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。

动物元素为什么会成为乐园(它掌控动物的感知和动作)(1)

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。

动物元素为什么会成为乐园(它掌控动物的感知和动作)(2)

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。

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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1%~2%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10%~15%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。

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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。

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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。

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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。

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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。

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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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