在咱们逐日的饮食中，食盐（氯化钠）是少不了的，难以联想咱们若何能够每天吃十足莫得盐味的食品。不仅东谈主类如斯，其他哺乳动物，举例食草的牛和羊七天探花 白虎，也会主动寻找土表盐粒。

山羊在水坝上吃盐

更初级的动物如虫豸，也对盐感敬爱。热带雨林由于不时受到暴雨冲刷，水中的含盐量很低。如果放三团棉花，分袂吸有盐水，糖水，和不含盐和糖的水，蚂蚁只被盐水所招引，证明盐对蚂蚁的招引力向上糖。比蚂蚁这么的虫豸更初级的动物，举例生计在泥土中，以细菌为食，身长唯有1 毫米驾驭的线虫，神经细胞上也有颠倒用来“尝”盐味的感受器。这些事实证明，动物广泛心爱盐味，心爱氯化钠。

蚂蚁被盐水招引。从左至右：盐水、糖水，水

与动物违反，植物对盐却避之不足。在地球上的30多万耕作物中，95%以上只可在淡水中孕育。确凿通盘的农作物都怕盐，在盐碱地里不成孕育。耐盐植物不到植物总和的2%，而且广泛孕育闲逸。这是为什么呢？是不是动物的细胞心爱盐，而植物的细胞敌视盐呢？

近百年前的天才猜度

氯化钠是由钠离子（Na+，即失去一个电子的钠原子，带一个正电）和氯离子（Cl－，从钠原子获取一个电子的氯原子，带一个负电）构成的，其性质和金属钠和氯气的化学性质十足不同。动物心爱氯化钠，其实是心爱内部的钠离子；植物广泛怕盐，怕的亦然盐内部的钠离子。

如果查抄动物细胞和植物细胞内部钠离子的含量，发现其实钠离子在这两类细胞中的含量都很低，梗概是10 毫摩尔（10 mM）驾驭，证明动物细胞并不比植物细胞心爱盐。更令东谈主不测的是，无论是在动物细胞内照旧在植物细胞内，钾离子的含量都很高，在150 mM驾驭。

1926年，加拿大多伦多大学的科学家马卡伦（Archibald Macallum，1858-1934）发表了题为《体液和组织中的古化学》的论文，报谈了他对动物细胞外的体液（血液和组织液）和细胞内多样金属离子的含量进行测定的着力。他发现，在许多动物的体液中，钠、钾、钙、镁等离子含量的比例大体与海水相似，而其总量约为海水的三分之一，其中钠的含量远高于钾。而在动物细胞中，钾的含量却远高于钠。

字据这个着力，马卡伦觉得动物是在海水中产生的，然后再移居到陆地上，时刻梗概是在志留纪时期（Silurian period）或更早，他觉得那时海水的含盐量梗概是现时的三分之一，是以现时动物血液中多样无机盐的含量就响应了阿谁时期海水的构成。动物要吃盐，是因为动物是从海水中来的，血液需要盐。关于细胞中钾多钠少的现象，他则觉得这响应了通盘生物的先人，在水中形成时水环境中钾的含量比钠多，在时刻上要比动物在大海中形成的时刻要早得多。也即是说，最早的生物是在钾高钠低的水环境中形成的。

马卡伦

在92年后的今天，马卡伦的这些倡导仍然是基本正确的。动物的大限制出现是在距今5亿多年前的寒武纪时期（Cambrian period）。在中国云南澄江天帽山发现的澄江生物群形成于5亿2千万年前的寒武纪早期的海洋中，其中有16个门类，200多种生物的化石，包括藻类、多孔动物、刺胞动物、鳃曳动物、动吻动物、叶足动物、腕足动物、软体动物、节肢动物、棘皮动物、帚虫动物、线虫动物、毛颚动物、古虫动物、脊索动物，以及未分类的动物。这些动物不仅包括了现今通盘门类无脊椎动物的先人，而且还包括脊椎动物的先人——脊索动物。通盘这些动物都是海生的。是以咱们确凿是从大海中来的，大海是咱们的“故我”。

澄江生物群中的寒武纪生物

马卡伦估计动物产生于4.4-4.1亿多年前的志留纪或更早的海中，是终点天才的倡导，他估计的时刻与5亿2千万年前的寒武纪也进出不远。不外他觉得的那时海水中的含盐量是现时的三分之一的倡导是不正确的，因为在往时的至少15亿年中，由于多样从海水中除盐的机制，包括被进犯出来的海水被晒干形成盐矿，风将广泛海水微滴吹离大海，以及海水与深层岩石之间的互相作用等，海水中的含盐量并莫得权臣加多七天探花 白虎，也即是和现时差未几。

马卡伦的另一个倡导，即最早的生物是在钾高钠低的环境中生成的，也获取了自后科学筹谋的撑捏。现时地球上通盘生物的细胞内都是钾高钠低，莫得任何生物的细胞内钠高钾低，证明细胞内钾高钠低的现象很可能是原初人命形成的水环境现象的留传。不外要进一步讲解这一丝，还需要查抄细胞内最原始的卵白质是否确凿需要钾，而不需要钠。如果领先的细胞确凿是在钾高钠低的水环境中形成的，那这些卵白应该在含钾的溶液中暴露功能，而不是在含钠的溶液中。

草榴网

为了讲解这一丝，俄裔好意思国科学家库宁（Eugene Koonin，1956-）过甚共事查抄了多样生物体内的卵白质。在通盘生物中都存在的卵白质被觉得是最迂腐的，而只存在于某些生物，不存在于其他生物的卵白质就很可能不是最原始的，因为它们多半是生物分化之后才在其中一些生物中出现的。

这么的原始卵白冒失有60个。对这些卵白功能的检测标明，有几许这么的卵白，举例合成卵白质时需要的转译延迟因子EF-Tu和EF-G、匡助卵白质分子折叠成为正确空间结构的伴侣卵白GroEL和GroES、合成磷脂（构成细胞膜的主要因素）的关节酶CDP-二甘油酯合成酶等，都需要有钾离子才能暴露其功能。而在这60个最迂腐的卵白中，莫得一个的功能是需要钠离子的。

卵白质和核酸都是生物大分子，它们的功能需要非凡的空间结构，而空间结构的形成与许多因素关系，其中就包括与多样金属离子之间的互相作用。最原始的卵白需要钾而不是需要钠以实践其功能，证明它们是在富含钾离子的水溶液中形成的。而它们对钾离子的需要一朝形成，就不可能再转变，即使细胞外的环境照旧像海水那样变为钠高钾低的。是以细胞内钾高钠低的现象是原初生物生成环境留住的遗址。

不外，这么一来就出现了几个有待解答的问题……

钾高钠低的水环境在那边？

马卡伦正确地指出原初人命是在钾高钠低的水环境中产生的，然而放眼现今的当然环境，确凿通盘的水，包括海水、河水和湖水，都是钠高钾低的，他联想的钾高钠低的水环境在什么地点？

为了解释原初人命产生时水环境钾高钠低的现象，科学家们建议了两种可能性。

一种是比35亿年更旷古的地壳。这么的地壳在地球上由于板块分解照旧难以找到，然而却保留在月球上。由于月球是梗概45亿年前一个火星大小的星球和地球相撞形成的，其时的地球应该和月球有相似的地壳构成，岩石富含钾和磷，叫作念KREEP岩石，其中的K代表钾，REE代表稀土元素，P代表磷。如果液态水在KREEP那样的岩石上形成，风化经由就应该提供一个富含钾和磷的水环境，十分成心于人命的形成。

另一个可能性是前边谈到的科学家库宁建议的，即热泉蒸汽冷凝所形成的水。钾离子比钠离子大得多，比拟容易被挥发的水分子“夹带”，投入蒸汽中。这么蒸汽在冷凝以后，就会形成钾高钠低的水。这个假说也获取了实地不雅测的阐明。举例谨防大利的Larderello热泉冷凝水中，钾离子的浓度即是钠离子浓度的32倍。在好意思国加州的一处热泉，冷凝水中钾离子的浓度居然是钠离子浓度的75倍！因为地壳在几十亿年前就大部冷却，现时这么的热泉并未几，然而在地球形成的早期，地壳尚未充分冷却的情况下，应该是许多的。

为什么相同的环境培养出了不同的喜好？

既然通盘生物的先人是在钾高钠低的环境中形成的，那么在自后形成的动物和植物中，为什么动物喜好钠离子，植物却藏匿钠离子呢？

这是因为动物充分独揽了环境中（也即是细胞外）高浓度的钠离子，举例戒指体液的体积，戒指血压，葡萄糖和氨基酸的接管（用细胞外的钠离子把葡萄糖分子和氨基酸分子“佩戴”进细胞）等。然而动物对钠离子最热切的独揽，照旧产生神经脉冲，也即是沿着细胞膜快速传递的电信号，而这主如果由细胞外的钠离子在细胞受到刺激时投入细胞所触发的。

神经系统的出现给动物以极大的优厚性，使动物能够快速地在形体各部分之间远距离传输信号，使肌肉削弱，让动物能够举止，成为“动”物。神经系统的进一步发展还产生了嗅觉、果断、心思、想考和才智，咱们东谈主类即是神经系统高度发展的产品。动物需要钠离子，最主要的原因即是动物的神经举止需要钠离子。虽然动物体内的钠离子也不是越多越好，血液中钠过多会导致水潴留和血压升高，钠离子投入细胞也对细胞的生理举止无益，是以弥散的钠离子必须被排出体外。动物是通过排汗和排尿来达到这一方针的。

而植物莫得神经，不需要用细胞外的钠离子来接管葡萄糖和氨基酸这些不错自身合成的分子，因此植物对钠离子莫得需求。

钠离子的存在关于植物来说还会形成比在动物身上更严重的问题。植物需要通过叶片上的气孔来接管光相助用所需要的二氧化碳，但同期水分也融会过气孔挥发出去，这种蒸腾作用在给植物降温上起了热切作用。然而植物的蒸腾作用与动物出汗或排尿不同：蒸腾作用只会使水分挥发，内部含的钠离子却会留在叶片内，在叶片中不息积存。而投入植物细胞的钠离子又会阻难细胞里酶的活性，使蜕故孳新变慢，临了杀死叶片，这是植物尽量幸免含盐高的环境的主要原因。

这亦然为什么多数植物都含有比拟多的钾，而含钠很少的原因。举例甘蓝每100克含钾300 毫克（mg），钠10 mg；西兰花每100克含钾340 mg，钠12 mg；胡萝卜每100克含钾218 mg，钠35 mg……苹果、香蕉、樱桃这些生果，都含有丰富的钾，而基本不含钠。

但即使是淡水也会含有一些钠离子，如果不截止泥土中的钠离子投入根部，再到达植物的全身，时刻长了钠离子也会积存到无益的进程。为了防患这种情况，植物在根部有遴荐性的离子通谈，主要让钾离子投入细胞，而将钠离子摈斥在外。然而，总会有极少钠离子一都“溜”进来。为了防患这些钠离子被传输到根部以上，植物在根部还有抵触层（凯氏带），不让水沿着细胞壁传输，而只可通过细胞膜，在细胞质之间通过胞间连丝传输，这么就不错暴露细胞膜上离子通谈的截止作用。植物的根部还有主动排盐的机制，用细胞外的氢离子来交换细胞内的钠离子。通过这些本领，被传输到叶片的钠离子就很少了。

植物根部的凯氏带

尽管如斯，钠离子照旧会缓缓在叶片中积存而无法排出。植物使用的目的，是让这些积存了广泛钠离子的老叶片零散，即平时说的“落叶”，用新叶代替。新长出的叶片中还莫得积存钠离子，又不错孕育生计一段时刻。通过这种本领，植物就不错幸免钠离子的伤害而恒久地生计。是以落叶其实是植物排盐的热切本领。

耐盐植物还有一个“机灵”的本领来减少钠离子的伤害作用，即是把照旧投入叶片的钠离子“断绝”起来，让它们投入液泡。液泡是植物细胞中被膜包裹起来的囊泡，多样离子不成解放穿过。即使细胞中的钠离子含量照旧比拟高，然而细胞质中钠离子的含量仍然不错比拟低。在我国南边，能够在海水中孕育的红树的叶片，就能够用液泡来储存钠离子。虽然液泡储存钠离子的才智毕竟是有限的，它只可推迟，但不成防患钠离子在细胞质中积存，是以耐盐植物相同需要通过落叶来排盐。

植物中的液泡

生物细胞究竟有多戮力？

生物是如何守护细胞内钾高钠低，细胞外钠高钾低的状态的？

这起初需要有对多样离子欠亨透的细胞膜。细胞膜如果让钾离子和钠离子解放通过，就像水库的坝漏了水，细胞内高浓度的钾离子就会漏到细胞外，细胞外高浓度的钠离子也会投入到细胞内。唯有由磷脂构成的细胞膜才能在很猛进程上防患这种裸露。

但即使是由磷脂构成的细胞膜也会有轻度裸露。如果莫得目的把漏进细胞的钠离子送出去，把漏到细胞外的钾离子收进来，细胞内钾高钠低，细胞外钠高钾低的状态照旧不成守护。细胞科罚这个问题的要领，是发展出能够把离子从膜的一侧泵到另一侧的离子泵。这么的离子泵有好几种，都用高能分子三磷酸腺苷（ATP）为动力，把钠离子泵出细胞，把钾离子泵进细胞。

钠钾ATP酶

这些经由要挥霍许多能量，是细胞的“背负”。咱们形体内部的细胞物换星移都在把细胞内部的钠离子泵出去，把细胞外的钾离子泵进来，挥霍的能量梗概占细胞挥霍的总能量的20%。其中，神经细胞为了把神经举止中投入细胞的钠离子泵出去，挥霍的能量以致占到神经细胞总能量挥霍的60%！是以对动物细胞来说，面对两难的处境：细胞外需要高浓度的钠离子，然而细胞内又要保捏低浓度的钠离子。前者是许多生理举止，非凡是神经举止的需要，尔后者是无法转变的，原初生物留住的高钾低钠的遗址。恰是因为动物付出了这么的代价，才能够有神经举止，也才有咱们东谈主类。

关于植物来说，钠离子确凿莫得正面的作用。相同是原初生物留住的细胞内钾高钠低的遗址，却碰到了确凿无处不在的钠高钾低的环境。植物禁受的对应顺序是幸免钠离子多的环境，尽量减少钠离子投入根部，以及用离子泵和落叶的神志来主动排出钠离子。

结语

这个生物细胞内的遗址证明，地球上人命的基人道质是不成转变的。而且恰是因为生物保捏了领先形成时照旧优化了的责任条款，才能在此基础上不息演化，形成数不胜数种不同类型的生物。换句话说，生物的鬼出神入，恰是以细胞中的基本身命举止神志不转变为条款的。即使地球上环境条款的剧烈变化也曾屡次形成了大部分生物物种的骤一火，然而生物老是能够“柳暗花明又一村”，从骤一火的旯旮归附过来，何况发展出新的物种，包括东谈主类。从这个意旨上讲，咱们都应该感谢在原初条款下形成的生物的优厚特质和武断的人命力。

咱们也不错换一个角度来看：也许恰是因为有当初地球上高钾低钠的环境，才使得人命的出现成为可能，因为细胞最基本的人命举止，非凡是卵白合成，是依赖钾离子，而不是依赖钠离子的。由于形成原初人命的分子（举例氨基酸、脂肪酸、构成核酸的嘌呤和嘧啶）在星际空间平凡存在，其它星球上的人命也可能与地球上的人命相似。如果是这么七天探花 白虎，这个遗址也许还对人命在其他星球上的产生建议了更严格的条款：即不是在通盘的液态水中都不错产生人命，还要看液态水中所含的离子是什么。