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搭出人體需要多少錢?

2022-05-30 10:48殷紀
科學之謎 2022年6期
關鍵詞:積木牙齒蛋白質

殷紀

積木是老少皆宜的玩具,玩積木的時候,人們可以充分發揮創意,搭出百變造型。你想不想用一堆元素“積木”來搭出一個真實的人呢?如果這些“積木”有得賣,多少錢可以買得到?

主要元素搭框架

人體大約由60種元素組成,但是這些元素的存在位置和含量有很大的區別,所以要搭好人體,我們得按照元素含量慢慢來。

首先出現的是氧元素,人體的60%都是水,因此組成水的兩種元素氧和氫是人體中最豐富的元素,又因為氧元素的質量比氫大得多,所以我們首先要把氧元素搭好。一個體重為70千克的人,氧元素的質量約為43千克,大約需要人民幣78元可以買到。

第二重的“積木”當屬碳元素,所有有機分子,包括脂肪、蛋白質、葡萄糖和核酸等,都含有碳。這些有機分子有多重要自不必說,人體的每個細胞都需要它們。碳元素有不同的單質形態,如金剛石、石墨、石墨烯、碳60、碳納米管等,大部分碳單質都價格昂貴。經過計算,碳元素的質量約為13.6千克,花費人民幣約39萬元。

接下來到了氫元素,雖然氫元素很輕,但鑒于水在人體中也是無處不在的,而且所有的有機分子除了碳之外的另一必要元素就是氫,所以氫在人體中的總質量也不少,約有7千克,花費人民幣約140元。

排在第四位的是氮。氮元素是蛋白質和核酸的重要組成部分,占人體總質量的2.5%,重約1.8千克,大約2.3元就可以買到。

人體這一精密機械的主要原材料的成本似乎沒有想象中高。

次要元素搭局部

人體中還有含量大大少于主要元素的一類元素,我們稱為次要元素,主要包括鈣、磷、鉀、硫、鈉、氯和鎂等。

鈣是人體中第五大豐富的元素,人的骨骼和牙齒主要由鈣組成,且鈣元素在收縮肌肉和調節蛋白質方面也起著重要作用,它約占人體總重量的1.5%。

在人體中,骨骼和牙齒中另一大元素是磷元素,磷還是人體主要能量分子三磷酸腺苷(ATP)的必要成分,它占人體總重量的1%。

鉀元素在人體中主要以離子的形式存在,鉀離子流動產生的電流有助于神經信號的傳導,使人們能感知世界。鉀離子在每一次心跳中也起著作用,有了鉀離子的調節,心跳才能維持正常節律。鉀元素在人體中的比重為0.35%。

硫元素是某些氨基酸(例如半胱氨酸和蛋氨酸)以及某些維生素的成分之一,這些氨基酸組成的蛋白質通常出現在人的頭發、指甲和皮膚中。如果沒有硫元素,這些地方就會變得蒼白、皺縮。因此人一旦缺少硫元素,從外表上很容易看出來。硫元素的比重為0.25%。

有鉀離子的地方通常就有鈉離子,兩種離子的共同作用才能維持電流的持續和平衡。鈉離子還會與氯離子組成氯化鈉(食鹽),調節體內水分與鹽分的平衡,這也是我們的淚水、汗水和鼻涕等體液嘗起來有咸味的原因。鈉元素占人體元素總量的0.15%。

對人體總質量有重大貢獻的最后兩個次要元素是氯(占人體的0.15%)和鎂(占人體的0.005%)。氯主要以鹽酸的形式存在于胃中,有助于消化食物。氯離子與鈉離子組成的食鹽則能維持水鹽平衡。氯離子還能催化ATP的轉化,為人體提供能量。大部分鎂元素存在于人的骨骼和牙齒中,幫助骨骼和牙齒正常形成。還有一些鎂元素出現在心臟、腎臟、肝臟和大腦等多處器官的蛋白酶中,維持多種代謝和酶促反應的進行。

以上這些元素需要量很少,整體不足3千克,但它們的單價很高,總成本約達41萬元。

微量元素不可忘

搭到這時候,一眼看上去我們的人體已經基本完成了,完成度高達99.3%,但是我們知道,人體一共有約60種元素,剩下近50種元素到哪里去了?它們就在剩下的0.7%中。這些含量很少的元素包括鐵、鋅、銅、碘等已知對人類有重要作用的元素,還不知道對人類有什么作用的砷、氟、鉻和鎳等元素以及對人體有毒但還無法排出體外的鉛、銻、汞和鐳等。

鐵可能是微量元素中最重要的一種,因為它是血液中負責運送氧氣的血紅蛋白的必要成分,細胞一旦缺氧,幾乎所有生理活動都會停止。在某些蛋白質中人們發現了鋅和銅,它們是蛋白質實現功能的必需品。而甲狀腺激素中含有碘,沒有碘元素人們會出現體弱、癡呆、不育等癥狀。

大多數微量元素對人體的作用還未可知。砷元素是一種有毒物質,古裝劇中常見的毒物砒霜的毒性就來自砷,微量就可致死。但在包括山羊、大鼠和豬等動物體內,砷卻是必不可少的元素,缺砷的動物常會出現發育不良和生殖異常。

牙膏中通常會添加氟化物,氟化物附著在牙齒上,就可以將鈣和磷酸鹽結合起來,共同抵抗細菌,防止蛀牙。但是,曾有研究顯示,使用加氟牙膏的孩子和使用無氟牙膏的孩子發生蛀牙、缺牙等牙齒疾病的數量并無顯著差異。而且,如果飲用水中含有較多氟化物,牙齒腐爛率有顯著的增加。

與氟元素類似的還有鉻元素,有些研究證實鉻元素有加強胰島素功能的作用,可促進血糖轉化,是高血糖和糖尿病患者的必需元素。但也有研究顯示,鉻元素會影響我們身體的抗氧化系統,使人體易患上糖尿病、高血壓甚至癌癥等抗氧化系統失衡導致的疾病。

至于毒性明顯的元素,它們之所以出現在人體中則意外又必然。自然界中許多物質是含鉛的,比如汽油、礦石等,我們在未知其危害時廣泛使用含鉛的產品,鉛就逐漸蓄積在人體中。銻經常跟鉛混在一起,難以區分,使用含鉛的產品時,也常會接觸到銻。汞元素幾乎永遠不會被生物降解,隨著食物鏈的延伸,汞元素會越來越富集,因此人類體內含有汞,是難以避免的。鐳元素對人體有輻射性,對細胞有強大的殺傷力,為此曾被廣泛用作抗癌藥物,殊不知這是“殺敵一千自損八百”……

無論如何,這些微量元素也是人體必不可少的一部分,它們大部分單價很高,但好在用量很少,總成本約4萬元。

現在,我們的“積木人”完成了,原材料成本約為84萬元,這么多錢搭成人體你覺得值得嗎?不要過早高興,因為真實的人體遠遠不止這點錢,人體是精密的藝術品,掌握了搭建藍圖,仍然無法搭出活生生的人,而且如果精密的人體結構被破壞了,花費數十倍的錢也買不回來。你還要繼續傷害身體這一無價之寶嗎?

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