参考消息网4月5日报道 据美国趣味科学网站3月30日报道，自然界可能存在数以千计的新陈代谢方式，南丹麦大学的地质生物学家唐纳德·坎菲尔德表示，但“几乎所有的真核生物”(细胞内含有细胞核的生命形式)以及大量的原核生物(没有细胞核的生命形式)都要利用氧气。

坎菲尔德主要说的是异养生物，即包括人类在内、通过消耗其他有机物质获取营养和能量的生物。并非所有生物只以这种方式获取营养。例如，德国慕尼黑大学的博士后研究员丹·米尔斯说：“植物从空气中的二氧化碳中获取碳元素。”

异养生物通过剥离电子的方式分解食物中的有机物质。这些电子在线粒体膜中从一种酶传递到另一种酶，产生微弱的电流，驱动质子跨过这道屏障。由于氧具有很高的电负性，它通常充当了这条电子传递链的最后一站，接受电子并结合两个质子，最终形成水。

伦敦大学学院进化生物化学系教授尼克·莱恩在公开演讲中解释说，这个过程实际形成了质子蓄水池，然后质子通过膜中的蛋白质通道涌出，这就像微型水力发电大坝。蛋白质像涡轮机那样在旋转时以三磷酸腺苷的形式合成能量。然后，细胞可以利用这些储存的能量，或将其输送到身体各处发挥作用。

生命可以利用许多其他电子受体，比如硫酸盐、硝酸盐和铁，但氧是目前最高效的能量受体。

华盛顿大学教授戴维·卡特林和其他人在美国《天体生物学》杂志发表的论文中解释说：“除了氟和氯的还原反应外，氧气的还原反应在每次电子转移时释放的自由能最多。”

氯和氧可以产生差不多数量的能量。氟肯定能产生比氧更多的能量，但“氟作为一种生物氧化剂毫无用处，因为它与有机物质接触时会引发爆炸”。它可不是你想吸入的气体。

氯和氟还有毒性。这就凸显了氧的另一个好处。有氧呼吸不会产生任何有毒化合物，只会产生水和二氧化碳。但是，如果氧在组织中积聚，它的活泼性就可能成为问题，因为它会损害细胞成分，如DNA和蛋白质。这就是适量摄入抗氧化剂为何有益健康。

地球上氧的丰富程度也远比氟、氯或其他呼吸形式中使用的各种电子受体大得多。尽管氧易与其他原子形成化合物，但通过光合作用可不断产生大量的氧。这使氧气能在大气中积聚并溶解在水中，被生命极易获取。而且，坎菲尔德和米尔斯解释说，作为气体，氧气很容易穿过细胞膜进行运输。

谈及丰富程度，为何占地球大气78%的氮没有被利用？

坎菲尔德说：“氮的主要问题在于它以三键方式结合，而破坏这种三键非常非常难。”

氧的独特效用可以归结为量子物理特性。处于正常基态的氧只能接受自旋状态相同的电子，而不是化学中常见的电子对。

莱恩在给趣味科学网站的一封电子邮件中说：“所以氧真正的奇妙之处在于，它可以在不发生反应的情况下积聚到很高浓度，但当它每次接受一个电子时，它就会释放大量能量。”

因此，氧在活泼性和可获得性方面看似恰到好处：比氯和氟等卤素更温和，又不像氮那样键合得过于牢固。但相比其他电子受体如硫酸盐和硝酸盐，它又活泼得多。

氧很容易获取，而且它也不会产生需要进一步处理的有毒化合物。此外，植物通过光合作用可以产生大量的这种活泼气体，使人类能够利用它为身体提供能量。（编译/涂颀）

英国切斯特动物园举行的“非洲之心”展区预展上拍摄的火烈鸟（欧新社）