有毒的氧气、细菌与生命的故事

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氧气有没有可能是一种毒，需要用 80 年时间杀死我们？

这种说法当然是骇人听闻且极不严谨的，但实在也有它狭隘的合理之处。

毕竟 衰老的根源是氧化， 这也是为什么我们要内服外用各种「抗氧化剂」；虽然你我依赖氧气生存， 但地球生命的起源确实跟氧气毫无关系 ， 它或许不是生命的必需。

让我们先暂时放下对氧气是利是害的重新审视，再提出一个可能会重塑你世界观的论点： 这个地球也不是属于人类的 ， 也不是属于任何动物、植物或昆虫的，毫无疑问， 这里是一颗微生物的星球。

* 微生物是难以用肉眼直接看到的微小生物总称，包括细菌、真菌、放线菌、原生动物、藻类等有细胞结构的微生物，以及病毒、支原体、衣原体等无完整细胞结构的生物 *

这些看不见的星球主人们，我们能在这儿吃喝跑跳， 多亏了它们心情好。 它们完全不需要我们。可没有它们，我们和其他生物一天都活不好。

你以为你只是「你」吗？

从基因上看，你体内大约有 2 万自己的基因，但兴许还有多达 2,000 万种细菌基因。

所以从这个角度来看， 你大约有 99% 是细菌，只有不到 1% 是「你」。

生命出现在地球上，有一个真正的 历史性决定时刻 ， 那就是 真核细胞的起源时间。

我们不明确知道它在整个遍历宇宙中能发生的概率是如何小或如何大，夜晚闪耀的群星之中还有多少正在发生这样的奇迹——但正是这种 高科技微型生物机器 ， 构成了地球上所有大型 复杂生物的微观基础。

这个时刻也许发生在 20 亿年前，我曾在 《全世界最幸运的事》 里写过这个不可思议的奇迹。

自此， 古老的单细胞生物与一些细菌达成了神圣的合作契约， 一些曾经自由的细菌自愿从此紧密地融入真核细胞完成共生。

那些自由的细菌开发并掌握着一些 神奇的生化技能。

比如除了闪电和一些人类化学家的实验室操作外，细菌垄断了地球自然界的固氮作用。

但如果要说对生命的起源和发展最重要的两个作用，一个无疑是 光合作用 ， 利用太阳能合成有机化合物，同时生成氧气作为副产品；另一个则是 氧化代谢 ， 这也正是某种光合作用过程的逆转，利用氧气缓慢燃烧有机化合物、重新部署分配那些最初来自太阳的能量。

最早存在于地球上的光合细菌就是知名的 蓝藻 ， 大约 35 亿年就已出现，推动着将地球的无氧环境 改变为有氧大气环境 ， 显著影响了地球上生命形式的组成。

但实话实说，「蓝藻」这个名字起得让人困惑 ， 它既不是蓝色的 （主要是绿色） ，也不是藻类，从各种意义上来说 「绿细菌」 都应该是更好的名字。

根据内共生学说， 叶绿体 就是那些曾经自由的「绿细菌」的遥远后代，它们仍然有自己的 DNA，仍然通过无性分裂繁殖，就像老祖宗的一个远亲分支， 作为一个独立种群在植物细胞内生活和繁殖。 树叶、青草、蔬菜或藻类之所以是漂亮的绿色，正是因为叶绿体。

你肯定牢牢记得中学课本里的知识，叶绿体的主要作用是进行光合作用，如今你知道了更多，这项特殊的能力是来自于一种选择在其细胞内定居的细菌—— 可以说大气中所有的游离氧都来自「绿细菌」 ， 无论是自由的还是定居在叶绿体中的，对于后者而言，这些细菌们如今在真核细胞的独立工厂车间 （细胞核） 里继续实践着它们的生化才艺。

同样神奇的合作组合还有 线粒体 ， 定居在那的是一种具有氧化能力细菌。你马上会了解到它的非凡之处。

氧气第一次出现在大气中时，确实是一种毒药 ， 屠杀灭绝了绝大多数厌氧生物。

生物在适应和演化过程中，发现如何利用 （有毒的） 氧气从有机化合物中提取能量，是一次 了不起的化学政变。

真核细胞给这些喜氧细菌提供了独立车间，以 线粒体 的名义生存于细胞内。这种共生关系大约发生在 17 亿年以前， 它们在地球上几乎垄断了处理氧气的技术， 没有它们我们根本无法生存，也正因此让我们对氧气如此依赖，将「氧气是一种毒」变成悖论。

就在阳光、大树、土壤和没有颜色的微风之间，地球上那些数量庞大、我们看不见的真正主人——微生物——它们不停歇地工作， 努力维持世界一直「自然地」运转。

人类文明一直以来都在尝试利用这种生化魔法， 发酵 是我们最早掌握的生物技术，可以用来加工食物，将面粉做成面包、牛奶变成奶酪、大麦和果汁酿成酒；也有 走在生物科技前沿的创新企业 试图用菌丝体制作可回收的新型环保塑料、生产来自细胞培养的肉或护肤品原料，甚至mRNA 疫苗，这些都依赖于微生物 「自然智能」 的作用。

知道了这些，从此每当你深深呼吸、眯眼看向太阳时，应该会对这个生物世界 此时此刻正在发生的复杂的一切 ， 有了一点点更深刻的认识。

在你感受阳光的这一秒钟时间里，一条长达 30 万公里的光柱射入你的眼睛， 人类还在很努力地提升科技，以增强利用这种免费、纯净、源源不断的太阳能的效率， 而地球上的光合微生物们早就掌握了， 它们将这 30 万公里的光柱吸收并转化为大约 16,000 吨有机物质 ， 这些有机物质再转化成海藻、鲜花、苹果和参天大树。

动物本质上就像是植物的寄生虫， 通过盗取 （吃掉） 它们的碳水化合物来从事各种活动。我们运动着，呼吸着，在线粒体帮助下呼吸作用就像进行一种复杂、巧妙同时又 缓慢的燃烧 （如果把时间拉长，呼吸和烧煤炭很类似） ，提供了生命活动所需的能量；与此同时，自由基作为代谢过程中的副产品会在我们体内积累， 带来呼吸的生化代价：衰老。

化学反应是可逆的，但生命的衰老和死亡却不可逆。