Warum führt das Einatmen von zu viel Sauerstoff eher zu gesundheitlichen Problemen? Wissenschaftler haben endlich den Grund entdeckt

Wissenschaftler wissen seit langem, dass das Einatmen von Luft mit einem Sauerstoffgehalt über den in der Erdatmosphäre üblichen 21 Prozent Organschäden, Krampfanfälle und sogar den Tod bei Menschen und Tieren verursachen kann. Die Ursache dafür konnten sie jedoch nie herausfinden.

Medienberichten zufolge hat das Gladstone Institute im April 2023 in der Fachzeitschrift Molecular Cell enthüllt, wie ein übermäßiger Sauerstoffgehalt bestimmte eisen- und schwefelhaltige Proteine ​​in unseren Zellen verändert, ähnlich dem Prozess der Eisenrostung. Infolgedessen lösen diese „verrosteten“ Proteine ​​eine Kettenreaktion aus, die Zellen und Gewebe schädigt und Aufschluss über die Auswirkungen auf Erkrankungen von Herzinfarkten bis hin zu Schlafapnoe gibt.

Wie Sauerstoff im menschlichen Körper transportiert wird

Sauerstoff mit der chemischen Formel O2 macht etwa ein Fünftel der Erdatmosphäre aus. Sauerstoff ist für das Leben von Tieren lebenswichtig und wird von den Mitochondrien in fast allen tierischen Zellen verwendet, um Nahrung in nutzbare Energie umzuwandeln.

Der im Blut gelöste Sauerstoff macht nur einen sehr kleinen Teil des Blutsauerstoffgehalts aus, etwa 1,5 % des Gesamtsauerstoffgehalts, während durch chemische Bindung ein größerer Teil des Sauerstoffs im Blut transportiert wird. Es gibt einen Bestandteil im Blut, der Hämoglobin heißt. Wenn das Blut in der Lunge einen Gasaustausch durchläuft, verbindet sich der Sauerstoff in der Luft mit dem Hämoglobin und es entsteht sauerstoffreiches Hämoglobin.

Was würde mit den Menschen geschehen, wenn die Erde weiterhin eine sauerstoffreiche Umgebung besäße?

Bei der Sauerstoffanreicherung handelt es sich um den Prozess, Sauerstoff mithilfe physikalischer oder chemischer Methoden aus der Luft zu gewinnen, sodass der Sauerstoffgehalt im gesammelten Gas ≥21 % beträgt.

Unsere menschliche Gesundheit wird ernsthaft bedroht sein. Wir alle wissen, dass wir bei einer Sauerstoffkonzentration unter 10 % große Atembeschwerden haben, das Bewusstsein allmählich nachlässt und innerhalb weniger Minuten sterben können. Wenn die Konzentration jedoch zu hoch ist, kann der Körper dies nicht ertragen und verschiedene Organe in unserem Körper, wie etwa die Netzhaut und die Lunge, bekommen Probleme. Selbst wenn wir die sauerstoffreiche Umgebung tolerieren können, verkürzt sich unsere Lebenserwartung. Obwohl der Mensch ohne Sauerstoff nicht leben kann, kann er eine sauerstoffreiche Umgebung nicht akzeptieren.

Hypothese zum Ursprung von Sauerstoff

Wissenschaftler haben uns mehrere Hypothesen über den Ursprung des Sauerstoffs präsentiert.

Im Jahr 2013 untersuchten Forscher versteinerte Sterole, organische Verbindungen, die urzeitliche Pilze unter Verwendung extrem niedriger Sauerstoffkonzentrationen produzieren. Auf dieser Grundlage spekulierten sie, dass es auf der Erde bereits in der Antike Sauerstoff gab.

Im Jahr 2015 entdeckten Professor Tian Shanxi von der University of Science and Technology of China und sein Forschungsteam, dass die frühe Atmosphäre der Erde viel Kohlendioxid und Elektronen mit niedriger Energie enthielt. Diese Kohlendioxidmoleküle können Elektronen mit niedriger Energie einfangen und chemische Reaktionen durchlaufen, bei denen negative Kohlenstoffionen und freie Sauerstoffatome oder -moleküle entstehen. In weiteren Experimenten stellten sie fest, dass Sauerstoffmoleküle nur in einem bestimmten Energiebereich entstehen können und dass sich auch freie Sauerstoffatome als Reaktionsprodukte zu Sauerstoffmolekülen verbinden können.

Laut Global Times beobachtete im Jahr 2016 ein Forscherteam der Osaka Sangyo University in Japan und andere Forscher Sauerstoff während der Entstehung des frühen Universums. Die Studie zeigt, dass Sauerstoff nicht unmittelbar nach dem Urknall auftrat, sondern im Inneren von später entstandenen Sternen gebildet und durch Sternexplosionen ins Universum freigesetzt wurde.

Es gibt auch eine Theorie, dass Bakterien an der großen Oxidation beteiligt sind. Vor etwa 2,5 Milliarden Jahren kühlte die Erdkruste ab und die Zahl der anaeroben Methanogene nahm ab. Der Luftsauerstoff entkam schließlich den „Kupplungen“ des Methans, woraufhin der Sauerstoffgehalt der Luft deutlich anstieg.

Umfassende Quellen:

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