氫氣的生物學(xué)作用最終應(yīng)決定于物理化學(xué)特點(diǎn)。生物學(xué)作用不是簡單的物理化學(xué)反應(yīng)，但是生物學(xué)過程不違背物理化學(xué)過程，恰好必須遵守物理化學(xué)規(guī)律。生物活性分子產(chǎn)生效應(yīng)的物質(zhì)基礎(chǔ)仍然是物理化學(xué)特征，要從效應(yīng)表型上升到本質(zhì)或作用機(jī)制，就必須從物理化學(xué)過程中尋找答案。從物理化學(xué)角度看，氫氣哪些特征是值得重視，這是研究氫氣分子機(jī)制的學(xué)者都必須考慮的問題。我這個(gè)醫(yī)學(xué)生物學(xué)的普通學(xué)者，物理化學(xué)的絕對(duì)外行，嘗試從氫氣的物理化學(xué)特征思考?xì)錃馍飳W(xué)的特點(diǎn)，也許可以產(chǎn)生拋磚引玉的作用。
 

一、擴(kuò)散能力極大是氫氣發(fā)揮作用的特殊優(yōu)勢
 

從醫(yī)學(xué)角度，氫氣的擴(kuò)散能力強(qiáng)讓氫氣可以進(jìn)入身體各個(gè)部位，產(chǎn)生作用的可能性比較大。其實(shí)擴(kuò)散能力也和效應(yīng)模式存在比較大的關(guān)系，氫分子擴(kuò)散能力強(qiáng)決定了這種氣體發(fā)揮作用的獨(dú)特模式。許多生物大分子發(fā)揮作用需要在其他分子協(xié)助下才能產(chǎn)生作用，這好比作戰(zhàn)能力特別強(qiáng)的單兵，能深入敵后，擒賊擒王。例如胰島素分子要發(fā)揮作用，就必須要與胰島素受體結(jié)合，如果胰島素受體的功能缺陷，甚至受體后的信號(hào)途徑出現(xiàn)問題，都可以出現(xiàn)胰島素功能相對(duì)不足的胰島素抵抗問題。氫氣的作用雖然也需要一定的物理濃度和作用時(shí)間，但更可能直截了當(dāng)，不需要多余的受體分子協(xié)助，不拖泥帶水。復(fù)雜化學(xué)系統(tǒng)中，擴(kuò)散能力強(qiáng)的反應(yīng)底物往往決定反應(yīng)的方向，氫氣就是這種能決定反應(yīng)方向的分子。
 

氫氣分子擴(kuò)散能力強(qiáng)還讓氫氣具備自動(dòng)撤離功能。生物分子一個(gè)非常重要的特點(diǎn)是發(fā)揮作用后的作用撤出，例如免疫功能發(fā)揮殺滅細(xì)菌作用，發(fā)揮作用后應(yīng)停止反應(yīng)，否則會(huì)導(dǎo)致炎癥反應(yīng)過度。再比如腎上腺素是在應(yīng)急情況下分泌，這種激素可以讓心臟跳動(dòng)加快，能幫助機(jī)體應(yīng)對(duì)不利外界環(huán)境。一個(gè)人突然遇到狗的追趕時(shí)，體內(nèi)就會(huì)分泌大量這種激素，讓我們能有效逃離。但是當(dāng)恢復(fù)到安全情況下，這種激素會(huì)迅速地被分解，其實(shí)在分泌過程就已經(jīng)開始分解，只是因?yàn)榉置谔?，來不及完全分解。這可以讓身體迅速恢復(fù)到自然安靜的狀態(tài)。非洲草原上的獵豹，在追趕獵物時(shí)也會(huì)分泌這種激素，但獵豹必須在短時(shí)間內(nèi)完成任務(wù)停下休息，否則心臟會(huì)因?yàn)檫^度跳動(dòng)導(dǎo)致缺血甚至發(fā)生壞死。
 

氫氣分子具有擴(kuò)散能力強(qiáng)大的特點(diǎn)，如果不是持續(xù)暴露在高分壓氫氣環(huán)境下，進(jìn)入體內(nèi)的氫氣可以迅速釋放出來，這決定了氫氣具有自動(dòng)撤離的特點(diǎn)，也算是氫氣生物學(xué)的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)。當(dāng)然這也給氫氣治療疾病帶來困難，就是必須保持一定的接觸時(shí)間和分壓(濃度)才能發(fā)揮足夠的生物學(xué)作用。所以我經(jīng)常強(qiáng)調(diào)，氫氣產(chǎn)生作用要足量，這個(gè)足量包括濃度和作用持續(xù)時(shí)間。
 

二、氫氣化學(xué)活性是產(chǎn)生效應(yīng)的基礎(chǔ)
 

氫具有一定還原性的化學(xué)性質(zhì)，決定了氫氣作用的抗氧化作用結(jié)果。擴(kuò)散能力同樣非常大的氣體如氦氣，因?yàn)榛瘜W(xué)活性過于惰性，不可能接受提供給生物分子電子，也就不能發(fā)揮氫氣一樣的生物學(xué)作用。擴(kuò)散性強(qiáng)只提供產(chǎn)生作用的前提可能，但是否發(fā)揮作用還需要自身的化學(xué)活性。
 

許多蛋白質(zhì)，尤其是一些金屬蛋白酶，其活性中心范圍非常小，酶的催化過程往往就是把反應(yīng)分子傳遞到活性中心，這些活性中心多是電子轉(zhuǎn)移的氧化還原過程，氫氣依靠強(qiáng)大擴(kuò)散能力，可不需要酶作為催化傳遞中介，就能直接進(jìn)入活性中心發(fā)揮還原作用。
 

氫氣化學(xué)活性比較弱，或者還原性比較弱，決定了氫氣產(chǎn)生作用必須是強(qiáng)氧化活性中心，這決定了氫氣分子效應(yīng)的選擇性。太田教授從氫氣還原性這個(gè)角度出發(fā)，提出氫氣選擇抗氧化就是只能中和羥基自由基這類強(qiáng)氧化自由基，但這只是從簡單化學(xué)反應(yīng)角度得出的結(jié)論。氫氣作為生物進(jìn)化過程中重要的參與者，屬于典型的生物活性分子，不應(yīng)該只按照簡單物理化學(xué)思維來認(rèn)識(shí)，需要用生物化學(xué)思維來認(rèn)識(shí)。從生物分子作用的特點(diǎn)出發(fā)，借助生化反應(yīng)的自催化特征，氫氣一定會(huì)利用這種生物過程和基礎(chǔ)產(chǎn)生作用，發(fā)揮效應(yīng)。
 

三、氫氣并非生命必須因素
 

雖然從疾病治療預(yù)防和健康促進(jìn)角度看，氫氣是生命健康守護(hù)神。但從目前了解的證據(jù)看，氫氣并不是高等生命生存的基礎(chǔ)，幾乎是可有可無的。這好比是運(yùn)動(dòng)能促進(jìn)健康，但運(yùn)動(dòng)并不是生命維持的基礎(chǔ)，運(yùn)動(dòng)鍛煉只能讓你更健康，讓你有更好的身體功能，提高適應(yīng)環(huán)境的能力。雖然運(yùn)動(dòng)能提高健康水平，但不運(yùn)動(dòng)并不是讓生命馬上結(jié)束。氫氣促進(jìn)健康，氫氣保護(hù)不足可能影響健康，但也僅僅如此。
 

作為一種在生命起源過程中具有重要地位的氣體，氫氣為什么沒有在維持高等生命過程，尤其是能量供體方面繼續(xù)發(fā)揮作用。其根本原因是氫氣的密度太小，釋放在空氣中非常容易迅速上升到大氣層頂部，導(dǎo)致生物圈內(nèi)氫氣的濃度無法維持。在地球大氣氧氣濃度非常低的遠(yuǎn)古時(shí)代，氫氣可以在地球表面呈現(xiàn)一定濃度，但隨著地球表面大氣成分的復(fù)雜和濃度增加，氫氣越來越難以維持在地球表面，這導(dǎo)致生物體不能依靠氣體途徑利用氫氣，隨著生物不斷進(jìn)化，氫氣的地位越來越低就稱為必然的結(jié)果。
 

生物進(jìn)化過程中，氫氣作用比較溫和，也不容易產(chǎn)生高濃度聚集，讓生物忽視了這種分子的存在。忽視氫氣的一個(gè)重要證據(jù)就是氫氣無臭無味。一般來說，毒性強(qiáng)的物質(zhì)往往也是效應(yīng)強(qiáng)的物質(zhì)，效應(yīng)強(qiáng)的物質(zhì)也更容易產(chǎn)生毒性，這些物質(zhì)往往也會(huì)有比較強(qiáng)烈的氣味。因?yàn)檫@樣可以讓動(dòng)物對(duì)危險(xiǎn)環(huán)境產(chǎn)生警惕，迅速躲避不利環(huán)境。但是自然界中氫氣濃度高的情況非常罕見，只見于海底溫泉附近和許多動(dòng)物大腸內(nèi)，這些區(qū)域的生物多是細(xì)菌，也許它們具有感知?dú)錃獾哪芰?。高等生物已?jīng)失去了這樣不必要的能力。從這個(gè)角度出發(fā)，也可推測出氫氣對(duì)高等生物包括人來說已經(jīng)不具有生命維持意義，也就是說氫氣對(duì)生命的生存是可有可無，這也是氫氣對(duì)人和許多動(dòng)物非常安全的重要原因。沒有生存維持價(jià)值，不等于不會(huì)產(chǎn)生健康調(diào)節(jié)作用，就好比我們吃肉不吃肉都不是維持生命必須的條件，但總不吃肉有可能出現(xiàn)某些營養(yǎng)的缺乏帶來健康危害。
 

氫氣是生命健康維生素，

沒有氫不會(huì)馬上送命，

但可能會(huì)危害健康，

甚至，縮短壽命。