酸素を吸いすぎると健康上の問題を引き起こす可能性が高くなるのはなぜですか?科学者はついにその理由を発見した

科学者たちは、地球の大気中の酸素濃度の基準である21パーセントを超える酸素濃度の空気を吸うと、人間や動物に臓器障害、発作、さらには死を引き起こす可能性があることを以前から知っていたが、その原因はこれまで解明されていなかった。

メディアの報道によると、2023年4月、グラッドストーン研究所は、分子細胞誌上で、過剰な酸素レベルが、鉄が錆びるプロセスと同様に、細胞内の特定の鉄および硫黄含有タンパク質をどのように変化させるかを明らかにした。その結果、これらの「錆びた」タンパク質が連鎖反応を引き起こし、細胞や組織にダメージを与え、心臓発作から睡眠時無呼吸症に至るまでのさまざまな症状への影響が明らかになった。

酸素が人体にどのように運ばれるか

化学式 O2 の酸素は、地球の大気の約 5 分の 1 を占めています。酸素は動物の生命にとって不可欠であり、ほぼすべての動物細胞内のミトコンドリアによって食物を有用なエネルギーに変換するために使用されています。

血液中に溶解している酸素は、血液中の酸素含有量のごく一部、全体の約 1.5% を占めるに過ぎませんが、より多くの酸素が化学結合によって血液中に運ばれています。血液中にはヘモグロビンと呼ばれる成分が存在します。血液が肺でガス交換されると、空気中の酸素がヘモグロビンと結合して酸素化ヘモグロビンが形成されます。

もし地球が酸素が豊富な環境のままであったら、人類に何が起こるでしょうか?

酸素濃縮とは、物理的または化学的方法を使用して空気から酸素を収集し、収集されたガスの酸素含有量が 21% 以上になるようにするプロセスです。

私たち人類の健康は深刻な脅威にさらされるでしょう。酸素濃度が 10% を下回ると、呼吸が非常に困難になり、意識が徐々に薄れ、数分以内に死亡する可能性があることは誰もが知っています。しかし、濃度が高すぎると、体はそれに耐えられなくなり、網膜や肺など、体のさまざまな臓器に問題が生じます。たとえ酸素が豊​​富な環境に耐えることができたとしても、寿命は短くなります。したがって、人間は酸素なしでは生きられないにもかかわらず、酸素が豊富な環境を受け入れることができません。

酸素の起源に関する仮説

科学者たちは酸素の起源についていくつかの仮説を立てています。

2013年、研究者たちは、古代の菌類が極めて低濃度の酸素を使って生成する有機化合物である化石化したステロールを研究した。これに基づいて、彼らは太古の昔から地球上に酸素が存在していたのではないかと推測した。

2015年、中国科学技術大学の田山喜教授と彼の研究チームは、地球の初期の大気中に大量の二酸化炭素と低エネルギー電子が存在していたことを発見しました。これらの二酸化炭素分子は低エネルギー電子を捕らえ、化学反応を起こして炭素原子のマイナスイオンと自由酸素原子または分子を生成します。さらに実験を重ねた結果、酸素分子は特定のエネルギー範囲内でのみ生成され、反応生成物としての自由酸素原子も結合して酸素分子になる可能性があることが分かりました。

環球時報によると、2016年に日本の大阪産業大学などの研究チームが初期宇宙の形成中に酸素を観測した。この研究は、酸素がビッグバン直後に出現したのではなく、その後に出現した星の中で形成され、星の爆発によって宇宙に放出されたことを示している。

大酸化には細菌が関与しているという説もあります。約25億年前、地球の地殻が冷え、嫌気性メタン生成菌の数が減少しました。空気中の酸素は最終的にメタンの「クラッチ」から逃れ、空気中の酸素含有量が大幅に増加しました。

包括的な情報源:

科学技術日報

科学普及中国