生命外部环境的差异和变化所造成的影响

生命的进化是生命体内生命元素演变的最主要的动力。但是，生命的进化本身又受到环境及其变化的强烈制约，例如恐龙的灭绝就是如此，因此也可以说，地球环境的差异和变化应是生命元素演变的最主要的推动力。是环境在控制和影响着生物体内的元素分布、生理过程以及形态构造。

例如，为什么动物的血液会“五颜六色”？绝大多数脊椎动物（鱼类、两栖类、爬行类、鸟类、哺乳类，以至我们人类）的血液是红色的，无脊椎动物的血液则有的呈蓝色，有的呈紫红色、绿色等。蚯蚓的血是玫瑰红色的；对虾、河蟹的血是淡青色的；河蚌的血是淡蓝色的；乌贼的血是绿色的；蜘蛛的血是青绿色的；田螺的血像牛奶，是白色的。之所以有这么许多不同的颜色，这是由于不同的动物在进化过程中，由于处在不同的地球环境中，因而就形成了不同类型的血色蛋白，也就形成了不一样的颜色。含铜元素的血色蛋白，叫血蓝蛋白，使血液呈蓝色或青色。生活在深海底处的鲎，它的血液就是蓝色的，因为它的红细胞内主要成分是血蓝蛋白而不是血红蛋白。在海鞘类中，发现有含钒的血钒蛋白。含有三氧化二钒的血液是绿色的，含四氧化二钒的是蓝色的，含五氧化二钒的是橙色的。含铁元素的血红蛋白，则使血液呈红色。在不同动物的血液中，血色蛋白的存在方式也有所不同。蚯蚓、河蚌、蜘蛛等的血色蛋白都溶在血浆中；脊椎动物的血色蛋白都存在于血细胞的红细胞中。血色蛋白的主要作用是运输氧和一部分二氧化碳，血蓝蛋白和血绿蛋白的输氧能力要比血红蛋白逊色许多。

在一些无脊椎动物中，多数动物的血液不含血红蛋白，如软体动物（头足动物和石鳖属等）以及节肢动物（虾、蟹及肢口纲的鲎）所含的是血蓝蛋白。这证明了这些动物最初的进化很可能是在入海的河口环境中，因为这里的海水中有着丰富的铜，这些生物的耗氧量又不大，因此选择了铜、钒来承担输氧的任务。铜的输氧能力只有铁的一半，但在浅层海水中的浓度却要比溶解铁大得多，例如在太平洋表面的海水中，铜的浓度约是溶解铁的8倍，这是由于海水的pH值近碱性的缘故。在河口，河水入海后由于环境条件的变化，海水中铁离子的浓度约比河水中低三个数量级，并且在河口海区有大量的水合氢氧化铁胶体析出，使得表层海水中铁的浓度就很低。也有一些软体动物（例如蜗牛）选择了铁，结果它们就能来到陆地上生活。或者说在它们来到陆地上以后，之后的脊椎动物的进化则需要更多的氧，最终就选择了铁。

我们再看植物的例子。例如，盐生植物由于能在细胞内积累大量的易溶性盐，因此在元素组成上就有着较高的氯、钠、钾等元素。这些植物中的化学元素组成之所以与其他植物不同，自然也是因为生长在海边、盐碱地这类环境中所造成的。能够在盐碱地里生长的植物，它们都有一系列适应盐、碱生态环境的生理特性，如体瘦而硬，叶不发达，蒸腾表面积缩小，气孔下陷，表皮细胞的外壁厚，还常具有灰白色绒毛，以减少水分蒸腾。叶的结构向着提高光合作用效能方面发展，细胞间隙缩小。还有一类盐土植物，则具有肉质茎叶，其叶肉中有特殊的储水细胞，使组织不致受高浓度盐分的伤害。

又如，我国安徽铜官山有一种叫海州香薷的草本植物，它喜欢生长在酸性土壤的铜矿脉上，是一种铜矿指示植物，因此，人们干脆就叫它“铜草”。所谓矿物指示植物就是一些能反映出它所生长的环境中有着哪些矿物元素的植物。土壤及其下层岩石中某种高含量的元素或化合物会对植物的生长有着非常明显的影响，它表现在植物的化学元素成分上，也表现在植物的种类或形态上，因此常常表现出不同一般的特点。利用这些特点可以判断出土壤中某种元素或化合物的存在，根据这种线索就可能找到某种矿床。利用含铜量极高的铜草，澳大利亚和赞比亚发现了大型铜矿；在石南草的指示下英国找到了钨矿和锡矿；通过三色堇德国和瑞典找到了锌矿。目前已知的借助于指示植物可以寻找的矿藏，金属有锌、铜、镍、铬、银、金、锡、铝、铀、钍等；非金属有硫、硒、硼，乃至石油和天然气等。科学工作者还观察到：石松生长旺盛的地方往往有铝矿；车前草茁壮的地方会有锌矿；锦葵繁盛且艳丽的地方常有镍矿；紫苜蓿密集的地方可发现有钼矿；艾蒿成群的地方会探测到锰矿；野苦麻茂密的地方则常有铁矿。据统计，科学家已发现了大约77种比较可靠的矿床指示植物，其中铜矿指示植物最多，达45种。有些植物在吸收了金属矿物元素之后，会形成金属有机物，并通过叶片、花粉排出植物体外，这些金属有机物微粒随风飘到大气中，加拿大科学家因此就坐着飞机去探矿，利用飞机上的仪器去捕获金属有机物微粒，从而就可知道当地有些什么金属矿藏了。

为什么指示植物能显露出埋在地下的矿藏？这是由于这些植物经过长期的适应和演变，最终使得它们在生长时需要一定数量的某种金属元素。指示植物不仅通过根吸收到很多的金属元素，还能把它输送到茎、叶、花、果实或种子内储藏起来，这也就造就了这些生命元素在生命体内的演变。

同样，人类生活方式的变化以及环境的变化也会影响人体内生命元素组成的变化，因为人类的吃穿住行都是与生活环境密不可分的，而生活环境又是和地球环境紧密相连的。

数十年前开始的“绿色革命”大大提高了全世界农作物的产量，也基本解决了我国的吃粮问题。但是从20世纪90年代开始，营养学家却注意到了一种令人不安的现象，那就是由绿色革命产生的高产农作物中，矿物元素和维生素的含量都很低，导致了微量元素缺乏症。2009年一期美国《时代》周刊评论说，矿物质是影响农作物营养价值的关键。一些矿物质，如钾，能影响作物吸收养分的能力。农民使用化肥等手段加快农作物生长并提前收获，导致农作物没有足够时间吸收肥料和土壤中的矿物质等养分。单一作物种植则加剧蔬菜和水果营养价值的降低。这种种植方法是农业工业化的产物，会导致土壤中矿物质含量减少，农作物的营养成分含量进一步降低。最典型的是发生了流行性贫血病。这种情况，生物无机化学家称之为“金属缺乏症”。除了矿物元素缺乏外，很多大棚蔬菜还依赖于以氮为主的化肥，含有较高的硝酸盐。

关于这一问题，在“微量元素和人类健康”这一章中还会提到，其实人体中生命元素的演变从古到今始终是在进行着的，但是如今却受到人类干扰自然的严重影响。