Gdy kilka lat temu naukowcy ogłosili, że podawanie czystego tlenu pacjentom może im bardziej szkodzić niż pomagać, wielu lekarzy przyjęło to z niedowierzaniem. Takie postępowanie było częścią powszechnej praktyki w nagłych wypadkach, gdy do karetki lub szpitala trafiała osoba nieprzytomna czy niedotleniona. „Czysty tlen pojawiający się nagle w płucach sprawia, że oddech pacjenta przyśpiesza. Wówczas z krwi bardzo szybko usuwany jest dwutlenek węgla, na co organizm reaguje, zwężając naczynia krwionośne prowadzące m.in. do serca czy mózgu” – wyjaśniał dr Steve Iscoe z kanadyjskiego Queen’s University.

Paradoksalnie więc podanie tlenu powoduje, że ważne dla życia narządy stają się jeszcze bardziej niedotlenione! Podobne sprzeczności pojawiają się co chwila, gdy bliżej przyglądamy się temu, co ten życiodajny gaz robi w naszym organizmie. Trzeba bowiem pamiętać, że tlen – jak sama nazwa wskazuje – lubi utleniać, czyli łączyć się z innymi pierwiastkami czy związkami chemicznymi, z reguły je uszkadzając. Pod jego wpływem żelazo zmienia się w rdzę, drewno czy węgiel płoną, a nasze komórki nieubłaganie stają się coraz mniej sprawne. Tlen, bez którego nie możemy żyć, jest też jednym z naszych największych wrogów. Ba, w przeszłości potrafił doprowadzać do katastrof biologicznych, które zmieniały ziemską przyrodę nie do poznania.

Śmierć beztlenowcom!

Cofnijmy się w czasie do początków Ziemi, 4,5 mld lat temu. Przez wiele setek milionów lat jej atmosfera była całkowicie pozbawiona tlenu. Pierwsze organizmy żywe w ogóle go nie potrzebowały – uzyskiwały energię beztlenowo, podobnie jak wiele współczesnych bakterii. Dopiero ok. 2,7 mld lat temu pojawiły się jednokomórkowe sinice, które opanowały sztukę fotosyntezy i zaczęły produkować tlen, trafiający do atmosfery. 300 mln lat później było go tak dużo, że stał się śmiertelnie niebezpieczny dla beztlenowców. Doszło wtedy do tzw. katastrofy tlenowej, która zmiotła z powierzchni Ziemi większość istniejących wówczas organizmów. Te, które przeżyły, musiały dobrze się schować przed trucizną.

21% tlenu zawiera dziś powietrze i krew zdrowego człowieka

Jednak ta sama trucizna napędziła ewolucję. Dzięki tlenowi komórki mogły uzyskać z pokarmu więcej energii niż przedtem. Mogły szybciej rosnąć i poruszać się. Tlenowy metabolizm pozwolił na powstanie istot bardziej skomplikowanych niż bakterie. Z drugiej strony niszczący wpływ tlenu na tkanki sprawił, że organizmy zaczęły się przed nim bronić: wytwarzać śluz, a przede wszystkim – łączyć siły. Gdyby nie tlen, nigdy nie powstałyby stworzenia wielokomórkowe, a więc i ludzie. Zmiany poziomu tego gazu w atmosferze zawsze wywierały ogromny wpływ na rozwój życia.

Ok. 543 mln lat temu na Ziemi nagle pojawiło się mnóstwo skomplikowanych stworzeń, pokrytych pancerzami, kolcami itd. Należały do nich chociażby trylobity – pełzające po morskim dnie stawonogi o segmentowanej budowie. Ta nagła eksplozja życia, od której zaczyna się okres zwany kambrem, zbiega się w czasie z kolejnym wzrostem zawartości tlenu w atmosferze. Możliwe, że pancerze po części miały chronić właśnie przed tym gazem.

Co ciekawe, kiedyś było go znacznie więcej niż dziś. W okresie karbonu, ok. 300 mln lat temu, atmosfera zawierała aż 35 proc. tlenu. To wtedy żyły gigantyczne stawonogi – pajęczaki z rodziny Megaranea, które rozmiarami przypominały sporego psa (rozstaw ich nóg sięgał pół metra!) czy ważki Meganeura o rozpiętości skrzydeł sięgającej 75 cm i tułowiu trzycentymetrowej grubości.