它掌控动物的感知和动作,多了少了都不行,钠元素
传说舜为了让自己的人民能够吃上盐,派自己的儿子去巫咸部做酋长,学习制盐术。由于巫咸部落的人在制盐的时候伴随着咒语、祭祀和舞蹈等等,所以舜部落的人们就把巫咸部的制盐术称为巫术。这就是汉语中巫师的由来。本文不是要介绍巫术,而是要跟大家聊聊食盐中的钠。
一、动物离不开盐,人类也是食土族
地球生命起源于海洋,生命的起源方式塑造了生物身体最基本的机能模式生物要维系正常的生理机能,就必须维持体内渗透压平衡,对于海洋生物来说,它们可以通过与海水的渗透压交换来达成这个目的。一般来说,除了那些有很多河流流入,蒸发又很快的内陆湖泊,距离海洋越远的陆地上,水中的盐分就会越少,这就导致了陆地动物获取盐分很难。
在雨量很大的地区,土壤里的钠和钾会被雨水带走,蚂蚁会陷入对盐分的狂热追求之中,它们会集中在某些盐分聚集的区域;而蝴蝶获取盐分的方式是通过大量饮水,然后排出水分的方式来积累盐分。
在陆地上,植物体内的钠含量很少,因为植物更多的是通过钾元素来调节细胞中的水分平衡,控制叶片中的气孔开闭。正因为如此,那些以植物为食的动物都必须从植物以外的渠道获取盐分。
大型哺乳动物对盐的需求量就更高了,这是因为它们的排尿和排汗都会流失体内的盐,所以我们在动物世界里就看到,斑马、野牛和山羊会不惜长途跋涉到富含盐分的天然盐矿去舔舐,有时候也会舔舐自己的尿液。
而食肉类的哺乳动物,主要是依靠食草动物的血液来补充自己体内的盐分,当然了动物的肌肉和骨骼和粪便中也有大量的盐,所以我们能看到,狗很爱啃骨头和吃便便,其实那是它获取营养元素的一种方式。
而对于拥有智慧的人类来说,很早就学会了从石头中提取盐分。随着人类社会的发展,人类提取盐的手段也多种多样,从最初(井盐)熬制含盐的泥土,还学会了从盐湖、海水中提取盐的方法。在中国古代,盐和铁一直都是重要的战略物资,必须官准才能生产和贩卖。
从获取盐的最终渠道上看,陆地上的脊椎动物,其最初的来源都是含盐的石头,所以从这个角度来说说,我们人类其实也是食土族。
二、钠在人体细胞中的作用
我们今天已经知道,这种来自土壤和石头中的盐,其分子中都含有钠元素,这种元素的原子核中有11个质子和12个中子。而我们现在的食用盐中,钠元素占据了原子数的一半,另外一半是氯。人类的眼泪、汗液和尿液之所以会有咸的味道,就是因为它们当中含有丰富的钠。
2。1、维持细胞的渗透压平衡
体液中必须要含有适量的钠,如果钠含量不足,大多数细胞都会膨胀死掉,钠不足的时候,会浮肿;相反,如果钠含量过高,的细胞就会干瘪,变成微型葡萄干,这正是为什么海水不能直接饮用的原因。
水的代谢和体内钠的平衡之间紧密联系。动物内有75的水分,只要失去了12的水分,细胞中的钠感受器就会发出警报,会感觉到严重口渴;失去了1015的水分之后,动物就会出现痉挛、神经错乱,再严重的脱水就会要了动物的命。
其实钠在动物内只有一种简单的存在方式钠离子。但由于细胞外包裹着一层细胞膜,这层膜我们通常也称为半透膜,也就是说,水分子更容易通过,而其它分子只能在其它分子(比如磷酸基团)的帮助下才能穿过。
附带说一句,其实盛放法国葡萄酒的橡木桶,以及中国古代用来储酒的酒海,都是这样一个半透膜,它们都能透水、透气,但是不透酒(酒精),这就是法国葡萄酒越陈放越香的秘密。
把动物的红细胞放在蒸馏水中,然后通过显微镜查看,你就会看到,红细胞一直在膨胀,然后像气球那样炸开。这是因为,水分子通过渗透压进入到细胞中,而细胞中的钠离子出不来,细胞内的水分就会越来越多,这样的不平衡就导致了细胞膨胀。
2。2、钠掌控着动物的感知和动作
钠元素进出细胞膜的过程,不仅仅是改变细胞的形状和大小,它还掌控着动物的感知和肢体动作。长久以来,人类一直很好奇意识的秘密,钠元素正是搭建神经传导的基础物质。
神经信号的传导是一个电化学过程。当神经受到刺激时,比如动物的身体撞上了一块尖锐的石头,皮肤下面的神经感受器的神经纤维膜的透性发生变化,大量的钠离子和钾离子流入,神经纤维膜的电位发生逆转,这又引起附近的神经纤维膜表面的钠离子和钾离子进入神经纤维膜。
这个过程就像我们人类组织的人浪一样,通过神经纤维膜上,钠、钾离子进出形成的离子波动,把信号传递给大脑。大脑,同样是通过钠钾离子的活动,产生了感觉,并且再通过同样的方式,把大脑的决策信号传递给对应的肌肉,动物就能对撞尖锐的石头做出对应的反射动作了。
所有动物的感觉、视觉、嗅觉、动作,都与钠、钾离子进出神经纤维膜的过程有关。当然了,通过这种人浪传递的神经信号其速度并不快。
既然神经电信号的传导并不快,为什么大脑能同时做这么多事呢?这是因为,虽然单个的神经纤维传导信号速度不快,但是大脑相当于有几十亿,上百亿个神经细胞在同时并行处理任务,它们叠加起来的处理效率就变得很高了。这也是那些超级计算机采用的提高算力的方法。
钠离子进出神经纤维膜的过程是一个非常消耗能量的过程,这需要离子泵的参与,一秒钟内离子泵可以来回搬运500次。这也使得大脑成为了耗氧量最高的器官。
三、致命的毒素
正是因为钠在生物体内的重要作用,所以才有了很多能够影响钠在细胞内外活动的毒素。河豚就是制造这种毒素的绝顶高手,不过,河豚体内的毒素究竟是怎么来的,目前科学界还没有一致的说法。这种毒素是鲀鱼类(俗称河豚鱼)体内含有的一种生物碱。其分子式为C11H17O8N3,分子量为319。
这种毒素比氰化物还要高出许多倍,只要1毫克的量进入动物体内,就能封堵住神经元细胞的钠通道,迅速引发痉挛,只要几毫克,就能在几个小时内杀死一头牛。
还有一种属于过度刺激型的毒素,主要被用作杀虫剂除虫菊酯。除虫菊酯的作用机理是扰乱昆虫神经的正常钠离子的运动,使之由兴奋、痉挛到麻痹而死亡。
结束语
人类和动物视觉、触觉、听觉、嗅觉,所思、所想、所做,也不论是挥汗如雨,还是热泪盈眶,这些的根本,都是源自我们体内原子层面的钠带来的能力。对于我们人来说,这一切的背后,是无数的工人,就像我们的祖先巫咸部的族人那样,通过各种方式将盐从土壤和海水中提炼出来,再通过商业渠道送进我们的厨房。
感谢那些付出辛勤劳动的工人们!祝你们新春快乐!
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