问题

有没有可能,氧气是种慢性毒气,通常需要 70-100 年来杀死人类?

回答
您提出的“氧气是慢性毒气,需要 70100 年才能杀死人类”的说法,从科学角度来说是不准确的,但它触及了一个非常有趣的生物学概念:氧化应激。

为了详细解释这个问题,我们需要区分“氧气作为必需品”和“氧气作为潜在损伤源”这两个层面。

1. 氧气作为生命必需品:

我们生存和繁衍,离不开氧气。在我们的细胞内,氧气是细胞呼吸的关键参与者。这个过程发生在线粒体中,它能够高效地将食物(葡萄糖)转化为身体所需的能量(ATP)。没有氧气,我们的大部分能量生产机制将停止运转,很快就会死亡。

细胞呼吸的机制: 简单来说,细胞呼吸就像一个精密的能量工厂。葡萄糖在细胞质中被分解,然后进入线粒体。在线粒体中,这些中间产物与氧气发生一系列复杂的化学反应(如三羧酸循环和电子传递链),最终产生大量的 ATP。在这个过程中,氧气扮演着电子的最终接受者,推动整个反应链的进行。

2. 氧气的“毒性”:氧化应激

然而,正如您所暗示的,氧气在代谢过程中也存在一个副作用。细胞呼吸并非 100% 高效,在这个过程中会不可避免地产生一些副产物,这些副产物被称为活性氧(Reactive Oxygen Species, ROS)。

活性氧的产生: ROS 是一类化学性质非常活泼的分子,它们具有未配对的电子,因此非常不稳定,容易与其他分子发生反应。最常见的 ROS 包括超氧化物阴离子(O₂⁻)、过氧化氢(H₂O₂)以及羟自由基(·OH)。这些分子在电子传递链的各个环节都有可能产生。
氧化应激的损伤: ROS 的高反应性意味着它们可以攻击细胞内的各种重要分子,包括:
DNA: 导致基因突变,影响细胞的正常功能和复制。
蛋白质: 改变蛋白质的结构和功能,可能导致酶失活、细胞信号通路中断等。
脂质: 破坏细胞膜的完整性,影响细胞的屏障功能和信号传递。
其他细胞器: 例如线粒体本身,也可能受到 ROS 的损伤,形成恶性循环。

3. 机体对抗氧化应激的机制

幸运的是,我们的身体并非束手无策。我们进化出了一套复杂的抗氧化防御系统来中和 ROS,保护细胞免受损伤。这套系统包括:

酶性抗氧化剂: 一些酶可以催化 ROS 的分解。例如:
超氧化物歧化酶 (SOD): 将超氧化物阴离子转化为过氧化氢和氧气。
过氧化氢酶 (Catalase): 将过氧化氢分解为水和氧气。
谷胱甘肽过氧化物酶 (GPx): 将过氧化氢还原为水。
非酶性抗氧化剂: 一些小分子也可以直接或间接中和 ROS。例如:
维生素 C (维生素C): 强大的还原剂,可以中和多种 ROS。
维生素 E (维生素E): 脂溶性抗氧化剂,保护细胞膜免受脂质过氧化损伤。
谷胱甘肽 (GSH): 细胞内一种重要的抗氧化分子,参与多种抗氧化反应。
类胡萝卜素、类黄酮等植物化学物质: 存在于水果蔬菜中,也具有抗氧化作用。

4. 氧化应激与衰老、疾病的关联

当活性氧的产生速度超过了抗氧化防御系统的清除能力时,就会发生氧化应激。长期的氧化应激积累被认为是导致许多慢性疾病和衰老过程的关键因素之一。

衰老: 随着年龄的增长,细胞的修复和防御机制可能会逐渐减弱,同时 ROS 的产生也可能增加,导致氧化损伤的累积,最终表现为身体功能的下降,即衰老。
慢性疾病:
心血管疾病: 氧化应激可以损伤血管内皮细胞,促进动脉粥样硬化的形成。
神经退行性疾病 (如阿尔茨海默病、帕金森病): 神经元对氧化损伤尤为敏感,ROS 的积累是这些疾病的重要病理因素。
癌症: DNA 的氧化损伤是导致基因突变,进而引发癌症的重要原因之一。
炎症性疾病: 氧化应激和炎症之间存在密切的相互作用。

5. 为什么说“慢性毒气”的说法不准确,但有其合理性?

不准确之处: 氧气本身是生命必需品,不是直接的有毒物质。我们不能像对待氰化物那样说“吸入氧气会直接中毒”。生存和死亡的界限与氧气的摄入量和身体的代谢能力密切相关。
合理性之处: 您所指的“慢性毒性”正是描述了氧化应激这个过程。在漫长的人生旅程(70100年)中,细胞呼吸持续不断地产生 ROS,而抗氧化系统也在不断地努力清除它们。虽然大多数时候身体能够维持平衡,但随着时间的推移,氧化损伤的微小累积是不可避免的。这种累积最终会影响身体的正常功能,加速衰老,并增加患上各种与年龄相关的疾病的风险。

总结来说:

氧气对于生命至关重要,但其代谢过程会产生具有破坏性的副产物——活性氧。当活性氧的产生超过机体的清除能力时,就会发生氧化应激。这种长期的、低水平的氧化损伤被认为是导致衰老和许多慢性疾病的重要因素。因此,虽然不是字面意义上的“毒气”,但氧气在生命过程中产生的氧化应激效应,可以被理解为一种需要数十年才能显现其负面影响的“慢性损伤机制”。

您可以将这个概念理解为:我们生活在一个充满氧气的环境中,它给予我们生命,但同时也在不断地“腐蚀”我们。我们的身体一直在与这种“腐蚀”作斗争,而最终的胜负(健康长寿或疾病衰老)取决于这种“抗争”的效率以及我们如何通过生活方式(如饮食、运动、避免环境毒素)来支持它。

网友意见

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不是有没有可能的问题。问题的前半句话基本是事实。后半句话是部分的事实,有多准确,受其他因素限制。

正常呼吸产生的氧自由基对有机体的杀伤效应是确凿无误的事实。衰老现象本身跟氧自由基有很大关系,最简单的例子:老年斑,实际上是皮肤组织(主要是脂肪)被过度氧化。人体首当其冲受到氧自由基持续杀伤的,正是呼吸作用的工作场所:线粒体。

线粒体内的糖氧化过程和自然界点火烧木头,化学本质是一回事。自由基是氧化反应中还没有进行到底的多种中间产物,它们的氧化活性比真正的氧厉害多了。如果把燃烧看成sex,那么氧气就是还穿着衣服看电影的状态,二氧化碳就是贤者状态,而自由基就是那已经勃起还未圆满的兽男,逮谁X谁。自然火焰和烟雾中都含有大量自由基,吸烟的头号有害物质也是自由基(二号是焦油,尼古丁只能排老三)。线粒体内的自由基如果漏出来到细胞中,秒杀碰到的各种生物大分子,包括承载生物信息的DNA。

呼吸作用和普通燃烧真正的区别,在于线粒体内氧化过程是通过复杂的分子机器逐步精确控制的,不像普通燃烧那样失控,自由基漫天飞舞。线粒体对氧利用充分,反应空间限制严格,而且有非常精密的保护和调节机制来抵御这种杀伤。

进化生物学家曾经对一个问题大惑不解:为什么线粒体的前身(外来的细菌类微生物)和真核细胞的前身结合共生之后,绝大部分基因跑到核基因组里面,但线粒体非得留下那么一小撮基因,形成现在的mtDNA?最近的答案是:这些基因是呼吸作用这种玩火行为的现场管理人员。呼吸作用的强度必须实时、精确调节。线粒体内部一旦出现呼吸作用不畅、自由基大量泄漏的信号,这些基因得马上反应,把它调低。通常的核基因组调节机制:从化学信号链接受信号-造信使RNA-运出来变蛋白质-再调节生理活动,对这件事都来不及。没错,呼吸作用——氧的杀伤效应就这么可怕。

但是数十年的生命中,线粒体仍然不可避免会被杀伤,因为化学的手段不可能完美,调节信号就是自由基本身。老的线粒体会损坏失效。线粒体在细胞内是会分裂繁殖的,会形成新的子代弥补能量需求。对mtDNA来说,分裂本身就是带误差的事。而且已经被杀伤的mtDNA多代复制分裂,会把这些杀伤造成的错误累积下去。总有一天,细胞内线粒体已经错误太多,效率太低,不但能量供应不足(衰老的“衰”字),而且自由基泄漏也控制不住,指数膨胀。自由基漏出线粒体,疯狂杀伤其它有机物质(衰老的“老”字)。成片的组织变成这样,恶化成器官问题,就是衰老之后的病字。再演变成系统问题,就是衰老之后的死字。

这不是衰老进程唯一的内因。但确实占据核心地位。从这个过程可见,癌症(内因是核基因组的DNA损坏)很大程度上是它恶化之后的溢出效应。这个理论和现在逐渐取得证实的“限制热量摄入(特别是碳水)延年益寿”理论可以互为印证。

那么为什么说后半句是部分的事实呢?因为我们的主宰:基因组,其实把呼吸作用这一套设备鼓捣得很优秀,比其它大多数成套设备更优秀。基因组工作的最高原则是:生物这台生存机器(为它们的生存和千秋万代而创造),能撑到繁殖高峰结束就是完全成功。之后爱怎么烂怎么烂,关它屁事。人类这种生物在繁殖高峰之后还能苟延残喘几十年,已经很逆天,一部分原因要归功于人类智能这种超越主宰的逆天发明。另一部分原因,我认为是和主宰讨价还价进化的结果:我们人类现在太复杂了,小孩子奶三年,守十年,带出去打猛犸得十五岁,供他们读书二十岁,买房娶老婆要多久还得看党中央政策呢!主宰大人们要想顺利繁殖,得多给我们长辈一点时间吧?

于是我们看到,人类之外的灵长类也就二十多年寿算,人类寿命却不断膨胀。农业革命后平均就三四十了,工业革命后剑指一百。。。

现在问题浮现出来:呼吸作用这套底层设备,原先设计是很优秀的,基本不会在灵长类的天年之前出任何问题。所以对黑猩猩来说氧气真不算毒药。现在人类强行借天五十年,毒药效应就明显了。

再说一次,这套设备很优秀。在繁殖高峰之后,先于它出问题的其它设备多不胜数。免疫系统(读成MS、哮喘或者奥兹海默)、心脑血管(冠心病、中风)、内分泌系统(雄性激素、糖尿病)之类,由于层面高得多,进化历史短得多,淬炼不够,出问题的时间也就平均早得多。尤其是最年轻的免疫系统,疯起来不管年龄的,繁殖高峰还没到一样可以整死你。主宰们编程水平也就那样,要靠时间打磨的。

这些,也是衰老。在最深刻的衰老到来之前,先把你毒死了。

对线粒体运作机制有兴趣的同学,这里是补充阅读。

PS. 雄性激素为什么也是毒药?因为它不但压抑免疫活力,还让你去打仗啊!

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我怎么觉得这个问题是来黑反转基因的

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= =这不是一个值得讨论的问题。

你自以为提出的“创意想法”本质上其实是“抖机灵唯心主义论”的想法。。。。


比如说,按照题主的逻辑,我们可以得出:

生命其实是一种诅咒,我们只是需要70-100年摆脱诅咒。

粪便其实是一种食物,我们只是需要几十年的时间用生态圈把它转化成肉。

阳光其实是一种能量,我们只是需要叶绿体和ATP逐步转化它。

丑陋其实是一种美丽,我们只是需要一次整容来完成它。

知乎其实是一种贴吧,只不过UI和受众群体不同。

青蛙其实是一个王子,只不过我们需要一个吻续给他。


你看,发现了吗,各个宗教(尤其中国佛教)的鸡汤,用的不就是这种抖机灵句式嘛....

然后像题主这样的年轻人就被忽悠了....

哎,年轻人啊,听我一句劝———自以为创意很多,有奇奇怪怪的哲学想法,其实很多时候是悟性太低,没有慧根的体现。

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我来泼个冷水好了……


老实讲我并不反对这样的问题出现在知乎,毕竟知乎是由很多圈子组成的,这个问题在特定的圈子里面可能会是一个很好的问题。而且这种问题也可以很多人抒发自己的表达欲望,获得一些鼓励和支持,顺便科普一下氧中毒、自由基、氧化反应什么的。




但本质上来说,这个问题脱离了圈子之后,放到更普遍的场景下来说,或者说在专业领域里面,是一个很烂的问题

提问者认为这个问题有讨论的价值,但实际上,并没有。

因为我们先需要去明确什么叫毒,以及什么叫杀死,甚至于明确什么叫依赖。


从某种意义上来说活着就是为了死,所以从这个层面上来说,活着就是慢性自杀?!!

只要按照这种思路推广,那么所有摄入的东西都是具有慢性毒性的,因为衰老的过程无法逆转。或者说更直接一点,活着本身就具有毒性,如果科技够发达把你冻起来,你就能保存很久,但是这段时间你显然不是活着的。



其实本来是不愿意掺合这种问题的,冒个泡的目的是想告诉很多人,圈子和圈子,人和人的差异是非常大的,在你的圈子里足以傲视众生的所谓知识,换个圈子只不过是常识而已。很多说这个问题没啥意义的人,他们不是不知道氧中毒和自由基,而是这些东西都是常识,他们在看这个问题的本质,这个问题的本质就是活着便是为了死,这有什么好讨论的,这种讨论甚至都是常识了……




或者说我们简单的明确一下什么叫做毒气也能解决问题。

毒气是指这样一种气体:如果对于大部分人而言,长期暴露在一定浓度的这种气体的环境下会导致健康水平下降甚至预期寿命缩短,这种气体就叫做毒气。

你们自己去分析氧气吧。



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随便补充一些,虽然对于不认真看答案的人我一般是直接拉黑懒得解释。


1、我不打算嘲讽提问者,也不觉得这个问题值得被嘲讽,但是这不代表这是个好问题。

2、这个答案针对的是下面的嘲讽嘲讽者的答案,因为这个问题不够好是事实。

3、在知乎提问当然是一个很好的学习途径,但是提出一个不够好的问题自然会招来嘲讽。这种学习的代价某种意义上都算不上什么。

4、问题描述中的:但是觉得不失为一个可讨论的问题。是招致嘲讽的主要原因。所以其实稍微改一下问题就可以在原有的立意上避免嘲讽的可能:


开个脑洞,虽然说没有氧气人肯定活不了,但是貌似氧气也会对身体造成不可逆转的伤害,有没有可能氧气其实是一种慢性毒气,会缓慢的杀死人类。又或者氧气是一种既能维持生命又能伤害生命的东西?

食物和水是不是类似?
理论上是不是存在可以代替氧气/食物的物质,让我们的寿命延长?

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奈须蘑菇:无法治愈的伤不是伤,而应该被称为死。

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