酸素は窒素よりも反応性が高いため、生命は酸素を利用するように進化してきました。酸素は地球上の生命を支える多くの生化学的プロセスで使用できますが、窒素は分解して使用するのがより困難です。
高校の理科の授業で注意を払っていた場合、私たちの大気は、窒素、酸素、アルゴン、二酸化炭素、およびキセノン、メタン、クリプトン、水素などの微量の他のいくつかのガスを含む多くのガスで構成されていることを知っています。と水蒸気。
私たちの大気のガス。
上の画像でわかるように、大気の最大の塊を占めるガスは窒素です。数字で言えば、大気の 78.08% は窒素でできています。明らかに、それは地球の大気で最も豊富なガスです。太陽系の他の惑星の大気組成は、私たちのものとは異なります。
一方、地球上の生命に不可欠な主要なプレーヤーの 1 つである酸素は 2 番目の位置にあり、大気のほぼ 20.95% を占めています (出典)。
考えてみれば、ちょっとおかしくないですか？生命は、環境で 2 番目に豊富なガスに適応するように進化しましたが、最も豊富なガスには適応しませんでした .その背後にある理由は何ですか?
この質問に答える前に、窒素分子について 1 つか 2 つ理解する必要があります。
窒素ガスは非常に不活性です
これが意味することは、窒素は物と非常に簡単に反応しないということです.より具体的には、窒素ガスは N2 として存在し、共有三重結合を持っています。
この種の 2 つの窒素原子間の結合は、切断するのが非常に難しいということです。この結合は非常に強力であるため、化学者が実験のために「非反応性雰囲気」を確立する必要がある場合、窒素を何らかの方法で使用することがよくあります。 2 つの窒素原子は互いに非常に密接に結合しているため、それらを分割できる環境内の稲妻または特定の「窒素固定」バクテリアのいずれかが必要です。
（写真提供：Pixabay）
一方、酸素は（窒素と比較して）非常に反応性が高いため、地球上の生命を支える多くの生化学的プロセスで使用できます。地球上で最も豊富なガスではないにもかかわらず、酸素が自然に生命を支えるのはそのためです。
とにかく、地球上の生命とは常に違う 酸素に依存していました.
大酸素化イベント
数十億年前の地球は、少なくとも当時の大気中のガスの種類に関しては、現在の状態ではありませんでした。虫も動物も葉物もありませんでした。当時、生命のほとんど（主にバクテリアなどの微生物）は海に限られていました。その期間に繁栄したバクテリアは嫌気性で、酸素を使わずに食物を代謝したことを意味します.
しかしその後、新興企業が現れ、地球上の生命のすべてが変わりました。この新興企業はシアノバクテリアの形で現れました。藍藻としても知られるこれらのシアノ バクテリアは、太陽光をエネルギーに変換し、副産物として酸素を放出します。より具体的に言えば、それらは光合成です。
シアノ バクテリア、Tolypothrix のイメージ。 (写真提供:Matthewjparker / ウィキメディア・コモンズ)
当時、私たちの大気には現在ほど多くの酸素がありませんでした。私たちの惑星が行ったわずかな酸素 鉱物と結合しているか、水分子内に閉じ込められていました。
シアノバクテリアが繁栄するにつれて、地球上の酸素の供給は指数関数的に増加しました.酸素が有毒である嫌気性バクテリアの大部分は、大気中のこの残忍な酸素の猛攻撃により死滅し始めました.このイベントは、大酸素化イベントと呼ばれるものです。
地球の大気中の O2 の蓄積。赤と緑の線は推定の範囲を表し、時間は数十億年前 (Ga) で測定されます。 (写真提供:Heinrich D. Holland / Wikimedia Commons)
大酸素化現象の後、数百万の嫌気性微生物が死滅し、すぐに大気中に酸素が蓄積し始めました。
その後、他のより複雑な生命体 (動物や人間を含む) が進化し始め、それによって酸素が「生命の燃料」になりました。
いずれにせよ、「酸素の代わりに窒素を使用するように進化しなかったのはなぜですか（前者は非常に利用可能であるのに）」と尋ねます。は、「なぜ、ガソリンではなく海水で走る車を開発しなかったのか?」と問うことに似ています.
海水で車を走らせることができないのと同じように、私たちの体はそうするように「設計」されていないため、窒素で走ることはできません!
