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，這是因為鋁在金屬元素中相對較輕，經(jīng)過地質(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，能保持很長時間不變化，所以地殼中就含有越來越多的鋁了。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，會發(fā)生什么事呢？

想知道鋁來到人們體內(nèi)會發(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，想要進入人體內(nèi)需要經(jīng)過消化道，消化道會將含鋁的物質(zhì)吸收到血液中。在血液中，鋁就可以試著大展身手了，不過，也許這會讓一個年輕人像個耄耋老人一樣氣喘吁吁。

血液的一大功能是運輸氧氣，這個功能的實現(xiàn)離不開鐵元素。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。鐵原子對它的外層電子控制能力較弱，遇到力量比它強的原子時，它會被搶走不同數(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，比如人的肺部或魚腮處，氧氣搶走鐵的兩個電子，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，氧氣又會被從鐵原子那剝離出來，變成游離的氧氣，來到機體組織中;亞鐵離子也回歸“單身”，等待再次與新的氧氣邂逅。這樣，血液就實現(xiàn)了運輸氧氣的功能。

血液中鋁離子的增加會導(dǎo)致貧血

那么，鋁能不能像鐵一樣運輸氧氣呢？恐怕很難實現(xiàn)。鋁離子和氧氣相遇時，也會發(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，無法溶解在血液中。因此，需要氧氣的各個生理組織的細(xì)胞很難從鋁的手中將氧氣“奪”過來，即使肺部再怎么努力吸氣，組織也得不到氧氣，最終導(dǎo)致機體缺氧。

如果血液運輸?shù)难鯕夂茈y被組織獲取，那么增加單位時間的血流量，等于增加運輸車的“班次”，會不會好一些呢？可是，增加血流量，對鋁來說也很難。

心臟能跳動，離不開心肌細(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“電動門”，當(dāng)有能量驅(qū)動時，鈣離子與心肌細(xì)胞的蛋白質(zhì)結(jié)合，就像一把鑰匙扭動了門鎖，蛋白質(zhì)發(fā)生旋轉(zhuǎn)，大門打開，心臟收縮;沒有能量時，鈣離子與心肌細(xì)胞分離，大門就會關(guān)上，心臟舒張。兩個過程循環(huán)進行，心臟就會持續(xù)跳動。在漫長的進化過程中，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，如果將鈣離子換成鋁，會發(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，如果心臟是在鋁的驅(qū)動下跳動的，跳動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，帶動變大的心臟跳動再一次增加了難度……如果鈣離子換成鋁離子，也許，心臟會累到“罷工”吧。

說到鈣離子，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？

先來看一看鈣離子形成骨骼的過程：我們吃下富含鈣的食物，鈣離子進入血液中。在一些激素和維生素的幫助下，鈣離子離開血液，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，需要滿足兩個條件：能溶解在血液中和能從血液中脫離出來。前文說過，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，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，一些“沒用的”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，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，這是因為其中的原子“手拉手”緊密結(jié)合在一起。與石頭類似，鋁制骨骼也難以溶解，也就不能保持常換常新。而長時間不更換的老骨骼會很脆弱，難以支撐身體和維持運動。

事實上，鋁在人體中的含量過高對骨骼形成危害很大。人體攝入過量的鋁，會抑制腸道對磷的吸收，從而使骨骼里的磷代謝受到影響。如果骨磷含量下降，就會導(dǎo)致骨質(zhì)疏松和骨折等問題。

鋁骨頭很脆

許多科學(xué)研究都表明，過量的鋁蓄積在腦中，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，吃下太多鋁和鋁化物，人可能會變傻。這又是為什么呢？

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

另一方面，鋁還會堵塞鈣離子進入細(xì)胞的離子通道，阻止鈣離子內(nèi)流，這樣，鈣離子也就無法傳遞神經(jīng)信號了。結(jié)構(gòu)變化加通路被阻，人們的信號傳遞及與此相關(guān)的感覺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，雖然地球地表有許多的鋁元素，但是生物們之所以沒有將之利用起來，不是沒有原因的。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、形成的化合物更穩(wěn)定且強度更大等。也許在一些重力更大的星球，生物會需要更強勁的骨骼來支撐身體，這時候鋁也就能發(fā)揮作用了。在廣闊的宇宙中，“鋁”人的存在并非毫無可能，也許未來某一天，我們就能與之相遇。