人与植物间的氧交换

严谨的研究证明，我们呼吸是为了从空气中获取氧气，并将其转化为水，因而这种对氧气的需求多多少少将我们和植物串联了起来。但是，这就一定是植物与人类之间的重要关联吗？为了追踪更多细节，我们需要更多地关注氧原子而非氧气分子。

想象一下你和身边一盆植物之间的原子级关系。如果你和你的植物在一间明亮的房间里一起生活几个小时，你便可以玩一个“在不同分子形式中获取特定氧原子”的游戏了。为了进行这个异想天开的思维游戏，你不能使用你呼出的CO2，因为植物会将它转变为自己的一部分，从而使得要想重新收回你呼出CO2时所释放的氧原子，最主要的手段便只能是吃掉这棵植物。

相反，如果你吸入一个由这棵植物释放出的氧气分子，你的细胞会将其转变为代谢水。这时，氧原子就从氧气分子中分离了出来，并“变相”成了H2O，或许通过你的呼吸逃逸出来，并以水蒸气的形式随着空气飘到了植物旁边。如果这个水分子进入到叶片中，它会被光合作用分解，氧原子获得自由，再次参与构成一个新的氧气分子，其中那颗随着水汽被你呼出去的氧原子，又重新回到了你体内。

在舍勒、普利斯特里和拉瓦锡之后的很多科学家继续进行研究，得益于这些发现，你的想象力可以插上知识的翅膀，去跟踪植物的这个交换过程直至细胞层面。帮助植物将水转变成氧气的细胞器是叶绿体，从大小和形状上看，它都很像线粒体，但内部挤满了多层的膜，就像是千层饼。当阳光照射到叶子上时，那些固定在叶绿体膜上的翡翠色分子也会受到一部分阳光的刺激。这些被阳光照射的叶绿素，反过来又会对其他分子机器发射电子，并帮助推动糖的合成，之后这些糖将形成树液、茎、花和种子。

但此处还有一个问题——叶绿体在“发射”后还必须重新“装弹”。在叶片中，水分子是最方便的电子来源，而叶绿素则非常擅长从水分子中获取电子并释放氧原子。游离的氧原子于是重新组合成气体分子，可以被邻近的线粒体直接消耗，也可以逸散到空气中，或许最终就会造访你的肺。

阳光在地球表面的投射范围巨大，因此每一天都可以激发大量光合作用。如果水分子能再大一些，你或许都能听到它们像鞭炮一样爆裂的声音，因为靠太阳能生活的植物会将它们打碎，并将这些分子“弹片”喷射到空气和海洋中。在这一混乱过程中生成的氧气面临许多可能的命运，但无论是融入了锈斑中、闪电中，还是你指尖的细胞中，它们最后都会以毁灭告终。但是如果氧气分子也有意识的话，它们一定会很乐意迈开步伐去做这些事。在一个充满生命的星球上，任何一个分子的消亡都是不可避免的，在历史长河中也是无关紧要的。根据理论推测，按目前全球氧气的生产速率，大约需要几百万年就可以将海洋里的每一个水分子分解一遍，而在汉斯·莫尔（Hans Mohr）和彼得·朔普费尔（Peter Schopfer）合著的《植物生理学》（Plant Physiology）中他们曾测算，自4亿年前陆生植物进化出森林以来，它们的光合作用就相当于将所有地表水分解了60遍。

从地质学的角度来讲，你所使用的大多数水和氧气都是比较年轻的，它们的年龄普遍只有几个世纪或数千年，而非数百万年。因此，尽管我们和恐龙呼吸同样的空气、喝同样的水的想法很酷，但在很大程度上这并非事实。

另一方面，构成这些氧气与水的原子的历史就要悠久多了，它们不仅将你跟大气、海洋和地球上的其他生物相联系——你的原子还可以连接到更远的空间与更久的时间。