如果我们都是“铝”人

齐晋

我们已经知道，地壳中含量最多的金属元素是铝，这是因为铝在金属元素中相对较轻，经过地质变化的大浪淘沙，较重的元素沉到地核中，较轻的元素则留在了地壳和地表中。而由于铝的化学性质很稳定，它与其他金属或非金属元素一结合，能保持很长时间不变化，所以地壳中就含有越来越多的铝了。但让人奇怪的是，地球上的生物却并不青睐铝，生物体内的铝非常少，这是为什么呢？如果我们体内有许多铝，会发生什么事呢？

想知道铝来到人们体内会发生什么，先要看看铝能去到哪儿。铝单质或铝化合物多是固体，想要进入人体内需要经过消化道，消化道会将含铝的物质吸收到血液中。在血液中，铝就可以试着大展身手了，不过，也许这会让一个年轻人像个耄耋老人一样气喘吁吁。

血液的一大功能是运输氧气，这个功能的实现离不开铁元素。氧气在液体中的溶解度很低，因此，血液要承载氧气需要工具辅助，铁元素正是血液找到的好帮手。铁原子对它的外层电子控制能力较弱，遇到力量比它强的原子时，它会被抢走不同数量的电子，在血液中，氧气就能抢走铁的电子。在氧气多的地方，比如人的肺部或鱼腮处，氧气抢走铁的两个电子，将铁变成亚铁离子，两者短暂结合成化合物;到了氧气少的地方，比如心脏、肌肉等耗氧量大的地方，氧气又会被从铁原子那剥离出来，变成游离的氧气，来到机体组织中;亚铁离子也回归“单身”，等待再次与新的氧气邂逅。这样，血液就实现了运输氧气的功能。

血液中铝离子的增加会导致贫血

那么，铝能不能像铁一样运输氧气呢？恐怕很难实现。铝离子和氧气相遇时，也会发生反应，但是反应产生的三氧化二铝性质非常稳定，无法溶解在血液中。因此，需要氧气的各个生理组织的细胞很难从铝的手中将氧气“夺”过来，即使肺部再怎么努力吸气，组织也得不到氧气，最终导致机体缺氧。

如果血液运输的氧气很难被组织获取，那么增加单位时间的血流量，等于增加运输车的“班次”，会不会好一些呢？可是，增加血流量，对铝来说也很难。

心脏能跳动，离不开心肌细胞持续的收缩和舒张，而心肌细胞之所以能不知疲倦地工作，则得益于钙离子的帮助。心肌细胞就像一个“电动门”，当有能量驱动时，钙离子与心肌细胞的蛋白质结合，就像一把钥匙扭动了门锁，蛋白质发生旋转，大门打开，心脏收缩;没有能量时，钙离子与心肌细胞分离，大门就会关上，心脏舒张。两个过程循环进行，心脏就会持续跳动。在漫长的进化过程中，心脏一直受到能量的变化和钙离子的含量的调控，按着固定的节律在跳动，如果将钙离子换成铝，会发生什么事呢？

在人体血液中，钙离子的浓度约为90～110毫克/升，成年人的血量约为4升，因此钙离子的总量约为400毫克。而按照铝离子在血液中的溶解度计算，4升血液中大约含有1皮克铝离子，血液中钙离子的总量是铝离子的4×1011倍！也就是说，如果心脏是在铝的驱动下跳动的，跳动速率将降低到原先的1/1011。心脏跳得更慢了，还想要增加泵出和流回心脏的血流量，那就要提高每次泵送的血液量，心脏就要变得更大，带动变大的心脏跳动再一次增加了难度……如果钙离子换成铝离子，也许，心脏会累到“罢工”吧。

说到钙离子，我们知道，钙离子在人体中的最大作用是形成骨骼和牙齿，铝离子能不能取代钙离子形成骨骼呢？

先来看一看钙离子形成骨骼的过程：我们吃下富含钙的食物，钙离子进入血液中。在一些激素和维生素的帮助下，钙离子离开血液，与磷酸离子、镁离子等结合成骨骼。因此，钙离子想形成骨骼，需要满足两个条件：能溶解在血液中和能从血液中脱离出来。前文说过，铝离子在血液中溶解度很小，含量也很少，所以铝不足以成为骨骼的原材料。不过，假如在某些激素或载体的帮助下，有足够多的铝能组成骨骼，铝制骨骼能用吗？

骨骼并不是静止不变的，而是每天都在不断形成新骨骼，溶解旧骨骼，新老交替。钙离子与磷酸离子等沉积成新骨骼，与此同时，一些“没用的”或“衰老的”骨骼不断被破坏，为新骨骼腾出空间，方便新骨骼的成长，这样骨骼就能保持常换常新，质量得到了保障。但是，铝离子形成的骨骼很难满足这样的变化需求。

阿尔茨海默症患者的大脑中铝含量高于其他人

铝与硅组成了在地壳中随处可见的石头，这些石头非常稳定，风力、水力和化学腐蚀等都难以破坏，这是因为其中的原子“手拉手”紧密结合在一起。与石头类似，铝制骨骼也难以溶解，也就不能保持常换常新。而长时间不更换的老骨骼会很脆弱，难以支撑身体和维持运动。

事实上，铝在人体中的含量过高对骨骼形成危害很大。人体摄入过量的铝，会抑制肠道对磷的吸收，从而使骨骼里的磷代谢受到影响。如果骨磷含量下降，就会导致骨质疏松和骨折等问题。

铝骨头很脆

许多科学研究都表明，过量的铝蓄积在脑中，可引起大脑的神经退化，出现记忆力下降、智力退化和性格改变等。也就是说，吃下太多铝和铝化物，人可能会变傻。这又是为什么呢？

钙离子在人体中还有一个重要作用，那就是组成信號传导通路，调控细胞生长分化、神经传递和记忆功能等复杂生物过程。但是铝是含钙、镁等酶和蛋白质的阻断剂，它会取代钙和镁在蛋白质中的位点，影响其发挥作用。而且，铝具有较强的还原性，当它与蛋白质相遇时，很可能会使蛋白质变性，丧失功能。

另一方面，铝还会堵塞钙离子进入细胞的离子通道，阻止钙离子内流，这样，钙离子也就无法传递神经信号了。结构变化加通路被阻，人们的信号传递及与此相关的感觉和记忆等功能也就出现了故障，最终就造成了变傻现象。

看来，虽然地球地表有许多的铝元素，但是生物们之所以没有将之利用起来，不是没有原因的。当然了，铝元素也有它的好处，比如与其他原子的结合力更强、形成的化合物更稳定且强度更大等。也许在一些重力更大的星球，生物会需要更强劲的骨骼来支撑身体，这时候铝也就能发挥作用了。在广阔的宇宙中，“铝”人的存在并非毫无可能，也许未来某一天，我们就能与之相遇。