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[转帖]氧气是慢性毒药?21亿年前,它灭绝了地球上99%的生命

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深吸一口气,感觉很舒服,对吧?氧气在我们的认知里,是生命的代名词,是活力,是纯净,是不可或缺的生存基石,如果切断氧气供应几分钟,人类的大脑就会死亡,但如果我告诉你,这种被我们奉为“生命之源”的气体,在地球的历史长河中,其实是一种令人闻风丧胆的剧毒生化武器呢?在 24 亿到 21 亿年前,正是因为氧气的突然出现,引发了地球历史上规模最大、最惨烈的物种大灭绝,当时的地球霸主们并不是因为缺氧而死,恰恰相反,它们是被氧气“毒”死的,这就是著名的“大氧化事件”。让我们把时钟拨回 25 亿年前。如果那时你穿越到地球,你不仅无法呼吸,甚至会怀疑自己是不是飞错了星球,那时的天空不是蓝色的,而是诡异的粉红色或橙色,因为大气中充满了甲烷和二氧化碳,就像今天的泰坦星一样,那时的海洋也不是蓝色的,而是绿色的,甚至是紫色的。最重要的是,那是一个“厌氧生物”的天堂。 当时的地球霸主是各种古菌和细菌,其中最繁盛的是产甲烷菌,它们生活得非常滋润:吃进去氢气或有机物,排出来甲烷,对于这些原住民来说,氧气不仅没用,甚至是致命的毒药。因为氧气具有极强的氧化性,一旦接触氧气,厌氧菌体内的酶会被瞬间破坏,DNA 被切断,蛋白质被变性。然而进化的车轮是无情的。大约在 27 亿到 24 亿年前的某个时刻,在原始汤的某个角落,一种名叫蓝藻的生物,点亮了一项名为“光合作用”的逆天功能。在此之前生物获取能量的方式都很低效,但蓝藻发现了一个惊人的公式:阳光 + 水 + 二氧化碳 = 能量(糖) + 废物,这个“废物”,就是氧气,蓝藻本身并不是恶魔,它们只是想吃饱饭,它们疯狂地繁殖,贪婪地吸收阳光,然后肆无忌惮地向海洋中排放这种“有毒废气”。起初,这场危机并没有爆发,因为地球有一套天然的“缓冲机制”,海洋中溶解了巨量的二价铁离子,当蓝藻释放出氧气时,氧气立刻与海水中的铁发生反应,生成了氧化铁,这些红色的铁锈沉淀到海底,一层又一层,堆积了数亿年。这不仅染红了当时的海洋,也留下了今天人类工业文明的基石。如果你看看澳大利亚或巴西那些巨大的红色铁矿层,你看到的其实是 20 多亿年前氧气与铁殊死搏斗的尸体,地质学上称为“条带状铁建造”。但这套缓冲机制终究有极限。就像海绵吸水总会吸饱一样,终于有一天,海洋里的铁离子被消耗殆尽了,岩石也被氧化饱和了,但蓝藻还在没日没夜地排放氧气。大约 24 亿年前,临界点突破了,无处可去的氧气开始从海洋中溢出,大量涌入大气层,对于当时的地球原住民来说,这无异于一场生化危机,空气变质了,海水变毒了,无处不在的氧气像强酸一样腐蚀着它们的细胞膜。这是一场悄无声息却惨烈至极的大屠杀,据科学家估算,超过 99% 的原始物种在这次事件中灭绝,曾经统治地球几十亿年的厌氧霸主们,尸横遍野,幸存下来的极少数,被迫逃亡到地球最黑暗、最缺氧的角落,深海热液喷口、地下深处、或者是今天人类的肠道里,它们至今仍躲在那里,瑟瑟发抖,不敢接触哪怕一丝氧气。如果你以为氧气只是毒死了细菌,那就太小看它了,它差点把地球本身也“杀”死,在氧气出现之前,地球之所以在年轻太阳的照耀下还能保持温暖,全靠大气层中厚厚的甲烷,甲烷是超级温室气体,其保温能力是二氧化碳的 20 倍以上。但氧气是一个暴脾气,当氧气进入大气层,它迅速与甲烷发生化学反应:甲烷 + 氧气 → 二氧化碳 + 水,这一下捅了篓子,高效的保温毯甲烷被换成了低效的薄床单二氧化碳,甚至变成了水,地球的温室效应瞬间崩溃,气温呈断崖式下跌。这引发了著名的“休伦冰河时期”,整个地球被冻成了一个巨大的“雪球”,冰盖从两极一直延伸到赤道,整个星球被平均厚度达数公里的冰层包裹,平均气温降到了零下 50 摄氏度,这场恐怖的冰期持续了整整 3 亿年,在这 3 亿年的黑暗寒冬里,地球几乎是一颗死星。但是生命之所以伟大,就在于它总能在绝境中找到出路。在长达数亿年的冰封和氧气笼罩下,一些幸存的微生物开始了一场痛苦的进化实验,一部分细菌进化出了抗氧化机制,这不仅解了毒,还意外地打开了能量的新世界大门,这是一个巨大的能量革命,厌氧呼吸效率极低,分解一个葡萄糖分子,只能产生 2 个 ATP,有氧呼吸利用氧气彻底“燃烧”葡萄糖,能产生 30-32 个 ATP。能量效率瞬间翻了 15 倍,这就好比从“烧木柴”进化到了“核聚变”,拥有了如此澎湃的能量,生命不再满足于做一个微小的细菌。它们开始尝试更奢侈的结构,真核细胞诞生了,紧接着多细胞生物出现了。有了氧气提供的能量,生物才能长出大脑,长出骨骼,长出肌肉,才能跑、能跳、能飞、能思考,可以说21 亿年前的那场大灭绝,虽然清洗了旧世界,但也为复杂生命的诞生铺平了道路,没有那场“氧气大屠杀”,地球到现在可能还是一颗飘满细菌的紫色星球,永远不会有人类。故事到这里似乎是大团圆结局:氧气从杀手变成了恩人,但事实真的如此吗?生物学家会告诉你:即便在今天,氧气依然是毒药,只是我们进化出了一套解毒系统,在勉强维持平衡而已,我们吸入的氧气,约有 98% 被线粒体完美利用,但还有 2% 转化成了自由基,它们到处乱窜,攻击我们的 DNA,氧化我们的蛋白质,破坏我们的细胞膜。这种破坏的积累,在宏观上表现为一个我们都熟悉的过程:衰老,为什么我们会长皱纹?因为氧化破坏了胶原蛋白,为什么我们会得癌症?因为氧化破坏了基因,为什么我们会死?很大程度上,是因为我们被氧气“慢慢烧坏了”。铁会在氧气中生锈,切开的苹果会在氧气中变黑,人类也会在氧气中慢慢衰老,生命本质上就是一场漫长的、对抗氧化的燃烧过程,我们依靠氧气获得剧烈的能量来维持生存,代价就是这股火焰最终会把我们自己燃尽。现在请你再次深吸一口气,这一口空气中,含有 21% 的氧气,对于 25 亿年前的地球原住民来说,这是一口致命的毒气,对于你的线粒体来说,这是一剂强效的助燃剂,对于你的 DNA 来说,这是一把缓慢切割的电锯。“大氧化事件”是地球历史上最惊心动魄的篇章,它告诉我们,没有什么环境是永恒的,也没有什么物质是绝对“好”或“坏”的,氧气毁灭了 99% 的生命,冻结了地球 3 亿年,却也锻造了今天的我们,我们都是那场大灾难幸存者的后代。
 
我不喜欢说话却每天说最多的话,我不喜欢笑却总笑个不停,身边的每个人都说我的生活好快乐,于是我也就认为自己真的快乐。可是为什么我会在一大群朋友中突然地就沉默,为什么在人群中看到个相似的背影就难过,看见秋天树木疯狂地掉叶子我就忘记了说话,看见天色渐晚路上暖黄色的灯火就忘记了自己原来的方向。
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只看该作者 1 发表于: 5小时前
氧气:从“生命毒药”到“生存基石”的地球史诗
一、氧气:生命之源还是致命毒药?
现代认知:氧气是生命的代名词,是活力、纯净与不可或缺的生存基石。人类切断氧气供应几分钟,大脑便会死亡。
历史反转:在地球24亿至21亿年前的“大氧化事件”中,氧气却是一种令人闻风丧胆的剧毒生化武器,引发了地球历史上规模最大、最惨烈的物种大灭绝。
二、25亿年前的地球:厌氧生物的天堂
大气与海洋:
大气:充满甲烷和二氧化碳,天空呈现诡异的粉红色或橙色,如同今天的泰坦星。
海洋:绿色或紫色,是厌氧生物的乐园。
地球霸主:产甲烷菌等古菌和细菌繁盛,它们以氢气或有机物为食,排出甲烷,氧气对它们而言是致命的毒药。
氧气的威胁:氧气具有极强的氧化性,能瞬间破坏厌氧菌体内的酶、切断DNA、变性蛋白质。
三、蓝藻的崛起:光合作用的逆天功能
进化转折:大约27亿至24亿年前,蓝藻点亮了“光合作用”技能,利用阳光、水和二氧化碳产生能量(糖)和氧气这一“废物”。
氧气的排放:蓝藻疯狂繁殖,肆无忌惮地向海洋中排放氧气,起初被地球的“缓冲机制”所吸收。
缓冲机制的极限:海洋中的铁离子被消耗殆尽,岩石被氧化饱和,氧气开始从海洋中溢出,大量涌入大气层。
四、大氧化事件:生化危机与地球雪球
物种大灭绝:
惨烈程度:超过99%的原始物种灭绝,厌氧霸主们尸横遍野。
幸存者:极少数逃亡到深海热液喷口、地下深处或人类肠道等缺氧角落。
地球的危机:
甲烷的消失:氧气与甲烷反应,将高效的保温气体甲烷转化为低效的二氧化碳和水,导致地球温室效应崩溃。
休伦冰河时期:地球被冻成“雪球”,冰盖延伸至赤道,平均气温降至零下50摄氏度,持续3亿年。
五、生命的反击:抗氧化机制与能量革命
进化实验:在冰封和氧气笼罩下,一些微生物进化出了抗氧化机制,解了氧气之毒。
能量效率飞跃:
厌氧呼吸:分解一个葡萄糖分子产生2个ATP。
有氧呼吸:利用氧气彻底“燃烧”葡萄糖,产生30-32个ATP,能量效率翻了15倍。
生命结构的升级:真核细胞诞生,多细胞生物出现,生物开始长出大脑、骨骼和肌肉,具备了跑、跳、飞和思考的能力。
六、氧气的双刃剑:从杀手到恩人的转变
大团圆结局的假象:氧气从杀手变成了恩人,为复杂生命的诞生铺平了道路,没有“氧气大屠杀”,地球可能仍是飘满细菌的紫色星球。
现实的残酷:
自由基的破坏:即便在今天,氧气仍有2%转化为自由基,攻击DNA、氧化蛋白质、破坏细胞膜,导致衰老、癌症和死亡。
生命的燃烧:铁在氧气中生锈,苹果在氧气中变黑,人类在氧气中慢慢衰老,生命本质上是一场漫长的、对抗氧化的燃烧过程。
七、深吸一口气:氧气的多重身份
对25亿年前的地球原住民:一口致命的毒气。
对你的线粒体:一剂强效的助燃剂。
对你的DNA:一把缓慢切割的电锯。
八、结语:大氧化事件的启示
环境的无常:没有什么环境是永恒的,也没有什么物质是绝对“好”或“坏”的。
生命的韧性:氧气毁灭了99%的生命,冻结了地球3亿年,却也锻造了今天的我们。
人类的使命:我们都是那场大灾难幸存者的后代,应珍惜这来之不易的生命,继续探索、进化,书写属于自己的地球史诗。
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只看该作者 2 发表于: 4小时前
来看一下
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只看该作者 3 发表于: 4小时前
也就看看
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不错,了解了
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只看该作者 6 发表于: 3小时前
了解一下
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只看该作者 7 发表于: 3小时前
谢谢分享