這個問題就像在問：為什么動物吃肉、吃草，而不吃土？道理是一樣的。生命以負熵為食，需要從環境中獲取能量，生物體內的一切循環的根源都是能量的循環，而物質可以通過氧化分解釋放能量，例如木柴與氧氣，在一定的溫度條件下會釋放出大量光和熱及二氧化碳。動植物體內的呼吸作用實際上也是在完成這個過程，為生物體提供維持生命體征所需要的能量，然后排出廢料。

氮氣是一種惰性氣體，這點從自然界氮化物含量較少就可以看出，要驅使氮氣反應是需要吸收能量的，這與生命的本質相違背，因此氮氣不可能作為呼吸作用的燃料。

這個問題并非質疑達爾文的好例子，因為它放在哪都適用，例如“如果神創論是正確的，為什么神創造的動物呼吸氧氣，而不是氮氣呢？”你問女媧，她也懵圈。

自然選擇的本意為最適者生存，適者一方面是競爭壓力，另一方面是環境壓力。而環境指代地球的氣候、溫度、大氣成分等等，它們的本質有地球上的物理變化，化學變化等等，這是地球的底層邏輯。適者要在底層規則的基礎上演化，而不是在逾越大自然的基本法則的基礎之上演化。

呼吸只是表象

氧氣進去，二氧化碳出來這只是呼吸作用的表象，實際上氧氣經過呼吸系統進入到血液循環中，血液把氧氣輸送到全身細胞中，氧氣真正要做的事情是參與細胞內釋放能量的反應，為身體供能，這個過程我們稱為細胞呼吸。

細胞呼吸大致可以分為三個步驟，葡萄糖通過和釋放少量能量，生成大量還原性氫（NADH還原性輔酶），和階段氧氣并沒有參與，階段有點類似于糖發酵的過程，這兩個階段實質為生成攜帶大量能量的還原性氫。

在最后一個階段，還原性氫與氧氣反應生成水，并釋放大量能量。這是一個氧化分解的結果，等量的葡萄糖在氧氣中直接燃燒，獲得的能量是一致的。生物體內的反應更為溫和，并逐步分解。這套氧氣參與的生物“發動機”的轉化效率極高，達到40%，剩下的以熱能散失掉，而人類制造的發動機，哪怕是德國的，轉化效率最高也就25%。

因此，在有氧的地球上，生物選擇有氧呼吸本身就是適者的最佳選擇。不過，還有一種情況，我們要考慮——地球誕生時并沒有氧氣，生命如何誕生？

生命源于能量

地球誕生至今46億年，直到大約24億年前地球上才出現游離的氧氣。在此之前的大約十億年中，藍藻（藍細菌）出現并開始進行光合作用，這個過程產生的氧氣是副產物。

這些氧氣并沒有在飄逸到大氣之中，而是與硅反應生成硅酸鹽，或者與鐵生成氧化鐵或鐵銹，經過了長達十億年的消耗，最終系統飽和，氧氣過剩，開始自由地在大氣中積累。然而氧氣對于當時生存在地球上的厭氧生物來說都是有毒的，它導致了第一次大滅絕——大氣氧化事件。

在不斷上升的氧氣水平帶來的巨大壓力下，生命進化出了不同的生存策略。其中真核生物演化出多細胞生命，并改變化學合成的代謝途徑來使用氧氣。這個代謝途徑上面我們已經了解到了，但是要清楚無氧生命的起源，我們需要了解有氧呼吸的本質，這其實是一個物理過程。

圖：ATP合成酶發電機扇葉結構

上述反應中有一個東西叫做ATP，它是一種化學分子，你可以簡單理解為對能量進行“閃存”，ATP隨時可以舍去自己的一部分形成ADP，也就是能量被用掉，閃存清空。而葡萄糖是一個機械硬盤，存儲著大量能量，當它進入身體，實際上就是把自己的能量傳遞給ADP，形成ATP的過程。

這個傳遞過程需要通過ATP合成酶，它就像一個發電機至于線粒體膜中，當氫離子通過這個“發電機”就會把ADP轉化成ATP，而通過之后的氫離子又被氧氣消耗掉，從而不斷的維持氫離子濃度差，使這個“發電機”不斷的運轉，這個過程極為復雜，這里只是簡單的描述。

生命起源之初，氧氣不存在，但在海底火山口會不斷噴出大量化學物質，例如硫化物。這是純天然的氫離子濃度差，而且只要地球內部巖漿流動，氫離子就會源源不斷噴涌而出，再向大海擴散出去，而泉口的濃度總是最高的。現在的海底熱泉口附近這種生命方式仍然存在，這就是生命的起源之地。

呼吸作用的本質并非我們需要氧氣或者氮氣，而是身體細胞線粒體中需要活躍物質進來帶動能量傳輸，從大氣的成分中看，氧氣是最優的選擇，因此適者生存。