有一個腦洞大開的問題,叫做“氧氣是不是一種慢性毒氣,需要70-80年來殺死人類”。這個問題其實很好玩,我們具體來分析一下。
氧氣是慢性毒氣嗎?
雖然生活離不開氧,但氧氣對人類確實有毒,人類在富氧環境下很容易醉氧,發生氧中毒而死亡。但是脱離劑量劑量談毒性都是耍流氓,咱們接觸最多的氧是空氣中的氧,含量只有21%,這點濃度對人類不會造成什麼傷害,但是也會對人體造成一定的影響。
我們知道,人體細胞在生產能量的過程中需要氧氣,其中有98%的氧參與制造能量,但有2%的氧會與其他物質結合,生成自由基,人體的衰老有一部分就是因為自由基所致。
一個氧原子,是由原子核和核外電子組成,原子核又是由質子和中子組成,其中質子帶正電,中子呈中性,核外電子帶負電,所以組成的氧原子不帶電。
但是,氧原子在參與人體代謝過程中,部分會失去一個核外電子,失去核外電子的氧原子就叫做自由基,由於自由基帶正電,所以它會奪取正常細胞的電子,這個過程叫做氧化。
正常細胞由於失去一個電子,也會形成另一個新的自由基,奪取其他正常細胞的電子,此時就會形成一系列連鎖反應,導致細胞完整性喪失,有時還會引起人體DNA變異,引發癌症。
幸運的是,我們身體裏有清除自由基的酶,不過這種酶清除自由基的能力隨着年齡的增長而逐漸減弱,導致人體自由基越來越多,最終引起人體生病。
從這方面講,氧氣確實是一種慢性毒氣,不過如果只有氧氣的參與,70-80年的時間是殺不死人類的,至少也要200年才可以。
之所以人體壽命在80歲左右,是因為吸煙、喝酒、紫外線、空氣污染、壓力以及營養等各種環境因素導致的自由基,比人體正常代謝產生的氧自由基多多了。
而且即使沒有氧氣所產生自由基,人體的壽命也不會超過120歲。
端粒
人體細胞中每天會有大量的細胞死亡,也有大量的細胞誕生,這些細胞新誕生的過程,就是細胞之間的有絲分裂。
在大多數細胞之中,都有細胞核,細胞核之中就存在着染色體。在每一條染色體兩端,都有類似於“帽子”的結構端粒,端粒並不控制人體性狀,它的作用是保持染色體的完整性以及控制細胞分裂週期,所以它也被稱為細胞壽命的有絲分裂鍾。
細胞在進行每一次分裂時,端粒的長度就會縮短一半,等到端粒長度縮短到一定程度時,該細胞就會不再分裂,而是凋零或者是癌化。
1990年,生物學家凱文.哈里的研究把端粒與人體衰老掛鈎,他發現,細胞越年輕,端粒的長度越長,細胞越老端粒長度越短。而端粒的長短和人體衰老程度也有關係,老年人的端粒長度比年輕人的要短許多。
當端粒長度縮短到關鍵長度後,細胞內的DNA在自我複製時會比較容易出現錯誤,引發各種疾病,比如:癌症,甚至會引起人體死亡。
生物學家通過計算端粒能夠分裂的最大次數,以及單個細胞的壽命,最終計算得到,人類的理論壽命上限是120歲,除非未來能夠研製出讓端粒不再縮短的藥物。
如果我們把氧氣看過是毒氣的話,氧氣殺死人類至少需要200多年,然而大多數人還沒活過100歲就去世了,所以氧氣對人體的傷害幾乎可以忽略不計,甚至可以説21%濃度的氧氣是沒有毒的。
總結
在科學上,有毒物質一般是指小劑量進入人體後,能夠導致人體健康受損。但是,脱離劑量談毒性都是耍流氓,劑量決定着一種成分是否有毒,一些常見的無毒物質,超過一定的劑量也會對人體產生損害,比如:氮氣、二氧化碳以及氧氣。
在100%氧氣濃度下,待的時間過長對人體有致命傷害,然而一般我們接觸到的氧氣是空氣中的氧氣,濃度不高,對人體的危害性僅僅是會在人體代謝過程中產生氧自由基。氧自由基雖然會導致人體老化,但人體內有清理氧自由基的酶,而且也有一些藥物可以清除氧自由基,所以因為氧自由基導致人體死亡的方式非常慢,在沒有其他因素影響下,氧自由基導致的人體死亡至少需要200年,但人類大多因為其他因素在80歲左右死亡了。
而且,相比於氧氣的毒性來説,它對人體的幫助讓我們可以忽略它的毒性。畢竟在沒有氧氣的環境下,人類只能活幾十分鐘。