有一个脑洞大开的问题,叫做“氧气是不是一种慢性毒气,需要70-80年来杀死人类”。这个问题其实很好玩,我们具体来分析一下。
氧气是慢性毒气吗?
虽然生活离不开氧,但氧气对人类确实有毒,人类在富氧环境下很容易醉氧,发生氧中毒而死亡。但是脱离剂量剂量谈毒性都是耍流氓,咱们接触最多的氧是空气中的氧,含量只有21%,这点浓度对人类不会造成什么伤害,但是也会对人体造成一定的影响。
我们知道,人体细胞在生产能量的过程中需要氧气,其中有98%的氧参与制造能量,但有2%的氧会与其他物质结合,生成自由基,人体的衰老有一部分就是因为自由基所致。
一个氧原子,是由原子核和核外电子组成,原子核又是由质子和中子组成,其中质子带正电,中子呈中性,核外电子带负电,所以组成的氧原子不带电。
但是,氧原子在参与人体代谢过程中,部分会失去一个核外电子,失去核外电子的氧原子就叫做自由基,由于自由基带正电,所以它会夺取正常细胞的电子,这个过程叫做氧化。
正常细胞由于失去一个电子,也会形成另一个新的自由基,夺取其他正常细胞的电子,此时就会形成一系列连锁反应,导致细胞完整性丧失,有时还会引起人体DNA变异,引发癌症。
幸运的是,我们身体里有清除自由基的酶,不过这种酶清除自由基的能力随着年龄的增长而逐渐减弱,导致人体自由基越来越多,最终引起人体生病。
从这方面讲,氧气确实是一种慢性毒气,不过如果只有氧气的参与,70-80年的时间是杀不死人类的,至少也要200年才可以。
之所以人体寿命在80岁左右,是因为吸烟、喝酒、紫外线、空气污染、压力以及营养等各种环境因素导致的自由基,比人体正常代谢产生的氧自由基多多了。
而且即使没有氧气所产生自由基,人体的寿命也不会超过120岁。
端粒
人体细胞中每天会有大量的细胞死亡,也有大量的细胞诞生,这些细胞新诞生的过程,就是细胞之间的有丝分裂。
在大多数细胞之中,都有细胞核,细胞核之中就存在着染色体。在每一条染色体两端,都有类似于“帽子”的结构端粒,端粒并不控制人体性状,它的作用是保持染色体的完整性以及控制细胞分裂周期,所以它也被称为细胞寿命的有丝分裂钟。
细胞在进行每一次分裂时,端粒的长度就会缩短一半,等到端粒长度缩短到一定程度时,该细胞就会不再分裂,而是凋零或者是癌化。
1990年,生物学家凯文.哈里的研究把端粒与人体衰老挂钩,他发现,细胞越年轻,端粒的长度越长,细胞越老端粒长度越短。而端粒的长短和人体衰老程度也有关系,老年人的端粒长度比年轻人的要短许多。
当端粒长度缩短到关键长度后,细胞内的DNA在自我复制时会比较容易出现错误,引发各种疾病,比如:癌症,甚至会引起人体死亡。
生物学家通过计算端粒能够分裂的最大次数,以及单个细胞的寿命,最终计算得到,人类的理论寿命上限是120岁,除非未来能够研制出让端粒不再缩短的药物。
如果我们把氧气看过是毒气的话,氧气杀死人类至少需要200多年,然而大多数人还没活过100岁就去世了,所以氧气对人体的伤害几乎可以忽略不计,甚至可以说21%浓度的氧气是没有毒的。
总结
在科学上,有毒物质一般是指小剂量进入人体后,能够导致人体健康受损。但是,脱离剂量谈毒性都是耍流氓,剂量决定着一种成分是否有毒,一些常见的无毒物质,超过一定的剂量也会对人体产生损害,比如:氮气、二氧化碳以及氧气。
在100%氧气浓度下,待的时间过长对人体有致命伤害,然而一般我们接触到的氧气是空气中的氧气,浓度不高,对人体的危害性仅仅是会在人体代谢过程中产生氧自由基。氧自由基虽然会导致人体老化,但人体内有清理氧自由基的酶,而且也有一些药物可以清除氧自由基,所以因为氧自由基导致人体死亡的方式非常慢,在没有其他因素影响下,氧自由基导致的人体死亡至少需要200年,但人类大多因为其他因素在80岁左右死亡了。
而且,相比于氧气的毒性来说,它对人体的帮助让我们可以忽略它的毒性。毕竟在没有氧气的环境下,人类只能活几十分钟。