最明顯的變化是生物巨型化,大約3億年前,氧氣占空氣的35%。蜻蜓作為一類最古老的昆蟲,大約3億5千萬(wàn)年前進(jìn)化出現(xiàn)的,從化石中得知蜻蜓的體積要大得多,因?yàn)樗鼈兪芤嬗谘鹾康脑黾樱?/span>那時(shí)候的蜻蜓的翼展大約有2.5英尺。這就是為什么有大型動(dòng)物如猛犸象和恐龍的原因。隨著氧氣水平下降,大尺寸的動(dòng)物不復(fù)存在。所以如果氧氣加倍,動(dòng)物也會(huì)變大,這將導(dǎo)致地球的動(dòng)物回歸到史前階段。
因?yàn)槎鄶?shù)生物都依賴氧氣,較高的氧氣含量聽起來很不錯(cuò),我們想當(dāng)然地認(rèn)為高含量氧氣是“好”的,因?yàn)槲覀兲蕾囁?/span>,但氧氣是極其活潑的。想想當(dāng)火災(zāi)突然變得更多更大無法控制時(shí)的情況
氧氣是如此的活躍,它會(huì)對(duì)活組織造成重大的傷害,高氧氣含量影響最大的是人類壽命會(huì)減短,自由基(即O2-)被認(rèn)為會(huì)通過氧化應(yīng)激加劇老化過程,這干擾了許多細(xì)胞生理生化過程:蛋白質(zhì)的合成、DNA復(fù)制、細(xì)胞間信號(hào)傳遞,也被認(rèn)為是導(dǎo)致多發(fā)性硬化癥、老年病、帕金森病和其他許多疾病的原因。氧氣,生命的能量氣體來源,也是生命退化,疾病,并最終死亡的來源。
氧氣的雙刃特性被稱為氧悖論。一方面,氧賦予了生命的能量。沒有氧氣,活細(xì)胞雖然可以通過厭氧代謝(無空氣的無氧方式)從葡萄糖分子中提取能量。然而,在有氧氣條件存在下,人體可以從相同數(shù)量的葡萄糖分子中提取16倍無氧條件下的能量。考慮到人類的能量需求,沒有氧氣意味著死亡。大腦中的神經(jīng)元特別敏感,即使是幾分鐘的缺氧,也會(huì)導(dǎo)致神經(jīng)元的快速死亡。
另一方面,氧氣具有極強(qiáng)的腐蝕性。一輛嶄新的汽車,在有氧氣條件下最終會(huì)銹成一堆灰塵。氧氣破壞食物,使食物變質(zhì)。自由基學(xué)的基本觀點(diǎn)是,如果有機(jī)會(huì),氧氣就會(huì)破壞人體的分子成分,就像它銹金屬和燃燒建筑物一樣。最具破壞性的是,氧與氫結(jié)合在一起,形成各種不穩(wěn)定和高活性的自由基分子,以及其他活性氧自由基(ROS)。在這些有毒的ROS形式中,氧會(huì)系統(tǒng)地破壞細(xì)胞的DNA、酶、蛋白質(zhì)和細(xì)胞膜。這是氧氣的暗面任何在48小時(shí)內(nèi)呼吸純氧的人都會(huì)死亡,這是氧氣對(duì)肺組織造成損害的受害者。
我們能夠在地球的大氣層生存下去,很大原因是因?yàn)槎栊缘獨(dú)庀♂屃宋覀兒粑难鯕猓眢w已經(jīng)形成了應(yīng)對(duì)機(jī)制,以應(yīng)對(duì)這種低水平的氧氣的破壞性影響。