Pravimo, da brez kisika ni življenja, kot ga sedaj poznamo. Pred dobrimi tremi milijardami let v Zemljini atmosferi ni bilo kisika. Takrat so bili v atmosferi poleg dušika še ogljikov dioksid, ogljikov monoksid, vodna para in verjetno še amonijak ter metan. Sončni žarki in kozmično sevanje so zlahka prihajali do površine planeta, saj Zemlja še ni imela ozonskega zaščitnega plašča. Predvsem UV-žarki so v atmosferi in na površini skozi več 100 milijonov let povzročali nastajanje kompleksnih organskih spojin, ki so bile temelj za kasnejšo pojavitev življenja.
Prvi mikroorganizmi na Zemlji in naraščanje kisika v ozračju
Prvi mikroorganizmi – bakterije, ki so jih odkrili v fosilih – so bile cianobakterije, ki spadajo v skupino Gramnegativnih bakterij. Še danes jih vidimo, npr. ko »cveti morje«.
Izjemen korak v razvoju življenja predstavlja vključitev fotosinteze v procese pretvarjanja energije svetlobe v energetsko bogatejše organske spojine. S pomočjo sončne energije so bile modrozelene alge sposobne razcepiti molekule vode in »pognati« reakcijo redukcije ogljikovega dioksida tako, da je nastala molekula sladkorja, ki je prvovrstna energetska molekula še danes. Kot stranski produkt je pri tem nastajal kisik, ki je postopoma začel postajati sestavina zemeljske atmosfere.
Z naraščanjem kisika v ozračju so se začeli javljati dvojni učinki kisika: v višjih plasteh atmosfere je začel iz kisika nastajati ozon, ki je ščitil površino pred nevarnim UV-sevanjem sonca. Zato UV-žarki niso bili več tako smrtonosni. Po drugi stani pa so morala takratna živa bitja v svojih biokemičnih reakcijah upoštevati naraščajočo koncentracijo kisika. Za preživetje so morala prilagoditi svoje procese metabolizma tako, da so razvijala snovi, ki so nevtralizirale ne samo naraščanje kisika v atmosferi, ampak tudi vse kemične procese, ki jih je začel povzročati kisik. Ena od trenutno najbolj poznanih zaščit so bili antioksidanti, ki so se začeli pojavljati v živih bitjih, ki so bila v stiku s kisikom in njegovimi reaktivnimi produkti. Ker so bile rastline prve v razvoju (šele kasneje živali), ki so se srečale s kisikom, ki je nastajal pri fotosintezi, je razumljivo, da imajo rastlinski antioksidanti za seboj najdaljšo pot razvoja.
Molekula kisika (O2) je med spojinami nekaj posebnega zaradi svoje razporeditve elektronov. Pravimo, da ima lastnosti biradikala. V stiku z običajnimi organskimi spojinami je razmeroma nereaktiven plin. Če pa pride molekula kisika v stik z radikalom organske snovi, ki je nastal po drugih poteh, naenkrat postane zelo reaktivna in sproži se niz kemičnih reakcij, ki jim rečemo radikalske reakcije, in te vodijo do oksidacije organskih molekul.
Kot rečeno: rastline so v svojem razvoju proizvedle paleto antioksidantov – snovi, ki uspešno zavirajo škodljive učinke kisika in njegovih reaktivnih zvrsti. Živalski svet, ki se je razvil kasneje, se je razvijal v povezavi z rastlinami (hrana) in od njih je prevzel tudi učinkovite rastlinske antioksidante. Danes vsi poznamo vitamina C in E ter njuno antioksidativno delovanje. Oba vitamina delujeta kot antioksidanta tako, da reaktivnim kisikovim in dušikovim zvrstem, torej tudi kisikovim in dušikovim radikalom, ponudita svoj elektron in jih pretvorita v neaktivne ali manj aktivne snovi. Molekule vitaminov C in E se v tem procesu spremenijo, vendar so bistveno manj reaktivne kot npr. radikali kisika.
Dihanje, kisik – energija za življenje
Vsi organizmi na Zemlji izkoriščajo biokemične procese, kjer se sprošča za življenje primerna oblika energije. Večinoma organizmi pridobivajo energijo v nizu povezanih procesov, ki mu pravimo dihalna veriga. Namen tega niza procesov je, da v pogojih nadzorovane oksidacije nastajajo energetsko bogate molekule atp (adenozin trifosfat). To je proces, pri katerem ima kisik izredno pomembno vlogo, ker je končni prejemnik elektronov iz dihalne verige. Pri tem nastajajo tudi reaktivne kisikove zvrsti, (npr. superoksidni radikal, vodikov peroksid), ki lahko imajo škodljivo vlogo, če jih v celicah prisotni encimi (npr. superoksid dismutaza ter katalaza) pravočasno ne pretvorijo v nenevarne snovi. Današnja živa bitja, ki žive v atmosferi, kjer je 21 % kisika, so torej razvila številne sisteme (encime, antioksidante itd.), s katerimi zmanjšujejo negativne učinke kisikovih in dušikovih reaktivnih zvrsti.
Mnoge živali lahko vitamin C sintetizirajo same. Ljudje, opice in morski prašički pa ga morajo v telo vnesti s hrano.
Povzetek in nasvet
Predstavili smo drobec zemeljske zgodovine in razvoja življenja skozi prizmo kisika. Proces pridobivanja energije je nujen za vsako celico. Ko gre za aerobne organizme, je v ta proces (v dihalno verigo) vključen kisik. Ta proces je kontroliran in reaktivne (škodljive) snovi, ki pri tem nastajajo, se odstranijo s pomočjo celičnih encimov. Ker na telo delujejo razni vplivi iz okolja (UV-žarki, vdihavanje radikalov oz. kajenje), lahko pride do stanja, ko celični mehanizmi ne morejo odstraniti vseh škodljivih radikalov. Tako lahko nastanejo nepopravljive poškodbe na celičnih lipidih, beljakovinah in genih, kar lahko vodi v degenerativno obolenje ali celo smrt.
Skoraj vsa živa bitja na Zemlji so za svoje prehranjevanje odvisna od energije, ki jo rastline, alge ali bakterije proizvedejo s fotosintezo, zato je ta nujno potrebna za življenje na Zemlji. Pri fotosintezi se sprošča tudi kisik, in znaten del kisika v Zemljinem ozračju je nastal pri fotosintezi.
Radikali kisika, ki nastajajo v organizmu, so nujni spremljevalci življenja; nevarni so le takrat, če so v tako visokih koncentracijah, da jih telo ne more več nadzirati oz. odstranjevati. To pomeni, da moramo skrbeti, da telesa z neprimernimi navadami in načinom življenja ne obremenjujemo dodatno z radikali ali reaktivnimi zvrstmi.
Življenje na Zemlji se razvija in spreminja in mi smo le hipec v obstoju vesolja. Zavedati se moramo nujnosti soobstoja različnih življenj – pa tudi različnih snovi. Sprejeti moramo dejstvo, da radikali niso nekaj nepotrebnega, ampak so nujni v mnogih za življenje potrebnih procesih. Na nas samih je, da živimo z njimi v »prijateljskem« sožitju: da se izogibamo življenjskemu slogu in okolju, ki količino radikalov dviguje tako visoko, da je naše telo ne more več obvladati, ter da se pravilno prehranjujemo.
