地球的大氣主要成分是78%的氮?dú)猓?1%的氧氣剩下的1%就是些二氧化碳、一氧化二氮等等氣體。氧氣作為地球大氣中最常見的氣體之一，氧氣雖然是支持生命存在的必需氣體，但同時(shí)也可以對(duì)生物體造成傷害，因此可以被視為一種慢性毒藥。在氧氣氣體的存在下，生物體的細(xì)胞呼吸過程中會(huì)產(chǎn)生自由基，這些自由基會(huì)攻擊生物體的蛋白質(zhì)、脂肪和DNA等分子，導(dǎo)致細(xì)胞受損，從而增加生物體患疾病的風(fēng)險(xiǎn)。長(zhǎng)期暴露在高氧環(huán)境下也可能導(dǎo)致人類和其他生物的衰老和死亡。相比之下，氮?dú)鈩t是一種相對(duì)惰性的氣體，不易與其他物質(zhì)反應(yīng)，不具有氧氣的強(qiáng)氧化性質(zhì)。那么為什么生物進(jìn)化中沒有選擇無毒的氮?dú)饽兀?/p>
要回答這個(gè)問題，我們需要從生物進(jìn)化的角度來看待。生物是通過漫長(zhǎng)的進(jìn)化過程逐步形成的，其存在和演化都與地球環(huán)境的變化有著密切的關(guān)系。在生命起源之初，地球的大氣成分與現(xiàn)在有很大的不同，缺乏自由氧。據(jù)科學(xué)家推測(cè)，最早的生命形式可能是一些原核生物，它們不需要氧氣就能進(jìn)行代謝活動(dòng)，使用各種化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生能量。這些生物不需要氧氣，是因?yàn)樗鼈儧]有細(xì)胞器（如線粒體）進(jìn)行呼吸作用，而是利用一些較為簡(jiǎn)單的代謝途徑從周圍環(huán)境中獲取能量。
自由基
隨著生物的進(jìn)化，氧氣在地球大氣中的含量逐漸增加。事情的轉(zhuǎn)折點(diǎn)在25億年前的大氧化事件（Great Oxygenation Event），這時(shí)氧氣開始在地球上激增，事實(shí)上這次事件是地球上第一次生物大滅絕，隨著氧氣在大氣中濃度占比不斷升高，氧氣的毒性開始顯現(xiàn)出來了。此次大氧化事件造成了全球99%的生物都死亡了。不過，這個(gè)過程，是地球生命形式由低端走向高端的必經(jīng)之路。一些原核生物利用光合作用開始產(chǎn)生氧氣，這使得氧氣的含量逐漸增加。隨著時(shí)間的推移，生命開始逐漸進(jìn)化出線粒體等細(xì)胞器，進(jìn)而形成真核生物。線粒體是細(xì)胞中進(jìn)行呼吸作用的細(xì)胞器，需要氧氣來提供能量。因此，氧氣成為了維持生命活動(dòng)的必需氣體之一。
相比之下，氮?dú)庠谏镞M(jìn)化過程中的作用則相對(duì)較小。氮?dú)怆m然是地球大氣中含量最多的氣體之一，但它并不參與生命體的代謝活動(dòng)。氮?dú)獾幕瘜W(xué)惰性使得它不易被利用。盡管生物可以利用氮元素合成蛋白質(zhì)，但它們并不直接利用氮。另外一個(gè)原因是氮?dú)饣衔锏幕瘜W(xué)鍵相對(duì)穩(wěn)定，需要更高的能量才能破壞它們并釋放出氮。這意味著使用氮?dú)庾鳛樯矬w的能源和代謝受體將需要更高的代價(jià)。相反，氧氣的化學(xué)鍵比氮?dú)夂偷獨(dú)饣衔锔菀灼茐�，釋放出更多的能量，從而更容易被生物利用�?/p>
液氮
此外，氮?dú)饩哂休^高的惰性和不反應(yīng)性。這意味著生物不能直接利用氮?dú)鈦砗铣善渖璧挠袡C(jī)分子。相反，氮?dú)獗仨毥?jīng)過一系列復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)才能轉(zhuǎn)化為生物可利用的氮化合物，如氨和硝酸鹽。這些反應(yīng)需要特殊的酶和其他生物催化劑來催化，需要更高的代價(jià)來維持生物體內(nèi)氮的循環(huán)和利用。
此外，雖然現(xiàn)在氮?dú)庠诖髿庵械臐舛确浅７�(wěn)定，約為78％。但在地球形成之初乃至于生命最初出現(xiàn)之后，氮?dú)獾暮坎⒉桓�。氮�(dú)庵杂腥缃竦暮繕?biāo)準(zhǔn)主要是生命出現(xiàn)后的幾十億年中，地球上的微生物和植物逐漸發(fā)展演化，固定了更多的氮?dú)�，并將其釋放到大氣中，逐漸提高了地球大氣中氮?dú)獾暮�，所以是先有了氧氣的出現(xiàn)造就了更高的生命，才使得氮?dú)饬吭黾恿恕?/p>
綜上所述，雖然氮?dú)馐堑厍虼髿庵凶钬S富的氣體之一，但它不是生物體的理想能源和電子受體。相反，氧氣更易于利用，因?yàn)樗幕瘜W(xué)鍵更容易破壞，能量釋放更多，讓地球可以誕生出更高級(jí)的生命形式。
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