在由原子组成的世界中有一个特别的法则：只要有两个以上的原子组合在一起，它们的外围电子就一定要配对；如果不能配对，它们就只得靠“掠夺”别的电子使自己变得安稳。在化学中，这种现象被称为“氧化”，这种有着不成对电子的原子或分子叫作自由基。
自由基的种类非常多，存在的空间相当广泛，可谓无处不在。在生物体系中遇到的自由基主要是氧自由基，通称活性氧（ROS）。这些活跃的自由基就像社会中的未婚青年一样，如果总也找不到理想的伴侣，就可能成为社会中的不安定因素。如果一位单身小伙子有幸遇到了另一位单身女性，并最终结为夫妻稳定下来，那么后者就被称为“自由基清除剂”或“抗氧化剂”。
人体内部就存在抗氧化剂，如性激素、辅酶Q10、超氧化物歧化酶（SOD）等酶类和维生素C、维生素E、β-胡萝卜素和硒等；其中，维生素C和维生素E被誉为“自由基清道夫”，它们具有平衡自由基或者说清除多余自由基的能力。
每个人体内都免不了会产生自由基，因为人体新陈代谢需要通过氧化反应产生能量，这些氧化反应就是自由基的重要来源。
人体在运动时需要更多的能量支持，机体对氧的摄取和消耗都会增加，体内自由基也将因此成比例增加；人体在极端不良情绪下，如愤怒、紧张、恐惧时等，也会产生自由基。另外，外界环境中的紫外线辐射、X射线、电磁波、酒精、药物、空气污染、农药以及吸烟等因素都会使人体产生更多的活性氧自由基。总之，自由基可谓无处不在。
人类生存的环境中充斥着不计其数的自由基，我们每天都要遭到自由基成千上万次攻击。这种攻击的途径是多方面的，既有来自体内的，也有来自外界的。如炒菜时产生的油烟中就有自由基，家庭主妇、厨师等患肺部疾病和肿瘤的概率因而远远高于其他人；此外，吸烟也是产生自由基的一大因素。自由基对人体的攻击，既在最深层引起基因突变，又在最表层留下痕迹。
蛋白质、脂肪、碳水化合物和核酸是组成生物体基本而重要的物质。这些物质一旦受损，生命活动将受到威胁。自由基对生物体的危害就在于能破坏这些生物大分子，使生物体患病乃至加速衰老。此外，自由基还会使核酸突变，这是人类衰老和患病的根源。
换句话说，如果氧自由基过多或清除过慢，就会导致人体正常细胞和组织受损，从而引起心脏病、阿尔兹海默病、帕金森症和肿瘤等100多种疾病，并由此影响人的健康和寿命。因此，自由基是人体疾病、衰老和死亡的启动剂和直接参与者，是不受欢迎的“坏小子”。
为了革除这帮“坏小子”，人们开发了一种又一种的抗氧化剂，其抗氧化力提高了几百倍。不少人，尤其是亚健康的人和癌症患者，日复一日地坚持补充各种维生素和微量元素。他们认定，“大量补充维生素可以抗氧化”，而“抗氧化就等于防癌”。
不过，在自由基理论风靡全球的同时，科学界出现了一些要为自由基平反的声音。2008年下半年，有报道称，自由基衰老理论的可靠性、抗氧化剂的安全性值得质疑。伦敦大学戴维·格姆斯博士的一项研究证明，一些经过SOD突变处理的线虫，虽然体质比同类虚弱，但寿命没有缩短。研究者就此得出“自由基理论站不住脚”的结论，并指出抗氧化物的抗衰老效果甚微甚至无效。
2014年5月8日，加拿大麦吉尔大学的研究人员在世界权威科学期刊——美国《细胞》杂志上公布了一项新的研究成果，再次为自由基洗刷“坏小子”的名声。他们的研究证明，自由基作为一种信号分子具有有益的作用，它不仅不是机体衰老背后的罪魁祸首，反而是促进生物体健康长寿的神秘推手。
近些年来的一系列研究发现也给“抗氧化物热”泼了一盆冷水。迄今为止，几乎所有抗氧化剂的临床试验均没有显示其保护效应与抗癌效应，反而证明它们有助肿瘤生长。2014年1月，瑞典哥德堡大学的研究人员证明，抗氧化剂（维生素E与乙酰半胱氨酸）会加速肺癌恶化过程，虽然当时研究人员是用小鼠做的实验。
对于瑞典研究人员的研究，美国德州大学医学院安德森癌症中心的研究人员也认为，抗氧化剂在癌细胞内的作用或许并不那么单纯。抗氧化剂或许的确可能预防癌症；然而，一旦癌症发生了，它就“翻手为云，覆手为雨”，或许反过来扮演守卫癌细胞的帮凶角色。
哥德堡大学的研究人员随后于2015年10月发表的研究成果表明，抗氧化剂会使皮肤癌中最危险的一种——恶性黑色素瘤的转移速率增加两倍。早期肿瘤本身并不危险，通常可以治愈；但是，抗氧化剂会增加肿瘤细胞的迁移能力。这是更严重的问题，因为癌细胞转移是导致恶性黑色素瘤患者死亡的原因。在一些临床试验研究中，有研究人员发现，接受抗氧化物处理的病人死亡得更快。因此，他们不得不终止了研究。
2016年2月，香港大学医学院的研究人员在《美国国家科学院院刊》上报告了他们的研究成果：动物实验发现，抗氧化物会刺激肝癌细胞生长，甚至可能会刺激其他类别的癌细胞的发展。因此，他们建议肝癌患者应避免服用高剂量的抗氧化物补充剂，如维生素A、C或E。
1962年诺贝尔生理学或医学奖得主、DNA双螺旋结构发现者之一、美国科学家詹姆斯·沃森，曾任世界著名的美国冷泉港实验室主任近40年。
他也认为，抗氧化剂不但无助于预防癌症，甚至可能引发癌症。2013年1月，詹姆斯·沃森在英国皇家学会出版的《开放生物学》上发表文章指出，时下流行的超级防癌食物，如蓝莓、花椰菜等，都无法预防癌症，甚至会增加致癌风险，抗氧化剂“引起的癌症可能多于预防的种类”。他认为，自由基可能是预防与治疗癌症的关键，它不仅使生病细胞获得控制，也使癌症药物与放射治疗有效，如果将它们从人体内去除，反而可能带来反效果。
这一切，似乎也在证明自由基的作用和清白。曾经被人们视为废物乃至毒物的一氧化氮，如今就跨入“好小子”行列，成为“明星分子”“健康信使”，风靡世界的“伟哥”就是它的杰作。自由基也能像一氧化氮那样，从“坏小子”摇身一变成为“好小子”吗？仅凭上述研究成果恐怕还难以服众，仍需后续研究进一步证实。或许，只说自由基是“坏小子”或“好小子”都不全面，它们很可能是二者的统一体。
但不管怎样，自由基都值得追求健康和长寿的人们去关注。