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只吸氢气能维持生命吗?

  这是一个很有意思的话题,和氢气的生物学地位有关。

  许多细菌能制造氢气,也有许多细菌能利用氢气作为食物,并代谢产生能量维持其生存。可以说氢气是许多微生物的能量,氢气作为自然界最简单的分子,具有制造方便,使用过程也容易。

  氢气和氧气反应这一自然界的原始能量转换方式,不仅在化学上显然存在便利性和经济性,因代谢循环简单也会更加有利于生物体和环境。

  参考细菌代谢特点,生物能量代谢完全可以使用这样的模式,产氢气可以通过光合作用把水分解为氢气和氧气,利用氢气的生物则利用氢气和氧气反应产生的能量。这多么的简单自然!氢气、氧气和水三种重要生命物质,不仅完成吸收太阳能,给生物世界源源不断输送能量的目的。

  虽然这种的循环在微生物世界确实存在,但是高等生物并没有继承这一衣钵。植物光合作用不是产生氢气,而主要产生了葡萄糖,光合作用过程不仅分解水,还包括固定二氧化碳,而细胞利用能量则主要靠生物能量分子如葡萄糖氧化分解,能量代谢过程不仅产生水,也会产生了二氧化碳。在生物能量循环过程中,氢气摇身一变,成为氢原子,并固定在葡萄糖等生物大分子中,在生物体系内循环运转。

  可以说是生物进化抛弃了氢气,为什么会这样?我认为,是因为氢气三个缺陷导致的这一后果。
 

  一、氢气体积能量密度小。

  虽然用质量计算,氢气的能量密度是石油的三倍,但是在适合生物生存的温度气压条件下,氢气是气态形式,需要非常大的体积空间。如果人需要氢气作为能量供应,参考人体生理代谢每分钟消耗氧气200毫升,这样大约需要400毫升氢气摄取对等,这样的氢气消耗如果通过吸入来完成,因为氢气溶解度比较小,这就需要建立完善的摄取运输系统。这样的体系会给生命系统带来非常大的挑战。

  当然如果生命处于氢气为主要成分的星球上,是否可以存在利用氢气为能量的高级生命形式。这不是我能回答的问题。
 

  二、氢气质量密度小,浮力大。

  如果生物体系需要氢气维持生命,大量的氢气需求需要有氢气的资源。但是由于氢气密度小,浮力大,在存在其他气体成分的空气中很容易漂浮分层,导致难以在地表形成高浓度氢气。没有一定的浓度,给生物利用氢气带来了困难。在早期的生命进化过程中,因为地球上没有氧气,主要成分是氢气,或者在大洋深处,巨大的海水压力给氢气在水中的高浓度溶解提供了方便,让这里的生命进化可以将氢气作为能量的枢纽。但是离开海洋是生物复杂多样化的进化方向,氢气这种天然的缺陷再次给生命提出了挑战。
 

  三、氢气容易燃烧。

  氢气的燃点只有500摄氏度,在有氧气条件下容易燃烧甚至爆炸。如果用氢气作为能量物质,生物体也需要氧气对氢气进行氧化,这就必然需要生物周围同时存在氢气和氧气,这样会对生命构成巨大的威胁。
 

  以上内容摘自《孙学军 氢思语》,仅限于知识科普,不代表对本公司产品的宣传。

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