炼一炉好丹（廿一）钠与氯：卤虫告诉你，对于生命，盐是把双刃剑

见青黄 2021-08-21

展开全文

人为什么爱吃盐？其实科学家们也是百思不得其解。

盐是由钠与氯两种元素组成的。纯净的钠是英国化学家戴纳在1807年继发现锂的第二日发现。钠这种金属元素在元素序号中排行第十一位。它的原子具有三层电子轨道。第一层只有两个电子，第二层有八个电子，第三层只有一个电子。

英国化学家戴维，现代农业化学的开创者

所有原子其实都是这样排满一层电子再排下一层的。而所有最外层只有一个电子的元素，除了氢元素外，全都叫“碱金属”。这一族的特点是可以与水剧烈反应，放出易燃的氢气。这很有可能会引起爆炸。

钠就在碱金属中排行老二。而且数量在所有碱金属中是最丰富的。但为什么生物就此而具备了嗜盐性？这几点之间找不出必然的因果关系。人们唯一能够确定的是，所有生物都能感觉到钠离子的特殊味道，那就是咸味。而在碱金属中排行第三的钾离子虽然也有些许让人会有“咸”的感觉，但完全无法取代钠。

保存在油中的金属钠

让人吃惊的是，钠与氯的结合是在海水中完成的，而不是象在传说中是先形成氯化钠，也就是盐，才溶于海水。很多非盐岩石中都含有钠，如“钠长石”、“芒硝”、“冰晶石”等等。理解了这个就会明白，为什么“寒水石”会被称为盐根。同样氯也在很多矿石中存在，如磷氯铅矿、氯铜矿等等，更多的是由液体的形式，被封在岩石的缝隙中。如果这块岩石完整无瑕，就有可能被叫做“水胆宝石”。在风化作用下，这些矿石先溶解于水，再在水中发生了结合。氯的原子序号是17，也就是说，在它的最外层含有7个电子。象氯一样外层有7个电子的这种元素被称为“卤族”正好与最外层只有一个电子的碱金属共同达到最外层有8个电子的稳定结构，可谓“天作之合”，这也就难怪人们会称食盐的形成为“亿万年的爱恋”了。

其实这种“爱恋”是在卤水被制成食盐的过程中才存在。因为水分子平时会安全地把钠离子与氯离子隔开。事实上钠与氯两者的单质脾气都不太好。氯尤其如此。高纯度的氯气可以被灌入水中消毒杀菌。在一战中，氯气被用德军做毒气，造成英法联军的很大伤亡。钠当然也不是省油的灯。它与碳和氮可以组成剧毒的氰化钠——也可以说是盐的一种，但有苦杏仁味。乃是杀人越货之良器，比砒霜还要毒三分。因此成为死神小学生的最爱。就算是普通泡菜坛子里生成的亚硝酸盐，也就是亚硝酸钠，很多时候对人也是有害无益的。

奇怪的是，这两种元素的结合却是绝对无害的，生物对盐的喜好是天生的。我们人类就不必说，咸本为五味之根，作菜可以不放醋糖姜蒜，但绝不可能不放盐。而其他动物也不遑多让。草食动物会定期吃下含钠的盐土以补充体内的消耗，例如鹿与鹦鹉。肉食动物则可以从猎物的血液中吸收足够的盐份。昆虫也是如此。飞蛾对钠的喜好更是惊人。为了一品咸味，它们甚至会盯上人类的汗水和眼泪。一些著名生物学家在泰国就有被夜蛾“亲吻”眼部的经历。

蛾子对泥土中的盐份有偏好

对这些噬盐蛾的跟踪调查揭示的景象更为惊人。它们会成群结队的冲向咸水洼，一边大口饮用一边排泄。为的就是能够获取水中的钠离子。这样的时间会持续几个小时，有其达到其重量300倍的水经过了蛾子的身体。如果把蛾子的高度换成人的话，它们喷出的水柱足有六十米远。人们研究了这些盐蛾，惊奇地发现，它们几乎全是雄蛾。而更奇特的是随后化验与这些雄蛾交配后的雌蛾产下的卵，发现里面的钠离子含量有明显的提升，比没喝盐水之前要高出三分之一。科学家们称钠离子是雄蛾送给雌蛾的定情信物。如果一只雄蛾没有从盐水中得到足够的钠交给爱人，它将会贡献出自己体内的80%钠离子。这样差不多是一种自杀行为。

比盐蛾更嗜盐的生物可能就要数卤虫了，这种虫子又叫“盐水丰年虾”，它是一种节肢动物，算是虾蟹的远亲，几乎终生都生活在高盐度的水中，在世界所有盐湖中均有生长。它们可谓是盐水生态系统的基石，很多鸟儿、鱼儿都以其为食。可以说，没有卤虫就没有那里千姿百态的生命。

虽然身长仅15毫米，但卤虫的确是种很神奇的动物。在1972年，卤虫跟随美国宇航飞船阿波罗16号和阿波罗17号两次飞向太空，在那里接受了宇宙高能粒子的严峻考验，虽然有损失，但大多数卤虫依然坚强地活了下来并正常繁殖。还有一次，在美国大盐湖的盐层开采中，勘探人员无意中挖掘出了一大块卤虫包囊。这是卤虫幼虫在缺水环境中的一种应用措施。人们推测，它们应该已经在那里沉睡了一万年。而让人吃惊的是当把这包囊放在水中，它居然就孵化了。如此逆天的生存能力不能不让人惊叹。

卤虫

不过如果联系到卤虫的日常生存环境，恐怕人们都会有“恍然大悟”的感觉。它们已经在含盐度高达50%的盐水中生存了一亿年，而且繁殖后代成亿上万。要知道，海水的含盐度也只有35%。可见，卤虫的日常生存乐土已经是所谓“极端环境”，可人家就是能安之若饴。这到底是什么原因呢？

通过对卤虫的深入研究，科学家们发现，卤虫虽小，它也有肠道细菌。而经过无菌处理的卤虫会在相对较淡的盐水中生活得更好一些。对此，科学家们推断，就是这些嗜盐的细菌“绑架”了卤虫，让它们被迫以食用盐湖中高含的有害藻类为食。因为它们这样才能得到营养。

其实就卤虫本身而言，它们似乎也并不喜欢含盐量太高的环境。因此卤虫生长出了两种方案以应对这种情况。其一，通过特殊的体液循环将体内的盐份泵出体外。其二，用坚硬的甲壳阻挡外部盐份的渗入。从这个极端的例子可以看出，盐份过高真的对生物没有好处。

有些生物似乎可以完全不需要钠。最典型的就是植物。人们发现，能够从植物内部找到的钠离子少得可怜。尽管有一些神奇的盐生植物或泌盐植物，但大多数动物都无法通过食用植物获得足够的盐份，那么钠离子到底对动物有什么样的重要作用呢？

相信大部分人在小学生物课本上都学过，钠有调节人体内细胞内外压平衡的作用。不过这都是理论上的，要想有直观的认识还是得通过试验。如果你能从血中取出一颗红细胞放入淡水，马上就可以看到红细胞如同正在被打气的气球一般膨胀，最后爆裂。这是外部液体浓度低于内部浓度。因此发生了外渗透。而把红细胞放入盐水中，情况会正相反，其会变得有些萎缩，这是发生了内渗透。无论哪一种渗透，都是细胞为了作到内外液体浓度平衡的结果。

在《工作细胞》中大出风头的红血球

在上个世纪三十年代，英国科学家就做了这样一个试验，测试人体在没有钠的作用下会发生什么事。受试人员每天在高温下从事繁重的体力劳动，以让身体大量出汗。与此同时，他们的食物以面包、水果为主，基本不含钠。必须要说明的是，这些人的饮水不受限制。所以他们是真正的脱盐，而不是脱水。结果在一段时间后，他们的眼圈发黑、双颊凹陷，缺乏精力和活力，思维也感觉到迟顿。有人甚至说：“拿起刮胡刀都没有力气。”经检查，他们的汗液和尿液中的钠都几乎可以忽略不计。测试方很明智地及时终止了试验，受试人员依靠补充盐很快恢复了健康。不过还有点副作用，那就是他们的心情有点过于激动。有的回家一路小跑一口气上三楼。

为什么会这样呢？其实完全可以用之前红细胞的变化解释。当体内的盐成分被稀释，血液更接近于淡水，其结果就是红细胞吸收了更多的外部液体变得膨胀，最后以至于无法通过毛细血管，为全身上下各个器官的末端输送去氧气。这就象是公路塞车一样。也就难怪人们感觉丧失气力和思维不给力。

不过相比之下，缺水更容易致命。即使是这些受试者，在严重缺钠的情况下，他们的血压与心跳依然正常。这也使得他们很轻易地恢复过来。但是在缺水的条件下，七天足以致命。

而反过来，水过量也是很危险的。还记得红细胞在淡水中炸开的景象吧？你应该也不想在自己的血液中发生这样的事。

健康与盐的平衡

可惜很多时候，幼稚的我们总爱作死。有多少人小时候没进行过比较谁水喝得多的游戏？其实这恐怕比成年人斗酒更为危险。但成年人有时也会这么做死。因此多了个新词“水中毒”。这当然不是因为我们喝的水里有毒，而是摄取的水大大超过了人体的需求量并滞留体内。其常见的症状就是头昏眼花，虚弱无力甚至呕吐，严重时甚至会危及生命。

钠对人体的神经感应甚为重要，汉字“感”就是“心”上“咸”，不能不佩服老祖宗的智慧。有了盐，才会有各种感觉。我们所以能感觉到花的香味，看到爱人的脸庞，听到流水的声音，全部是因为有钠的作用。但具体到科学层面，从有生命以来就存在于细胞膜上的钠离子通道一直到1952年才被英国科学家所发现，而在2017年才被中国科学家拍下第一张照片。这一切证明我们距离古人依然没有超出太多的距离。

当你神经系统对某物产生感应，你的细胞膜上就会出现一个仅足以让一个钠离子通过的通路以传递重要的信息。这是一种类似“击鼓传花”的感应。通道在十分之一秒后就会关闭。然而已经让你可以接受外面的消息，这一个钠离子已经可以让你的。大脑、神经等其他感觉器官就可以下达指令，肌体发生相应的改变。这些判断是如此迅速而自然，让我们感觉是“理所应当的结果。

细胞上的钠通道

所以钠是让人体功能保持正常的一种不可或缺的元素。但其含量过高一样会产生危害。这个表征就是一些疾病的产生，例如高血压、冠心病。

别忘记了，先前的试验还存在着红血球的萎缩情况，这是因为血浆中的无机盐成份过高。其实这些过多的盐份是可以通过出汗和尿液排出的。这也是为什么体力劳动者的口味比较重的原因。但在现在的社会条件下。人们出汗的机会减少。因此，只有通过多喝水来降低血浆的盐浓度。这就是通过钠传感器的影响作用的。当你感觉到口渴的时候，其实也就是它在向你传递补充水的信息。但这样下来，你血管中的液体数量发生了整体上升，自然受到的压力加大。为了容纳这些液体，血管壁也自然地增厚。同时变得粗糙，增强了血管阻力。而这些盐还是要和水一起排出体外的，但这多半依靠肾脏来完成，这样就对肾脏造成了更大的压力。因此肾脏病人一定要限制盐的摄入。传统医学也有“咸入肾”的说法。

因为盐能够造成如此多的麻烦，所以现在“减盐”已经成为国际健康的诉求。国家膳食健康指导也提倡，每人每天的食盐摄入量不能超过6克，也就是一勺盐。这样人的生活将会更健康。虽然如此，但奇怪的是在反盐声潮如此高涨的当下，各种因盐而生的疾病还是有上升趋势。即使是最早提倡限盐的美国，心血管病的患者也没有明显下降。

血管垃圾的形成

反盐论者将其归结于人们的隋性与放纵。的确，盐存在于各种食品。很多并不“咸”的食品里也有盐的存在，比如蛋糕与瓜子，而这些却是现代人最喜好的零嘴。但也许还有我们所不了解的地方，因为常吃盐却确保健康的人并不是没有。实际上每个人对食盐的耐受度都不一样，有时不能一概而论。

现在，钠的作用并不仅限于人体方面。它在很多工业领域也有出彩的表现。日常的普通玻璃里面也有钠，因此被叫做“钠玻璃”。而路灯中也有用钠与汞做成的汞齐，这样它可以在晚上发出黄色的光芒，为你指明回家的路。氰化钠虽然有剧毒，但也是重要的化工原料。不过最让人感兴趣的还是钠电池。

当前，锂电池已经在手机和车载电源上面得到了广泛的应用。因此几乎与它同时开始研发的钠电池被搁置了。事实上，钠与锂有近似的理化性能，适用于锂电池的功能距离钠电池也不会太远。钠电池比锂电池更便宜，充电更快，使用寿命更强，安全性更高。更重要的是，人体更需要钠，对锂的需要相对较少，这就意味着，钠电池可以深入生物内部，甚至与生物融为一体。现在美国科学家已经发明出了一种钠电池药丸，这种药丸的作用在于可以局部作用于指定患处，具备“智能”的功效。