地球大气中氮气占比最大，为何动物没有进化出氮气呼吸？

2020年2月，以色列特拉维夫大学动物学家Dayana Yahalomi的研究小组首次发现了不需要氧气生存的动物-鲑居尾孢虫，这是一种寄生在鲑鱼肌肉组织中的寄生虫，它可以在完全无氧的环境下正常生存。该研究报告发表在了美国《国家科学院院刊》上。（别再说生吃三文鱼没有寄生虫了）

除了鲑居尾孢虫外，地球上的其他动物都是氧气呼吸的，但是在地球的大气层中，氮气是占比最多的气体，高达78％以上，而反观氧气，只有21％左右，如此看来，动物如果用氮气呼吸的话更加合理一些。

但是，对于任何的动物来说并不是“多”就有利，比如地球上土最多，动物却没有真正吃土的。那么，是什么导致了动物没有演化出氮气呼吸呢？我们一起来聊一下这个有意思的问题。

动物的呼吸

除了极个别的动物，其他动物都是需要进行有氧呼吸的。但是你有没有想过一个问题：空气中氮气最多，还有其他微量的气体，这些气体是在动物呼吸氧气时一同被吸入的，虽然这些气体表面上看没有什么作用，但是如果剔除掉这些气体，变成纯氧呼吸，会危害到动物的健康。

因为呼吸是将气体送入肺泡中（以哺乳动物为例），之后气体的互换会在肺部中进行，首先吸入的空气中氧气含量较高，而肺泡中原本的氧气已经被消耗的差不多了，所以空气中的氧气就会从肺毛细血管中进入到血管中，此时空气中二氧化碳的含量要低于肺泡中的含量，所以二氧化碳就会从肺毛细血管中进入肺泡，至此，动物的一次呼吸完成。

如果是呼吸的纯氧的话，二氧化碳就很难进入肺泡再呼出来，这样气体的交换就很难进行，而且氧本身是一种自由基，过多的氧在体内会损害人的器官和组织。

所以说，氧气虽好，但符合自己的需求才是最好的。在整个呼吸的过程中，可能小伙伴们也发现，在我们吸入的空气中有大量的氮气，它们去了哪里

答案很简单：被呼出来了。而且在整个呼吸过程中，氮气完全没有参与，从本质上说它只是起到了淡化氧气浓度的作用而已。

地球大气中氮气占比最大，为何动物没有进化出氮气呼吸？

既然氮气在空气中占主要，为何动物不用氮气呼吸？

在自然界中，生物的呼吸可以分为有氧和无氧呼吸两大类，其中无氧呼吸的生物虽然大都是厌氧生物，不需要氧气，但是它们同样也不需要氮气，而是通过发酵来生存的，由此可见，即便是不适用氧气生存的动物，也没有演化出用氮气生存。这到底是为什么呢？

首先我们来看一下呼吸的本质，动物呼吸的本质是通过一系列的化学反应来分解有机物从而获取能量，因为能量不仅仅是动物，还是所有生物生命的驱动力，没有了能量也就意味着生命的终止。

从上图中我们可以看出，我们吸入的氧气在线粒体内与有机物发生化学反应，从而产生了对于大多数动物最主要的水和能量。那么，为何不能用氮气呢？这就要从两个方面来说了：

第一：效率。任何一种生命活动都是长期的演化得来的，而能够在自然选择中被保留下来的，都是对于大多数生物来说更有利的。呼吸也是一样的，作为一种释放能量的存在，氧本身是一种自由基，它容易与其他的物质发生反应。

相比较而言，氮的稳定性更强，虽说它也能与其他物种发生一定的反应，但是效率非常低，并且在发生反应时还需要吸收热量（常温下稳定，发生反应就需要能量），不像氧气那样释放热量。

因此，从效率上说，氧的活动更强更容易发生反应产生能量，所以除了厌氧生物外，其他生物都选择了氧气呼吸，就连生活在海底的生物也是如此，只不过长期的环境适应，让它们需要的氧气浓度较低而已。

第二：终端产物。我们常说水是生命之源，动物都离不开水，虽然像沙漠猫这种动物可以长期不喝水，但是这只是它们长期演化的结果，而且在捕食时它会进食大量的动物体液，这也是它们体内水来源之一。

除此之外，任何的动物除了从外界补充水外，身体产生的水也是非常重要的，因为这保证了动物在一段时间不喝水不至于死，而身体产生的水其中有三分之一以上就是氧（H2O），而水也是有氧呼吸的最终产物之一，这使得动物在遇到干旱等自然灾害时的生存能力大大的提高了。

如果动物是用氮气呼吸，那么最终的产物就可能是氮化氢，氮化氢就是我们常说的氨气，对于动物的组织来说氨气具有腐蚀性和刺激性，这就会发生动物边呼吸，机体变损伤的现象。除此之外，用氮气呼吸，最终还可能出现一种产物氮化碳，氮化碳是一种硬度可以跟金刚石媲美的化合物，即便是在体内少量的形成，日积月累，动物的身体也是无法承受的。

地球大气中氮气占比最大，为何动物没有进化出氮气呼吸？