现实中无法解决的困惑，就到哲学里去寻找答案。——黑格尔
1937年，克雷布斯发现柠檬酸循环，它是三大营养素（糖类、脂类和蛋白质）的最终代谢通路，同时也是它们相互转化的枢纽。该循环不仅为细胞提供能量，还为其它合成代谢提供小分子前体，如谷氨酸和天冬氨酸的合成。1941年，李普曼在《磷酸键能在代谢中的产生和利用》一文中总结生物能学研究成果，阐明ATP（三磷酸腺苷）是细胞能量媒介分子。
有氧呼吸的糖酵解途径和柠檬酸循环都对ATP的产生有贡献。糖酵解途径发生在细胞质中，1分子葡萄糖产生2分子丙酮酸、2分子NADH和2分子ATP。柠檬酸循环发生在线粒体中，可以看作1分子葡萄糖继续产生2分子ATP、6分子NADH和2分子FADH2。
健客：NADH和FADH2是什么？
云飞：NADH是还原型烟酰胺腺嘌呤二核苷酸，FADH2是还原型黄素腺嘌呤二核苷酸，它们都是递氢体，后面慢慢聊。
1943年，物理学家薛定谔在都柏林圣三一学院和剑桥大学三一学院发表的生物学系列演讲，反响热烈。
健客：在《细菌传》中提到过这件事，以及《生命是什么》一书。
云飞：嗯，薛定谔是个传奇人物。早年科学不得志，中年创建波动力学，晚年致力于哲学。他风流成性，1925年圣诞节与人私奔，期间想出薛定谔方程，因为爱情，量子力学随时可以疯狂。他和爱因斯坦一起致力于大统一理论，最后都以失败告终。1927-1933年，薛定谔接替量子力学重要创始人之一普朗克担任柏林大学物理系主任。1933年，因纳粹迫害犹太人，薛定谔主动辞职离开德国移居英国，在马格达伦学院担任访问学者；同年，与狄拉克共同获得诺贝尔物理学奖。
健客：薛定谔是犹太人吗？
云飞：他不是犹太人，但是反对纳粹的做法，遭受不少迫害。1939年，薛定谔在都柏林高级研究所理论物理学研究组工作。二十世纪三十年代末到四十年代，薛定谔的兴趣从纯粹的物理学，转向了对生命与心灵问题的思索。为此，他进行了两场跨界演讲，在都柏林圣三一学院的系列演讲——“生命是什么”，以及在英国剑桥大学三一学院的演讲——“心灵与物质”，阐述了对于生命本质的基本看法,并提出一些新的概念，很有独创性、启发性和前瞻性。
薛定谔提出生命以负熵为生。他说：“正是通过避免快速地衰退到死寂的平衡状态，有机体才能显得如此高深莫测，以至于自人类最早的思想出现以来，便有人宣称存在某种特殊的非物理性或超自然的力量（活力）在操纵着有机体。如今，一些地方仍然流传着这类说法。”
健客：活力说嘛，在《细菌传》中讲过。
云飞：嗯，巴斯德用实验证明生命只来自生命，没有所谓的活力。
薛定谔自问自答。生命有机体是如何避免衰退的呢？回答显然是：通过吃、喝、呼吸和（对植物而言）同化。专业术语叫做新陈代谢。相应的希腊词汇的意思是变化或交换。交换什么呢？它原本所隐含的意思无疑是指物质的交换。物质交换居然是最本质的事情，这很奇怪。同种元素的所有原子不都是一样的么，比如氮原子、氧原子和硫原子等，交换一下又有什么好处呢？过去相当长的一段时间里，我们被告知人类依靠摄入能量来生存，所以对这个问题早已失去好奇心。在某个非常先进的国家（我不记得是德国还是美国或者两者都是），餐馆的菜单上不仅有每一道菜的价格，还标明了其含有的能量。不必多说，这也一样是十分奇怪的。对于一个成年的有机体来说，能量含量和物质含量一样是固定不变的。因为任何一定量的卡路里和另外一定量的卡路里无疑是等值的，所以我们看不到纯粹的交换有什么意义。
那么，食物当中所含的、令我们免于死亡的那个珍贵的东西到底是什么呢？这很好回答。每一个过程、事件、发生着的事，随便怎么叫，总之就是在大自然中发生的一切，都意味着它所在的那部分世界的熵在增加。因而，一个生命有机体在不断地增加着它的熵——或者也可以说产生正熵——进而走向最大熵的危险状态，也就是死亡。它只能通过不断地从环境中获取负熵来避免这种状态并维持生存。我们马上就会看到，负熵其实是非常正面的东西。有机体赖以生存的东西就是负熵。或者换一种不那么矛盾的说法，新陈代谢在本质上就是有机体成功地去除所有因存活而不可避免地产生的熵。
健客：负熵啊，好像任正非也提过。
云飞：熵最初是根据热力学第二定律引出的一个反映自发过程不可逆性的物质状态参量。热力学第二定律是根据大量观察结果总结出来的规律：在孤立系统中，体系与环境没有能量交换，体系总是自发地向混乱度增大的方向变化，总使整个系统的熵值增大，此即熵增原理。任正非将其引入企业治理，将对人性的洞察以及哲学思考融会贯通，通过外部力量积累势能，激发正能量，推动企业持续繁荣。任正非和薛定谔的哲学思考有共通之处——生命的复杂性是由简单的物理学和化学规律所创造的，这些规律不仅使用于自然界，也使用于人类社会。
还是在1943年，米切尔获得剑桥大学理学士学位。不知他是否听了薛定谔的演讲或看了《生命是什么》一书，日后，由他提出的生物学统一理论揭示的正是细胞如何运用物理学和化学基本规律制造能量货币。也不知薛定谔如何看待细胞制造能量货币这件事，是不是他所说的从环境中获取负熵。总之，这两件事冥冥中似乎存在某种联系。
健客：什么是生物学统一理论？
云飞：生物学统一理论要涵盖从物质基础到生命活动的多个层面，强调了生物体内部各部分之间的相互作用和依赖关系，以及生物与环境之间的相互作用，共同构成了生物学的基本框架和理解生命现象的基础。
健客：天啊，什么理论才称得上生物学统一理论？
云飞：进化论是迄今最大的生物学统一理论，那是十九世纪达尔文提出的。堪称二十世纪最伟大的生物学统一理论注定要落在米切尔的肩上，碰巧他们都是英国人。
二十世纪生物能学的中心问题就是细胞能量代谢的化学本质。或者说有氧呼吸作用的化学本质和细节。直觉的方向感，引导着生物学家们从两个方向出发，向中央逼近这个课题，就像从河的两岸建造一座大桥。到了五十年代，大桥好像即将合龙，取得如下成果：
有氧呼吸的本质和有氧燃烧并无不同，都是氧化还原反应。有氧呼吸的氧化剂是氧气，还原剂姑且简化为葡萄糖。不像自然界肆意燃烧的野火，有氧呼吸在细胞中是一步步精确控制的。而且涉及一系列复杂的生物催化剂。有氧呼吸的场所是细胞中的线粒体。线粒体内膜上镶嵌着一系列的微型催化工厂：细胞色素酶蛋白质综合体。一个个电子从葡萄糖上剥离，中间产物分子逐步传递，同时释放化学势能，而氧得到这些电子并结合葡萄糖中的氢，生成水。
细胞中通用的能量货币是ATP。它是一种高能形式的分子。对应的低能形式是ADP。所有耗能的生命活动都在消耗ATP，把它们转变为ADP（以及失去一个磷酸基团：Pi），并利用转变放出的能量。因此，有氧呼吸的作用就是这些活动的逆过程：制造能量，用来把低能的ADP转变为高能的ATP。制造ATP的场所是ATP酶，另一种镶嵌在线粒体内膜上的蛋白质综合体。这些微型催化工厂消耗ADP，释放出ATP。而且，在某些情况下，这些工厂也能倒着干，即消耗ATP制造ADP。
以上的成果分成两组。因为中间还缺乏一个步骤，细胞色素酶和ATP酶是不同的蛋白质综合体，它们在线粒体内膜上的分布，物理上是互相隔绝的。而所谓化学反应，在分子层面上100%需要物理接触。
健客：那么，能量是如何从细胞色素酶传送到ATP酶上的呢？
云飞：这是一个关键问题，你的直觉是什么？
健客：别问我啊！
云飞：哈哈，我们继续。
当时，生物化学界热衷于寻找媒介分子X，它应该从细胞色素酶工厂的氧化还原反应中产生，在ATP酶工厂中消耗。然而，找了20年，提出的候选分子不下十几种，一个个都被实验否定了。不仅大桥没合龙，而且在寻找过程中，让人不安的问题一个个冒出来。已知ATP和ADP是能量通用货币的正负两种形式。在物理学和化学上，高能状态不稳定是常识，所谓“水往低处流”。如果把ATP放在生物体外的溶液中，它们就会很自然地迅速转化成ADP，并释放热能。然而在生物细胞中，ATP和ADP的比例匪夷所思，ATP占了90%以上。这种全局的高能状态，需要持续的能量供应来维持。细胞中有氧呼吸的强度（用葡萄糖和氧的消耗速度来测量）变化很大，有时候相当衰弱。然而不管有氧呼吸的强度怎样，ATP的比例都维持在稳定的高位。这就像一块巨石悬在墙头，不管你撑不撑着，它偏不掉下来。另外，ATP的产出和葡萄糖的消耗，在实际测量中居然配不平。
健客：不可能吧，中学学过，化学反应方程式严格遵守质量守恒定律。
云飞：实际测量表明，一分子的葡萄糖被完全氧化，产生28-38个ATP分子，之间任何数字都有可能，大多数时候接近下限。
健客：什么叫28-38，配平要的是确定的数值。
云飞：测量实验反反复复地做，结果一直都是那样。
利用释放能量的化学反应来驱动需要能量的反应，称为“偶联”反应。利用氧化释放能量驱动ADP磷酸化生成ATP，即氧化磷酸化就是“偶联”反应（先忽略前面提到的配不平问题）。一些特殊的化学物质，可能扰乱偶联的稳定，叫“解偶联剂”。有氧呼吸的解偶联剂普遍存在，在有些物质参与时，氧化过程正常进行，ATP生成却停顿。
健客：是不是就像资金在金融体系内空转，虽然货币政策持续宽松，但是股市、楼市、商品市场的价格都没上涨，像股市、楼市甚至还出现下跌的行情。
云飞：哈哈，悟性很高嘛。
在化学上，这是可以接受的。因为解偶联剂总有一种化学性质，能够扰乱连续反应链中的一个环节（比如说，如果有媒介分子X，某种解偶联剂倾向于和X结合，就像上回提到的琥珀酸脱氢酶的竞争性抑制剂丙二酸。）但是现在的问题在于，实验证明解偶联剂，如水杨酸（阿司匹林）、白喉霉素、摇头丸，它们的化学组成和化学性质五花八门，简直找不到一个共同点。在寻找X失败的过程中，解偶联剂成为唯一的线索？然而现实是，解偶联剂发现得越多，就越找不到共同点。真应了量子力学中那句话，“如果你还没有彻底被搞昏，只能证明你不懂这个领域”。在五十年代末，对有氧呼吸的研究和X的身份之谜，就完全是这样的情景。越是研究得深，理论和现实就越自相矛盾。每位前沿研究者都不知道到底是哪里出了问题。乐观已经被混乱取代。
健客：难道地球文明被“锁死”？
云飞：科幻小说看多了吧。现实中无法解决的困惑，就到哲学里去寻找答案。很多大科学家晚年都是这样，包括薛定谔。
“重整山河待后生”，化学渗透假说横空出世。
欲知后事如何，且听下回分解。
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