現實中無法解決的困惑，就到哲學裏去尋找答案。——黑格爾
1937年，克雷布斯發現檸檬酸迴圈，它是三大營養素（糖類、脂類和蛋白質）的最終代謝通路，同時也是它們相互轉化的樞紐。該迴圈不僅為細胞提供能量，還為其他合成代謝提供小分子前體，如谷氨酸和天冬氨酸的合成。1941年，李普曼在《磷酸鍵能在代謝中的産生和利用》一文中總結生物能學研究成果，闡明ATP（三磷酸腺苷）是細胞能量媒介分子。
有氧呼吸的糖酵解途徑和檸檬酸迴圈都對ATP的産生有貢獻。糖酵解途徑發生在細胞質中，1分子葡萄糖産生2分子丙酮酸、2分子NADH和2分子ATP。檸檬酸迴圈發生線上粒體中，可以看作1分子葡萄糖繼續産生2分子ATP、6分子NADH和2分子FADH2。
健客：NADH和FADH2是什麼？
雲飛：NADH是還原型煙酰胺腺嘌呤二核苷酸，FADH2是還原型黃素腺嘌呤二核苷酸，它們都是遞氫體，後面慢慢聊。
1943年，物理學家薛定諤在都柏林聖三一學院和康橋大學三一學院發表的生物學系列演講，反響熱烈。
健客：在《細菌傳》中提到過這件事，以及《生命是什麼》一書。
雲飛：嗯，薛定諤是個傳奇人物。早年科學不得志，中年創建波動力學，晚年致力於哲學。他風流成性，1925年耶誕節與人私奔，期間想出薛定諤方程，因為愛情，量子力學隨時可以瘋狂。他和愛因斯坦一起致力於大統一理論，最後都以失敗告終。1927-1933年，薛定諤接替量子力學重要創始人之一普朗克擔任柏林大學物理系主任。1933年，因納粹迫害猶太人，薛定諤主動辭職離開德國移居英國，在馬格達倫學院擔任訪問學者；同年，與狄拉克共同獲得諾貝爾物理學獎。
健客：薛定諤是猶太人嗎？
雲飛：他不是猶太人，但是反對納粹的做法，遭受不少迫害。1939年，薛定諤在都柏林高級研究所理論物理學研究組工作。二十世紀三十年代末到四十年代，薛定諤的興趣從純粹的物理學，轉向了對生命與心靈問題的思索。為此，他進行了兩場跨界演講，在都柏林聖三一學院的系列演講——“生命是什麼”，以及在英國康橋大學三一學院的演講——“心靈與物質”，闡述了對於生命本質的基本看法,並提出一些新的概念，很有獨創性、啟發性和前瞻性。
薛定諤提出生命以負熵為生。他説：“正是通過避免快速地衰退到死寂的平衡狀態，有機體才能顯得如此高深莫測，以至於自人類最早的思想出現以來，便有人宣稱存在某種特殊的非物理性或超自然的力量（活力）在操縱著有機體。如今，一些地方仍然流傳著這類説法。”
健客：活力説嘛，在《細菌傳》中講過。
雲飛：嗯，巴斯德用實驗證明生命只來自生命，沒有所謂的活力。
薛定諤自問自答。生命有機體是如何避免衰退的呢？回答顯然是：通過吃、喝、呼吸和（對植物而言）同化。專業術語叫做新陳代謝。相應的希臘詞彙的意思是變化或交換。交換什麼呢？它原本所隱含的意思無疑是指物質的交換。物質交換居然是最本質的事情，這很奇怪。同種元素的所有原子不都是一樣的麼，比如氮原子、氧原子和硫原子等，交換一下又有什麼好處呢？過去相當長的一段時間裏，我們被告知人類依靠攝入能量來生存，所以對這個問題早已失去好奇心。在某個非常先進的國家（我不記得是德國還是美國或者兩者都是），餐館的功能表上不僅有每一道菜的價格，還標明瞭其含有的能量。不必多説，這也一樣是十分奇怪的。對於一個成年的有機體來説，能量含量和物質含量一樣是固定不變的。因為任何一定量的卡路裏和另外一定量的卡路裏無疑是等值的，所以我們看不到純粹的交換有什麼意義。
那麼，食物當中所含的、令我們免於死亡的那個珍貴的東西到底是什麼呢？這很好回答。每一個過程、事件、發生著的事，隨便怎麼叫，總之就是在大自然中發生的一切，都意味著它所在的那部分世界的熵在增加。因而，一個生命有機體在不斷地增加著它的熵——或者也可以説産生正熵——進而走向最大熵的危險狀態，也就是死亡。它只能通過不斷地從環境中獲取負熵來避免這種狀態並維持生存。我們馬上就會看到，負熵其實是非常正面的東西。有機體賴以生存的東西就是負熵。或者換一種不那麼矛盾的説法，新陳代謝在本質上就是有機體成功地去除所有因存活而不可避免地産生的熵。
健客：負熵啊，好像任正非也提過。
雲飛：熵最初是根據熱力學第二定律引出的一個反映自發過程不可逆性的物質狀態參量。熱力學第二定律是根據大量觀察結果總結出來的規律：在孤立系統中，體系與環境沒有能量交換，體系總是自發地向混亂度增大的方向變化，總使整個系統的熵值增大，此即熵增原理。任正非將其引入企業治理，將對人性的洞察以及哲學思考融會貫通，通過外部力量積累勢能，激發正能量，推動企業持續繁榮。任正非和薛定諤的哲學思考有共通之處——生命的複雜性是由簡單的物理學和化學規律所創造的，這些規律不僅使用於自然界，也使用於人類社會。
還是在1943年，米切爾獲得康橋大學理學士學位。不知他是否聽了薛定諤的演講或看了《生命是什麼》一書，日後，由他提出的生物學統一理論揭示的正是細胞如何運用物理學和化學基本規律製造能量貨幣。也不知薛定諤如何看待細胞製造能量貨幣這件事，是不是他所説的從環境中獲取負熵。總之，這兩件事冥冥中似乎存在某種聯繫。
健客：什麼是生物學統一理論？
雲飛：生物學統一理論要涵蓋從物質基礎到生命活動的多個層面，強調了生物體內部各部分之間的相互作用和依賴關係，以及生物與環境之間的相互作用，共同構成了生物學的基本框架和理解生命現象的基礎。
健客：天啊，什麼理論才稱得上生物學統一理論？
雲飛：進化論是迄今最大的生物學統一理論，那是十九世紀達爾文提出的。堪稱二十世紀最偉大的生物學統一理論註定要落在米切爾的肩上，碰巧他們都是英國人。
二十世紀生物能學的中心問題就是細胞能量代謝的化學本質。或者説有氧呼吸作用的化學本質和細節。直覺的方向感，引導著生物學家們從兩個方向出發，向中央逼近這個課題，就像從河的兩岸建造一座大橋。到了五十年代，大橋好像即將合龍，取得如下成果：
有氧呼吸的本質和有氧燃燒並無不同，都是氧化還原反應。有氧呼吸的氧化劑是氧氣，還原劑姑且簡化為葡萄糖。不像自然界肆意燃燒的野火，有氧呼吸在細胞中是一步步精確控制的。而且涉及一系列複雜的生物催化劑。有氧呼吸的場所是細胞中的線粒體。線粒體內膜上鑲嵌著一系列的微型催化工廠：細胞色素酶蛋白質綜合體。一個個電子從葡萄糖上剝離，中間産物分子逐步傳遞，同時釋放化學勢能，而氧得到這些電子並結合葡萄糖中的氫，生成水。
細胞中通用的能量貨幣是ATP。它是一種高能形式的分子。對應的低能形式是ADP。所有耗能的生命活動都在消耗ATP，把它們轉變為ADP（以及失去一個磷酸基團：Pi），並利用轉變放出的能量。因此，有氧呼吸的作用就是這些活動的逆過程：製造能量，用來把低能的ADP轉變為高能的ATP。製造ATP的場所是ATP酶，另一種鑲嵌線上粒體內膜上的蛋白質綜合體。這些微型催化工廠消耗ADP，釋放出ATP。而且，在某些情況下，這些工廠也能倒著幹，即消耗ATP製造ADP。
以上的成果分成兩組。因為中間還缺乏一個步驟，細胞色素酶和ATP酶是不同的蛋白質綜合體，它們線上粒體內膜上的分佈，物理上是互相隔絕的。而所謂化學反應，在分子層面上100%需要物理接觸。
健客：那麼，能量是如何從細胞色素酶傳送到ATP酶上的呢？
雲飛：這是一個關鍵問題，你的直覺是什麼？
健客：別問我啊！
雲飛：哈哈，我們繼續。
當時，生物化學界熱衷於尋找媒介分子X，它應該從細胞色素酶工廠的氧化還原反應中産生，在ATP酶工廠中消耗。然而，找了20年，提出的候選分子不下十幾種，一個個都被實驗否定了。不僅大橋沒合龍，而且在尋找過程中，讓人不安的問題一個個冒出來。已知ATP和ADP是能量通用貨幣的正負兩種形式。在物理學和化學上，高能狀態不穩定是常識，所謂“水往低處流”。如果把ATP放在生物體外的溶液中，它們就會很自然地迅速轉化成ADP，並釋放熱能。然而在生物細胞中，ATP和ADP的比例匪夷所思，ATP佔了90%以上。這種全局的高能狀態，需要持續的能量供應來維持。細胞中有氧呼吸的強度（用葡萄糖和氧的消耗速度來測量）變化很大，有時候相當衰弱。然而不管有氧呼吸的強度怎樣，ATP的比例都維持在穩定的高位。這就像一塊巨石懸在墻頭，不管你撐不撐著，它偏不掉下來。另外，ATP的産出和葡萄糖的消耗，在實際測量中居然配不平。
健客：不可能吧，中學學過，化學反應方程式嚴格遵守品質守恒定律。
雲飛：實際測量表明，一分子的葡萄糖被完全氧化，産生28-38個ATP分子，之間任何數字都有可能，大多數時候接近下限。
健客：什麼叫28-38，配平要的是確定的數值。
雲飛：測量實驗反反覆復地做，結果一直都是那樣。
利用釋放能量的化學反應來驅動需要能量的反應，稱為“偶聯”反應。利用氧化釋放能量驅動ADP磷酸化生成ATP，即氧化磷酸化就是“偶聯”反應（先忽略前面提到的配不平問題）。一些特殊的化學物質，可能擾亂偶聯的穩定，叫“解偶聯劑”。有氧呼吸的解偶聯劑普遍存在，在有些物質參與時，氧化過程正常進行，ATP生成卻停頓。
健客：是不是就像資金在金融體系內空轉，雖然貨幣政策持續寬鬆，但是股市、樓市、商品市場的價格都沒上漲，像股市、樓市甚至還出現下跌的行情。
雲飛：哈哈，悟性很高嘛。
在化學上，這是可以接受的。因為解偶聯劑總有一種化學性質，能夠擾亂連續反應鏈中的一個環節（比如説，如果有媒介分子X，某種解偶聯劑傾向於和X結合，就像上回提到的琥珀酸脫氫酶的競爭性抑製劑丙二酸。）但是現在的問題在於，實驗證明解偶聯劑，如水楊酸（阿司匹林）、白喉黴素、搖頭丸，它們的化學組成和化學性質五花八門，簡直找不到一個共同點。在尋找X失敗的過程中，解偶聯劑成為唯一的線索？然而現實是，解偶聯劑發現得越多，就越找不到共同點。真應了量子力學中那句話，“如果你還沒有徹底被搞昏，只能證明你不懂這個領域”。在五十年代末，對有氧呼吸的研究和X的身份之謎，就完全是這樣的情景。越是研究得深，理論和現實就越自相矛盾。每位前沿研究者都不知道到底是哪出了問題。樂觀已經被混亂取代。
健客：難道地球文明被“鎖死”？
雲飛：科幻小説看多了吧。現實中無法解決的困惑，就到哲學裏去尋找答案。很多大科學家晚年都是這樣，包括薛定諤。
“重整山河待後生”，化學滲透假説橫空出世。
欲知後事如何，且聽下回分解。
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