科學家發現新型呼吸物質,能幫助人類在水下呼吸,意義重大

2020-08-10 清羽傾城

我們之所以稱水為我們的生命之源,不僅是因為水佔了我們身體內物質的70%,更因為地球上最早期的生命都是從海洋中繁衍生發的。迄今為止,海洋生物種群仍然在地球生物圈裡佔據著極大的比重,可見水在我們賴以生存的地球的演進史中發揮著何等重要的作用。

水下探索的障礙之一——呼吸

可儘管我們身體內絕大部分的物質是水,我們人類卻是地地道道的陸地生物,而且還有很多人甚至不通水性。

自古至今,人類就對那片神秘的海洋充滿了無限遐想。而地球上海洋的面積雖然足足佔據了70%之多,可遺憾的是由於人類暫時還沒能掌握在水中生存的本領,以至於至今我們對海洋的探索區域仍然是少之又少。

人類是哺乳動物,而哺乳動物的一大特點就是需要用肺來呼吸。空氣中的氧氣被人類經過呼吸道吸入以後,會首先到達肺部器官,進而由肺運化到身體的細胞和血液當中。人體細胞經過吸收之後,再釋放出二氧化碳排出體外,這便是哺乳動物呼吸的整個過程。這種呼吸方法讓哺乳動物非常適宜在陸地生存,但同時,也剝奪了哺乳動物、尤其是人在水中的生存能力。

在現代科技迅猛發展的今天,我們人類儘管在各個專業領域都擁有了很多尖端科技裝備,但人類對海洋的探索區域仍然只有區區的5%,而剩下的95%仍然是我們探索的一大盲區。造成我們對海洋探索如此緩慢的一大原因,便是在水下的呼吸問題。

可現在我們不是已經有了供潛水人員在水下作業的氧氣瓶、氧氣面罩等專業氧氣供給裝備了嗎?為什麼還是解決不了水下給氧的問題呢?原來潛水人員在水下執行任務時,為了不給自身造成更大的工作障礙,是沒有辦法攜帶過多過重的物體下水的。也就是說現在的潛水人員進行水下作業時,還只能攜帶少量的氧氣。

水下探索的障礙之二——水壓

既然氧氣瓶的載氧量不能供人類在水下長時間停留,那我們就沒有辦法對深海領域進行探索了嗎?那倒也不能完全這樣說,一艘強大的潛水艇足以把我們送入海底近萬米的位置,但此時我們又需要考慮到另一個重要因素了,那就是深海下的強大水壓。

以我們人體的構造結構來說,人類潛入到海底的最大深度是20米左右,受強大水壓的影響,再深的水域我們人類就無法適應了。可那些大大小小的魚類又為什麼可以在深海自在地遊來遊去呢?

要回答這個問題,又要回到上文我們提到的呼吸方法上來。魚類的呼吸結構跟人類不同,所以它們可以使自己體內的氣壓和外部海水的強大水壓保持相同,也就是說它們感受到的水壓是零,深海自然就對它們構不成任何威脅了。

人類不同,人類體內的大氣壓值是恆定的,但我們在隨著進入海底深度的不斷增加時,外部的水壓也在逐漸增大。一旦外部水壓大於我們體內的恆定氣壓,我們的生命也將面臨威脅。

全液體呼吸技術

如果大家喜歡看科幻電影的話,對這樣的鏡頭肯定不會陌生:將在星際進行長久作業的太空人包裹在一種能夠供其呼吸的神秘液體中,太空人便能夠憑藉這種液體進行長久的正常呼吸,身體也能保持在一個健康穩定的狀態。

雖然我們無從知道電影裡那種可供太空人呼吸的神奇液體是什麼,但在上個世紀,俄羅斯科學家便發現了一種名為全氟化碳的神奇物質。這種物質可以極其快速地溶解二氧化碳氣體,而本身的化學屬性卻十分穩定。

科學家們曾將一隻小白鼠放進溶有全氟化碳的水溶液中,20個小時過去後,小白鼠依然奇蹟般地存活於水中,並且生命體徵一切良好。科學家也就此得出,全氟化碳水溶液是具備令生物呼吸的條件的。

這一發現令科學家們無比興奮,並將其命名為「全液體呼吸技術」。這項技術不僅在小白鼠身上有效,對人體也同樣有效。1989,美國費城的一名新生兒,剛一出生便出現了呼吸困難的情況。醫生立即將這名嬰兒放進了全氟化碳液態環境中,嬰兒的病情奇蹟般地得到了有效的控制,直至最後完全恢復健康。

這一重大發現一經問世,海洋工作者立刻想到了可以將此技術應用於海洋探索領域。如果我們能夠設計出一種運用全氟化碳技術的新型水下潛水裝備的話,潛水員們不就可以在水下潛伏更長時間了嗎?更或者到時我們還可以通過此技術進行深海領域的探索也說不定呢。

曾生活在海洋中的人類祖先

事實上,科學家對人類6000多萬年漫長進化史的研究結果表示,這其中還存在著兩段有待考證的空白期。

森林古猿作為我們人類的原始祖先,存在於1400萬至800萬年以前。而我們人類的直系祖先南方古猿,生活的年代則是400萬至190萬年前,而原始人則生活在170萬年前。

那麼從南方古猿到原始人進化過程中的20萬年,以及從古猿到南方猿進化過程中的400萬年,在考古史中一直作為兩個空缺時期而存在著。甚至迄今為止,科學家也沒有在陸地上發現過那兩段時期的任何一片生物化石。

據考古學家推斷,既然找不到人類在陸地上的任何生存痕跡,那麼,在那段漫長的時間裡,我們人類的祖先就極有可能是生活在海洋中的。

如果這個猜測正確的話,那便說明在我們人類的基因中,是具備著一定的海洋生存能力的。只是由於後來人們發現了更適宜生存的陸地,在長年累月的陸地生活以及漫長的人類進化歲月中,這部分海洋生存基因也就慢慢地隨之退化了。

如果人類在將來可以通過某種基因技術將這部分海洋基因再次激活的話,人類會不會成為像青蛙一樣可以在水中和陸地上同時生活的兩棲高級生物呢?

目前,我們人類居住的地球,生態環境一直在不斷惡化著,南北極的冰雪已經因為全球氣溫的不斷升高而全部融化了,海平面較之以前也有了大幅的上漲。如果有一天,陸地真的消失了,我們人類極有可能再次被迫回到海洋中去生活。可見對於人類來說,擁有在海洋中生存的能力是何等重要。

不過相信在我們的共同努力下,將來地球的生態環境不會惡化到那種地步。不過我們掌握了在海洋中生存的能力之後,仍然可以對海洋進行更廣、更好地探索,開採更豐富的海洋資源,讓我們的生活變得更精彩!

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