人体为什么不需要53号元素碘之后的元素？

HaHa

第5周期也只有寥寥几个元素是人体需要的微量元素诶，碘之后就完全没有了，这是什么原因呢？其他生物有需要碘后元素的吗？

原文地址：https://www.zhihu.com/question/654972609

队长是我

钨啊。
钼是重要的辅酶，有些地方元素周期表正下方的钨可以平替。
Chem. Rev. 2014, 114, 7, 3963–4038

清风寡欲

人体里有很多碘之后的元素啊，比如铅、汞，现在各种添加剂里都有，每天吃不少呢。。
<hr/>好了，正经说一下，
我认为人体不需要碘后面的元素，在于生命起源时，元素的可利用性。

• 元素的含量是否丰富，人体常见元素其实跟地表元素分布有一定相似性，一般都是地表丰度比较高的元素，才是必需元素。
  
• 元素是否适合生化反应，生命是以化学物形式为基础的，如果一些元素性质不便于进行生化反应，则不太可能成为生命的必需元素。
  

人体必需微量元素，共8种，包括碘、锌、硒、铜、钼、铬、钴及铁
人体可能必需的元素，共5种，包括锰、硅、硼、钒及镍

碘后面的元素，都是比较稀少，性质不容易发生生化反应，甚至不能稳定存在。这都导致其不适宜应用于生命过程中。且化学性质类似的元素有一定替代性，元素周期表前面的元素基本够用了。
至于为什么元素周期表最后一个必需微量元素是碘，原因可能是：

• 生命起源于海洋，其含碘量较丰富；
  
• 碘的原子半径较大（卤素中最大），使其形成的化学键（C-I键）具有适中的稳定性——既不易被随机水解（如C-Br键易分解），又能被特定酶（如脱碘酶）精准调控。非常适合生化反应。
  

这也跟我上面的观点相似。



甲状腺激素T3化学式，可见含有碘元素

在一些极端环境中，地球上有一些其他生物是可以利用碘后面的元素进行生命活动的。包括高赞提到的火山环境中细菌的甲醇脱氢酶需要用到镧系元素[1]，还有可替代钼酶的钨元素。



已知的含有镧系元素的生物分子结构和存在的环境

个人认为，这是生命适应环境的表现，正如侏罗纪公园中的名台词：生命总会找到出路。生命和环境是相互影响，相互适应的。生命的存在本来就是一个奇迹，说不定有的生命就会利用其他元素来构造生命结构，在其他星球也说不定存在着非碳基生命呢。
最后回到开头，开个脑洞，如果人类生活在富含碘之后的元素，缺少铁、钙等常规元素的环境中，以进化的时间维度看，说不定数十万年后人类也会利用新的元素进行生化反应呢。

长长的路

极重的元素在地表含量非常稀少，因此正常生理过程很难获得它们，自然也不会去使用。第五周期中锡的必须性存疑，明确必须的锶和碘易溶于海水，所以生物才能轻易获得它们并用于生理过程。存在于海底淤泥等重元素丰富区域的生物可以利用重元素，例如有的细菌使用六价铀作为电子受体或使用镧系元素对甲醇脱氢。

同花顺

比碘更重的元素与生物亲密接触的机会通常较少[1]，即使开发出生理功能，通常也可以被更常见的更轻元素代替。更重的元素相对不易成为更多物种的“必需”元素。
这问题下的其他回答提到的依赖镧系元素的原核生物酶（例如 Methylacidiphilum fumariolicum 的甲醇脱氢酶）是在特定环境特化的，“能够利用其他生物不利用的稀有元素”可以带来有限的局部地区优势，对扩张到更多地方不利。
地球上存在用汞、铅等参与电子传递链的微生物。它们也能用更轻的元素这样做。
一些原核生物的氧化还原酶含有钨蝶呤[2]。钨酸可在一部分原核生物体内代替钼酸[3]。
辐射合成生物可以利用各种放射性原子核衰变放出的射线，这和具体的原子核有多重没什么关系。
这问题的评论区幻想的“这样一种可能”是错误的。宇宙中的重元素合成可以追溯到第一代大质量恒星、早期宏观黑洞的吸积盘，地球生物的起源远晚于重元素的出现。

继续前进

一般来说，地壳深度越深，重元素含量越高。可以设想，如果有一些生物生活在地壳深处，它们有可能会演化出利用重元素的能力。
这样的例子是有的。某些细菌的生存高度依赖镧系元素，比如镧 (Ln)、铈 (Ce）、镨 (Pr)、 和钕 (Nd)。
这类细菌一般生活在火山温泉等极端环境中，能经常接触到来自地心的重元素。它们的代谢通路在生物界独树一帜：先把甲烷加氧变成甲醇，然后以氧化甲醇的方式获取能量。而镧系元素正是这些细菌甲醇脱氢酶SolV的必须辅助因子[1][2]。
SolV蛋白具有XoxF1结构域，是镧系元素的组装位点。



XoxF1结构域，可见镧系元素的位点