为什么说氢气生物学效应存在必然性？

氢气生物医学效应是2007年被广泛关注的，当然1975年就有学者发现高压氢气可能具有癌症改善作用，可以说当时是从药物角度认识氢气效应，但2007年后发现氢气的效应只需要非常微小剂量。两次情况其实存在非常大的差别，剂量的巨大差别不仅意味着氢气作用的级别，这是氢气可实际应用的重要条件，因为我们不需要使用高压这种高危险设备，小剂量效应是可方便使用氢气的基本条件。2007年认识到氢气微量效应应该是范式转换，是真正被学术界广泛关注的基础。如果没有这次新发现，1975年的研究将可能永远被埋没下去，所以不必要过于纠结于这种忽视。
 

其实从更根本上看，氢气具有生物学效应存在更深入的逻辑基础。或者说氢气具有生物学效应本身具有必然性，确实是被我们忽视的生物分子。
 

首先，氢气是许多细菌代谢的物质基础。

细菌不仅能够合成氢气，也能利用氢气作为能量。氢气对于细菌这个世界来说，就好像葡萄糖对于人类等高等生物一样的地位。我们熟悉的能引起胃溃疡和胃癌的幽门杆菌，就可以利用氢气作为能量，就是这种细菌能靠吃氢气活着。大肠内一种著名的古菌是产甲烷菌，大多数人类的肠道内都有这种细菌，我们很早就掌握的利用粪便产生甲烷的技术，就是利用这种菌。而甲烷菌合成甲烷的原料就是二氧化碳和氢气。而给甲烷菌提供氢气的细菌主要是大肠杆菌，当然不只是这种细菌，因为肠道内能产生氢气的细菌有非常多的类型。

我们知道，人类和高等生命都是从细菌这种低等生命进化来的，人类的基因几乎都可以从细菌找到源头。那么细菌把氢气作为能量代谢的基础，作为细菌的后代，人类和许多高等生命受到氢气的影响就几乎是一种必然的。事实上，细菌利用和合成的许多物质确实会对人类产生影响。例如硫化氢、一氧化碳、一氧化氮、多糖、氨基酸、脂肪酸、内毒素、抗生素、吲哚乙酸等等，都能不同程度地影响到人类等高度生物。
 

其次，人类细胞内存在可能受氢气影响的分子。

细菌有专门代谢氢气的酶，这种酶就是氢化酶。研究表明，人等高度生物的线粒体中的复合物I，也是能量代谢的核心枢纽结构，其核心功能单元就是从细菌氢化酶进化来的后代分子。氢化酶受到许多分子的调控，例如一氧化碳、氰化物、氧气等，也会受到氢气的影响。因为任何代谢物都会通过某种机制影响产生这种代谢物的代谢途径，这是生物过程的普遍现象，符合控制论的原理，一般都是采用反馈抑制调节。理论上，氢气会抑制氢化酶的活性，根据这样的推测，氢气具有抑制线粒体复合物功能的可能性。如果是这样的作用，那么一些能抑制复合物I功能的药物能产生一些神奇效应可能就有了一种解释。例如二甲双胍就是一种典型的能抑制复合物I活性的物质，其具有广泛生物学效应也符合这一规律。
 

最后，真核生命进化是基于氢气代谢。

真核和原核生命最重要的区别是线粒体，目前学术界认为线粒体本身是从细菌进化来的，是寄生于真核细胞内的另外一种细菌。而这种线粒体所以能进化为目前真核细胞的共生模式，是因为线粒体曾经是合成氢气的细菌，后来大气中出现氧气，这种细菌随之把氢气用于消耗氧气，成为保护细胞避免氧气毒性的重要武器。当然线粒体在消耗氧气的同时获得一种大量采集化学能量的作用，为真核细胞利用化学能提供了重要条件。线粒体内存在代谢氢气的分子基础，线粒体代谢氢气也符合线粒体进化的基本逻辑。那么，氢气对线粒体和拥有线粒体的真核细胞产生影响，就几乎是必然的。

总之，复杂生命是从细菌这种简单生命进化来的，氢气是细菌世界的基本生命物质，氢气对复杂生命产生影响是合理的。线粒体是寄生于真核细胞内的细菌，和氢气代谢存在密切关系，氢气对线粒体代谢有影响也符合逻辑，无论是从整体生命进化的基本逻辑，还是从分子生化过程看，氢气具有影响真核细胞的作用都存在必然性。