋放更多，讓地球可以誕生出更高級的生命形式。
