达尔文|如果达尔文没错，为何动物不呼吸氮气？答：土更多，为何吃肉
这个问题就像在问：为什么动物吃肉、吃草 ， 而不吃土？道理是一样的 。 生命以负熵为食 ， 需要从环境中获取能量 ， 生物体内的一切循环的根源都是能量的循环 ， 而物质可以通过氧化分解释放能量 ， 例如木柴与氧气 ， 在一定的温度条件下会释放出大量光和热及二氧化碳 。 动植物体内的呼吸作用实际上也是在完成这个过程 ， 为生物体提供维持生命体征所需要的能量 ， 然后排出废料 。
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氮气是一种惰性气体 ， 这点从自然界氮化物含量较少就可以看出 ， 要驱使氮气反应是需要吸收能量的 ， 这与生命的本质相违背 ， 因此氮气不可能作为呼吸作用的燃料 。
这个问题并非质疑达尔文的好例子 ， 因为它放在哪都适用 ， 例如“如果神创论是正确的 ， 为什么神创造的动物呼吸氧气 ， 而不是氮气呢？”你问女娲 ， 她也懵圈 。
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自然选择的本意为最适者生存 ， 适者一方面是竞争压力 ， 另一方面是环境压力 。 而环境指代地球的气候、温度、大气成分等等 ， 它们的本质有地球上的物理变化 ， 化学变化等等 ， 这是地球的底层逻辑 。 适者要在底层规则的基础上演化 ， 而不是在逾越大自然的基本法则的基础之上演化 。
呼吸只是表象
氧气进去 ， 二氧化碳出来这只是呼吸作用的表象 ， 实际上氧气经过呼吸系统进入到血液循环中 ， 血液把氧气输送到全身细胞中 ， 氧气真正要做的事情是参与细胞内释放能量的反应 ， 为身体供能 ， 这个过程我们称为细胞呼吸 。
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细胞呼吸大致可以分为三个步骤 ， 葡萄糖通过和释放少量能量 ， 生成大量还原性氢（NADH还原性辅酶） ， 和阶段氧气并没有参与 ， 阶段有点类似于糖发酵的过程 ， 这两个阶段实质为生成携带大量能量的还原性氢 。
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在最后一个阶段 ， 还原性氢与氧气反应生成水 ， 并释放大量能量 。 这是一个氧化分解的结果 ， 等量的葡萄糖在氧气中直接燃烧 ， 获得的能量是一致的 。 生物体内的反应更为温和 ， 并逐步分解 。 这套氧气参与的生物“发动机”的转化效率极高 ， 达到40% ， 剩下的以热能散失掉 ， 而人类制造的发动机 ， 哪怕是德国的 ， 转化效率最高也就25% 。
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因此 ， 在有氧的地球上 ， 生物选择有氧呼吸本身就是适者的最佳选择 。 不过 ， 还有一种情况 ， 我们要考虑——地球诞生时并没有氧气 ， 生命如何诞生？
生命源于能量
地球诞生至今46亿年 ， 直到大约24亿年前地球上才出现游离的氧气 。 在此之前的大约十亿年中 ， 蓝藻（蓝细菌）出现并开始进行光合作用 ， 这个过程产生的氧气是副产物 。
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这些氧气并没有在飘逸到大气之中 ， 而是与硅反应生成硅酸盐 ， 或者与铁生成氧化铁或铁锈 ， 经过了长达十亿年的消耗 ， 最终系统饱和 ， 氧气过剩 ， 开始自由地在大气中积累 。 然而氧气对于当时生存在地球上的厌氧生物来说都是有毒的 ， 它导致了第一次大灭绝——大气氧化事件 。
在不断上升的氧气水平带来的巨大压力下 ， 生命进化出了不同的生存策略 。 其中真核生物演化出多细胞生命 ， 并改变化学合成的代谢途径来使用氧气 。 这个代谢途径上面我们已经了解到了 ， 但是要清楚无氧生命的起源 ， 我们需要了解有氧呼吸的本质 ， 这其实是一个物理过程 。
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图：ATP合成酶发电机扇叶结构
上述反应中有一个东西叫做ATP ， 它是一种化学分子 ， 你可以简单理解为对能量进行“闪存” ， ATP随时可以舍去自己的一部分形成ADP ， 也就是能量被用掉 ， 闪存清空 。 而葡萄糖是一个机械硬盘 ， 存储着大量能量 ， 当它进入身体 ， 实际上就是把自己的能量传递给ADP ， 形成ATP的过程 。
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这个传递过程需要通过ATP合成酶 ， 它就像一个发电机至于线粒体膜中 ， 当氢离子通过这个“发电机”就会把ADP转化成ATP ， 而通过之后的氢离子又被氧气消耗掉 ， 从而不断的维持氢离子浓度差 ， 使这个“发电机”不断的运转 ， 这个过程极为复杂 ， 这里只是简单的描述 。
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生命起源之初 ， 氧气不存在 ， 但在海底火山口会不断喷出大量化学物质 ， 例如硫化物 。 这是纯天然的氢离子浓度差 ， 而且只要地球内部岩浆流动 ， 氢离子就会源源不断喷涌而出 ， 再向大海扩散出去 ， 而泉口的浓度总是最高的 。 现在的海底热泉口附近这种生命方式仍然存在 ， 这就是生命的起源之地 。
【达尔文|如果达尔文没错，为何动物不呼吸氮气？答：土更多，为何吃肉】呼吸作用的本质并非我们需要氧气或者氮气 ， 而是身体细胞线粒体中需要活跃物质进来带动能量传输 ， 从大气的成分中看 ， 氧气是最优的选择 ， 因此适者生存 。
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