说到这里相信很多人已经明白了,为什么空中氮气含量那么多,而生物仍然是以吸收利用氧气为主,就是因为氮气化学性质稳定,难以反应。具体来说,氮气是三个共价键,N≡N,而氧气是两个,氮气的化学反应条件太苛刻,常温环境氮气极难与其他物质产生作用,N2分子稳定性非常高,把它分化为原子要达到941.69kJ/mol能量,而氧只需要498kJ/mol。
而生物进化不是完全靠自己,也要依靠生化反应,氮气没有氧化性,化学性质偏向稳定,只有氧气才可以。在大气中同时含有大量氮气和氧气的情况下,由于等量同种还原剂将氮气还原为氨释放的能量远少于将氧气还原为水的能量,呼吸氮气的生物必然会被淘汰。那有人又会说为什么不采用无氧呼吸?确实有无氧呼吸生物,但是无氧呼吸产生的ATP仍然太少了。
无氧主要在第一阶段产生2个ATP,而有氧三阶段能产生34个。多细胞生物对于能量的需求量太大,不适合。所以现在不是用氧气作为电子受体的生物都已经被挤到条件特殊的角落里去了。其实氮气的存在以及在大气中的含量也是比较合理的,如果氧气含量和氮气对调,只怕地球会轻易起火或者大爆炸。
总而言之,演化是平衡的过程,大到生态系统,小分子,从时间维度看,是其产生、发展和消失;从博弈角度看,是自私利他合作竞争的动态平衡和发展;从物质能量角度看,是多快好省地利用物质能量产生后代。
因为,生命是能量驱动物质的有序运动,并维持这种有序在时空自扩增的一种模式。所以从概率的角度,地球上一定是利用氧气的生物更容易出现。假如行星上只有氮气和其他更不活泼的气体,那么可能利用氮气的生物才可能会进化出来。