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大氣中有78%的氮，只有21%的氧。那么，當(dāng)有更多的氮需要時(shí)，為什么動(dòng)物進(jìn)化為呼吸氧氣呢？有些樹(shù)是通過(guò)根部固定氮的，但是有沒(méi)有依賴(lài)氮的動(dòng)物？

我們所有（人類(lèi)，動(dòng)物和植物）都依賴(lài)于氮，因?yàn)槊糠N蛋白質(zhì)都含有氮作為構(gòu)成元素之一。

人類(lèi)從植物和/或動(dòng)物來(lái)源獲取氮來(lái)制造蛋白質(zhì)。即使是能夠固氮的植物（和細(xì)菌）也不能直接利用空氣中的氮來(lái)建造蛋白質(zhì)，而是以氨的形式或以硝酸鹽的形式存在。

為什么是氧氣？氧氣可以通過(guò)放熱反應(yīng)與碳水化合物反應(yīng)，從而提供能量。氮沒(méi)有成分的類(lèi)似反應(yīng)。

氮是一種相當(dāng)惰性的化學(xué)物質(zhì)（它確實(shí)會(huì)發(fā)生反應(yīng)，但不會(huì)像氧氣那么多——這就是為什么它在大氣中相當(dāng)穩(wěn)定，而氧氣必須通過(guò)光合作用不斷地再生）。

更有趣的是，生命是否可以用氯作為氧化劑形成？需要一種非常不同的光合作用才能從氯化鈉或其他氯化物中生成氯; 但是，如果存在這樣的光合作用，那么通過(guò)使用游離的游離氯來(lái)逆轉(zhuǎn)光合作用過(guò)程，正如當(dāng)今動(dòng)物逆轉(zhuǎn)植物的氧基光合作用過(guò)程一樣，某些生命形式可以發(fā)展為提取能量似乎并不可能。

有微生物可以利用氮?dú)猓ㄋ鼈冐?fù)責(zé)植物如豆類(lèi)的固氮能力。）但如上所述，（氮?dú)獾幕瘜W(xué)式）N2氣體的反應(yīng)性較低。打破N-N鍵需要更多的能量。

生物從涉及電子轉(zhuǎn)移的化學(xué)反應(yīng)中獲得能量，稱(chēng)為氧化還原反應(yīng)?？梢允褂酶鞣N物質(zhì)作為電子給體，并且可以使用各種物質(zhì)作為電子受體。

在動(dòng)物中，O2是電子受體。有些生物可以使用硝酸鹽（NO3）亞硝酸鹽（NO2）硫酸鹽（SO4），二氧化碳和三價(jià)鐵作為電子受體。

為什么我們進(jìn)化為使用氧氣，我不確定，但我猜它會(huì)與O2，葡萄糖和水等相對(duì)豐富的東西有關(guān)，最后會(huì)產(chǎn)生能量支出，因?yàn)椴⒎撬械难趸€原反應(yīng)都會(huì)產(chǎn)生 相同的能量。

這是一個(gè)有趣的小事實(shí)。每重量，巧克力曲奇餅干含有比TNT更多的能量。這似乎不對(duì)，因?yàn)槲也荒苡们煽肆︼灨烧ǖ羝?chē)，即使我用打火機(jī)點(diǎn)燃它。兩者之間的差異與能量釋放的速率有關(guān)。而且我懷疑某些化學(xué)反應(yīng)可能會(huì)對(duì)某些生物過(guò)快或過(guò)慢釋放能量。

真正的秘密在于，氧氣是吸入空氣的生物想要利用的化學(xué)能的主要來(lái)源。

物理化學(xué)家的觀點(diǎn)（我在生理學(xué)或醫(yī)學(xué)方面幾乎沒(méi)有知識(shí)，也沒(méi)有專(zhuān)業(yè)知識(shí)）：

氧氣是一種非常高能量的化學(xué)物質(zhì)。氮?dú)馐且环N非常低能量的化學(xué)物質(zhì)。

目前存在于地球大氣中的氧氣是一種生物氣體。這是20億年光合作用的盈余：陽(yáng)光能+水+二氧化碳（或海洋碳酸氫根離子）->碳水化合物+氧氣+化學(xué)能?；瘜W(xué)能分布在碳水化合物和氧氣之間。其中大部分必須與氧氣相關(guān)，因?yàn)槟憧梢酝ㄟ^(guò)碳水化合物的厭氧（無(wú)氧）降解獲得最多的能量

碳水化合物->石墨+水

當(dāng)氧氣可用時(shí)，只有大約15％的可用能量

碳水化合物+氧氣->二氧化碳+水。

氮?dú)獠粌H不起反應(yīng)，而且還缺乏化學(xué)能。因此，任何涉及氮?dú)獾姆磻?yīng)可獲得的唯一能量是來(lái)自其他反應(yīng)物的化學(xué)能。

生物都需要其他形式的氮作為蛋白質(zhì)的基礎(chǔ)，而蛋白質(zhì)是其功能的核心。但是“低化學(xué)能”的原因是固氮生物通常（如果不總是）存在于與其他生物的共生排列中：“如果你能提供我的能源需求，我將從大氣氮?dú)庵刑峁┑獨(dú)庑枨?化學(xué)，以及我自己的繼續(xù)存在和復(fù)制“。

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