如果我們都是“鋁”人

齊晉

我們已經(jīng)知道，地殼中含量最多的金屬元素是鋁，這是因?yàn)殇X在金屬元素中相對(duì)較輕，經(jīng)過(guò)地質(zhì)變化的大浪淘沙，較重的元素沉到地核中，較輕的元素則留在了地殼和地表中。而由于鋁的化學(xué)性質(zhì)很穩(wěn)定，它與其他金屬或非金屬元素一結(jié)合，能保持很長(zhǎng)時(shí)間不變化，所以地殼中就含有越來(lái)越多的鋁了。但讓人奇怪的是，地球上的生物卻并不青睞鋁，生物體內(nèi)的鋁非常少，這是為什么呢？如果我們體內(nèi)有許多鋁，會(huì)發(fā)生什么事呢？

想知道鋁來(lái)到人們體內(nèi)會(huì)發(fā)生什么，先要看看鋁能去到哪兒。鋁單質(zhì)或鋁化合物多是固體，想要進(jìn)入人體內(nèi)需要經(jīng)過(guò)消化道，消化道會(huì)將含鋁的物質(zhì)吸收到血液中。在血液中，鋁就可以試著大展身手了，不過(guò)，也許這會(huì)讓一個(gè)年輕人像個(gè)耄耋老人一樣氣喘吁吁。

血液的一大功能是運(yùn)輸氧氣，這個(gè)功能的實(shí)現(xiàn)離不開(kāi)鐵元素。氧氣在液體中的溶解度很低，因此，血液要承載氧氣需要工具輔助，鐵元素正是血液找到的好幫手。鐵原子對(duì)它的外層電子控制能力較弱，遇到力量比它強(qiáng)的原子時(shí)，它會(huì)被搶走不同數(shù)量的電子，在血液中，氧氣就能搶走鐵的電子。在氧氣多的地方，比如人的肺部或魚(yú)腮處，氧氣搶走鐵的兩個(gè)電子，將鐵變成亞鐵離子，兩者短暫結(jié)合成化合物;到了氧氣少的地方，比如心臟、肌肉等耗氧量大的地方，氧氣又會(huì)被從鐵原子那剝離出來(lái)，變成游離的氧氣，來(lái)到機(jī)體組織中;亞鐵離子也回歸“單身”，等待再次與新的氧氣邂逅。這樣，血液就實(shí)現(xiàn)了運(yùn)輸氧氣的功能。

血液中鋁離子的增加會(huì)導(dǎo)致貧血

那么，鋁能不能像鐵一樣運(yùn)輸氧氣呢？恐怕很難實(shí)現(xiàn)。鋁離子和氧氣相遇時(shí)，也會(huì)發(fā)生反應(yīng)，但是反應(yīng)產(chǎn)生的三氧化二鋁性質(zhì)非常穩(wěn)定，無(wú)法溶解在血液中。因此，需要氧氣的各個(gè)生理組織的細(xì)胞很難從鋁的手中將氧氣“奪”過(guò)來(lái)，即使肺部再怎么努力吸氣，組織也得不到氧氣，最終導(dǎo)致機(jī)體缺氧。

如果血液運(yùn)輸?shù)难鯕夂茈y被組織獲取，那么增加單位時(shí)間的血流量，等于增加運(yùn)輸車(chē)的“班次”，會(huì)不會(huì)好一些呢？可是，增加血流量，對(duì)鋁來(lái)說(shuō)也很難。

心臟能跳動(dòng)，離不開(kāi)心肌細(xì)胞持續(xù)的收縮和舒張，而心肌細(xì)胞之所以能不知疲倦地工作，則得益于鈣離子的幫助。心肌細(xì)胞就像一個(gè)“電動(dòng)門(mén)”，當(dāng)有能量驅(qū)動(dòng)時(shí)，鈣離子與心肌細(xì)胞的蛋白質(zhì)結(jié)合，就像一把鑰匙扭動(dòng)了門(mén)鎖，蛋白質(zhì)發(fā)生旋轉(zhuǎn)，大門(mén)打開(kāi)，心臟收縮;沒(méi)有能量時(shí)，鈣離子與心肌細(xì)胞分離，大門(mén)就會(huì)關(guān)上，心臟舒張。兩個(gè)過(guò)程循環(huán)進(jìn)行，心臟就會(huì)持續(xù)跳動(dòng)。在漫長(zhǎng)的進(jìn)化過(guò)程中，心臟一直受到能量的變化和鈣離子的含量的調(diào)控，按著固定的節(jié)律在跳動(dòng)，如果將鈣離子換成鋁，會(huì)發(fā)生什么事呢？

在人體血液中，鈣離子的濃度約為90～110毫克/升，成年人的血量約為4升，因此鈣離子的總量約為400毫克。而按照鋁離子在血液中的溶解度計(jì)算，4升血液中大約含有1皮克鋁離子，血液中鈣離子的總量是鋁離子的4×1011倍！也就是說(shuō)，如果心臟是在鋁的驅(qū)動(dòng)下跳動(dòng)的，跳動(dòng)速率將降低到原先的1/1011。心臟跳得更慢了，還想要增加泵出和流回心臟的血流量，那就要提高每次泵送的血液量，心臟就要變得更大，帶動(dòng)變大的心臟跳動(dòng)再一次增加了難度……如果鈣離子換成鋁離子，也許，心臟會(huì)累到“罷工”吧。

說(shuō)到鈣離子，我們知道，鈣離子在人體中的最大作用是形成骨骼和牙齒，鋁離子能不能取代鈣離子形成骨骼呢？

先來(lái)看一看鈣離子形成骨骼的過(guò)程：我們吃下富含鈣的食物，鈣離子進(jìn)入血液中。在一些激素和維生素的幫助下，鈣離子離開(kāi)血液，與磷酸離子、鎂離子等結(jié)合成骨骼。因此，鈣離子想形成骨骼，需要滿足兩個(gè)條件：能溶解在血液中和能從血液中脫離出來(lái)。前文說(shuō)過(guò)，鋁離子在血液中溶解度很小，含量也很少，所以鋁不足以成為骨骼的原材料。不過(guò)，假如在某些激素或載體的幫助下，有足夠多的鋁能組成骨骼，鋁制骨骼能用嗎？

骨骼并不是靜止不變的，而是每天都在不斷形成新骨骼，溶解舊骨骼，新老交替。鈣離子與磷酸離子等沉積成新骨骼，與此同時(shí)，一些“沒(méi)用的”或“衰老的”骨骼不斷被破壞，為新骨骼騰出空間，方便新骨骼的成長(zhǎng)，這樣骨骼就能保持常換常新，質(zhì)量得到了保障。但是，鋁離子形成的骨骼很難滿足這樣的變化需求。

阿爾茨海默癥患者的大腦中鋁含量高于其他人

鋁與硅組成了在地殼中隨處可見(jiàn)的石頭，這些石頭非常穩(wěn)定，風(fēng)力、水力和化學(xué)腐蝕等都難以破壞，這是因?yàn)槠渲械脑印笆掷帧本o密結(jié)合在一起。與石頭類(lèi)似，鋁制骨骼也難以溶解，也就不能保持常換常新。而長(zhǎng)時(shí)間不更換的老骨骼會(huì)很脆弱，難以支撐身體和維持運(yùn)動(dòng)。

事實(shí)上，鋁在人體中的含量過(guò)高對(duì)骨骼形成危害很大。人體攝入過(guò)量的鋁，會(huì)抑制腸道對(duì)磷的吸收，從而使骨骼里的磷代謝受到影響。如果骨磷含量下降，就會(huì)導(dǎo)致骨質(zhì)疏松和骨折等問(wèn)題。

鋁骨頭很脆

許多科學(xué)研究都表明，過(guò)量的鋁蓄積在腦中，可引起大腦的神經(jīng)退化，出現(xiàn)記憶力下降、智力退化和性格改變等。也就是說(shuō)，吃下太多鋁和鋁化物，人可能會(huì)變傻。這又是為什么呢？

鈣離子在人體中還有一個(gè)重要作用，那就是組成信號(hào)傳導(dǎo)通路，調(diào)控細(xì)胞生長(zhǎng)分化、神經(jīng)傳遞和記憶功能等復(fù)雜生物過(guò)程。但是鋁是含鈣、鎂等酶和蛋白質(zhì)的阻斷劑，它會(huì)取代鈣和鎂在蛋白質(zhì)中的位點(diǎn)，影響其發(fā)揮作用。而且，鋁具有較強(qiáng)的還原性，當(dāng)它與蛋白質(zhì)相遇時(shí)，很可能會(huì)使蛋白質(zhì)變性，喪失功能。

另一方面，鋁還會(huì)堵塞鈣離子進(jìn)入細(xì)胞的離子通道，阻止鈣離子內(nèi)流，這樣，鈣離子也就無(wú)法傳遞神經(jīng)信號(hào)了。結(jié)構(gòu)變化加通路被阻，人們的信號(hào)傳遞及與此相關(guān)的感覺(jué)和記憶等功能也就出現(xiàn)了故障，最終就造成了變傻現(xiàn)象。

看來(lái)，雖然地球地表有許多的鋁元素，但是生物們之所以沒(méi)有將之利用起來(lái)，不是沒(méi)有原因的。當(dāng)然了，鋁元素也有它的好處，比如與其他原子的結(jié)合力更強(qiáng)、形成的化合物更穩(wěn)定且強(qiáng)度更大等。也許在一些重力更大的星球，生物會(huì)需要更強(qiáng)勁的骨骼來(lái)支撐身體，這時(shí)候鋁也就能發(fā)揮作用了。在廣闊的宇宙中，“鋁”人的存在并非毫無(wú)可能，也許未來(lái)某一天，我們就能與之相遇。