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1700695320 你吸入的每一口空气,先经过喉部,到达一个叫作“气管隆嵴”的岔道,分别通往左右两肺,接着继续行进,被送入一些叫“细支气管”的小管道,直到抵达终点——5亿个叫作“肺泡”的小气囊。
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1700695322 到达肺泡之后的过程比较复杂难懂,为帮助理解,我们来作一个类比。想象一下乘船游河。你先在码头的候船室等候,然后过了安检,登船出发。这个过程就类似氧气分子抵达肺泡。每个肺泡就像是一个小小的“码头”,码头周围是血细胞的河流,血液里布满了红细胞,当血液流经码头的时候,氧气分子便会穿过肺泡的膜结构,搭载一个红细胞离开。
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1700695324 红细胞游轮上挤满了“客房”。在红细胞中,这些“客房”是一种叫作“血红蛋白”的蛋白质。氧气分子会和血红蛋白相结合,然后红细胞便会向上游流动,将氧气输送到身体内部。
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1700695326 当血液流经组织和肌肉时,氧气会“上岸”,为饥饿的细胞提供燃料;而氧气一旦下船,就要换其他乘客登船了,这些新乘客就是代谢的“废物”——二氧化碳。
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1700695328 当血液中搭载的氧离开之后,血液的颜色会变得更深。由于光线穿透皮肤的方式,静脉中的血液会显得更蓝(实际上是暗红色,因为蓝光比其他颜色的光波长更短、能量更强,这与海洋和天空从远处看呈现蓝色同理)。
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1700695330 最后,游船在人体内完成巡游,回到港口,也就是肺。在这里,二氧化碳经由肺泡、喉、口、鼻,在呼气动作中排出体外。新鲜的氧气随后在下一次吸气过程中登船,准备再次起航。
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1700695332 人体内每一个健康的细胞都由氧气供能,能量的输送就是以这样的方式实现的。整个航程历时仅仅约一分钟,但输送的氧气分子数量总和却非常惊人。
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1700695334 这样一个呼吸过程,以及二氧化碳在气体交换中扮演的角色,都是不具任何争议的基础生物化学。人们尚未普遍认识到的是二氧化碳在减重过程中的作用。每一次呼气所带走的二氧化碳是有其自重的,我们呼出的气体重量要大于我们吸入的气体重量。因此,体重的下降并不是由大量排汗或是脂肪“燃烧”实现的,而是通过呼气实现的。
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1700695336 我们每减重10千克,就有8.5千克以二氧化碳和少量水蒸气的混合物形态,经由肺部排出,余下的小部分则通过汗液或尿液排出。因此长期以来,大多数医师、营养师和其他医学专业人士或许都没能认识到这个事实——其实肺部才是人体体重调节系统之所在。
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1700695338 “所有人都把氧气挂在嘴边,”在斯德哥尔摩见面时,奥尔森对我说,“其实我们每分钟呼吸30次也好,5次也好,只要是健康的人,都能获得足够的氧气。”
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1700695340 奥尔森认为人体真正需要、机能正常运作真正需要的,并不是呼吸的速度和深度。我们并不需要更多空气,而是需要更多的二氧化碳。
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1700695344 一百多年前,丹麦有一位叫克里斯蒂安·波尔的大眼袋生理学家,在他哥本哈根的实验室里发现了这个事实。波尔三十出头就获得了医学和生理学学位,在哥本哈根大学工作。波尔沉迷于研究呼吸,明白氧气是细胞的燃料,血红蛋白是氧气的运送员,也了解当氧气进入一个细胞的同时,二氧化碳便离开细胞。
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1700695346 可波尔不明白这样的气体交换为何会发生。为什么有些细胞更容易获得氧气?是什么引导着血红蛋白在准确的时机不偏不倚地释放氧气?呼吸的工作机理究竟是什么?
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1700695348 为了寻找答案,他开始了他的实验。波尔分别为鸡、豚鼠、草蛇、狗、马测算了氧气的消耗量和二氧化碳的产生量,然后抽取它们的血液,将其暴露于不同混合比的氧气和二氧化碳中。二氧化碳含量最高(酸性最强)的血液从血红蛋白中释放了氧气。可以这么说,二氧化碳的作用相当于离婚律师,一个斡旋的中间人,将氧气从束缚中解脱出来,令其自由地寻找新欢。
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1700695350 这个发现解释了为什么在运动中参与度高的肌肉供氧率要高于参与度低的肌肉。原因就在于它们产生了更多二氧化碳,从而吸引了更多的氧气。这完全是分子层面的供需对等。二氧化碳同时也有强大的血管舒张效用,使输送管道更为畅通,令更多含氧量高的血液及时抵达饥饿的细胞。放慢呼吸的速度,能让生命体以更高效的方式产生更多的能量。
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1700695352 相反,沉重而紧迫的呼吸会过度排放二氧化碳。超出代谢需要的深呼吸会迅速让肌肉、组织和器官的供血量减少,从而令我们头晕、痉挛甚至昏厥。倘若长时间无法获得持续的供血,它们将面临衰竭。
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1700695356 1904年,波尔发表了一篇论文,题为《论生物学上一种重要关系:血液中二氧化碳含量对氧气含量的影响》,在学界引起轰动,并激发了一波研究热潮,人们纷纷关注起这种长期以来被误会的气体。不久,耶鲁大学应用生理学实验室主任杨德尔·汉德森也进行了一系列实验。汉德森本人前几年都在从事心肾代谢的相关研究,和波尔一样都认为二氧化碳在人体中的重要性不亚于某些维生素。
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1700695358 “很多临床医学专家可能难以相信,氧气对生命而言并不是兴奋剂。”汉德森在他的《医学百科全书》中这样写道,“如果支持燃烧的不是空气而是纯氧,火焰的燃烧强度会骤增。但当人类或其他动物吸氧或者含氧量高的空气,相较于吸普通的空气,气体的消耗量并不会增多,产生的能量并不会增多,呼出的二氧化碳也不会增多。”
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1700695360 对健康的机体来说,换气过度或是吸入纯氧毫无裨益,组织和器官的供氧情况不会有任何改变,甚至还有可能造成缺氧,引发窒息。换言之,橄榄球四分卫在比赛间隙吸的纯氧,倒时差的旅人花50美元在机场“氧吧”吸的氧,都是缴的“智商税”。吸氧也许能让血氧饱和度上升1%~2%,但这些氧气完全不会作用到有需求的细胞,他们只是单纯地把氧气吞吐了一下而已。(6)
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1700695362 为了证明这一点,汉德森在狗身上进行了一系列可怕的实验,和之前提到的哈沃德猴子实验比起来有过之而无不及。
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1700695364 在实验室,他把狗放在桌上,往它们喉咙里插管,在它们的面部贴橡胶面罩,插管的另一头是手拉风箱,汉德森用该装置控制每只实验犬吸气的多少和快慢。他还把插管接上乙醚,使实验犬在实验过程中处于被麻醉的状态。与此同时,一组仪器监测实验犬的心率、二氧化碳和氧气的水平,等等。
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1700695366 当风箱拉得越来越快,他看到实验犬的心率从每分钟40次飙升到了200次以上。它们的动脉里充斥着氧气,却几乎没有二氧化碳用以置换,肌肉、组织、器官开始衰竭。有些实验犬开始失控抽搐或陷入昏迷。这时如果汉德森继续泵入空气,它们将会因氧气过量、二氧化碳缺失而死亡。
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1700695368 在汉德森手里,一部分实验犬就这样因自己的呼吸而死了。
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