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无论是生物体还是非生物体,在元素水平上都是一致的。例如,无论是人体中的氧元素,还是铁矿中的氧元素,它们的原子核都有8个带正电的质子,核外都有两个电子层,K层都有2个电子,L层都有6个电子等。然而,由这些元素组成的化学物质在生物内却不断的发生变化,而且这些变化在生物内所表现出来的多样性、普遍性和高转换频率在非生物体系内是罕见的。由此推知,生物体与非生物体系统一于物理层面,分道于化学层面。这便意味着探寻分道的原因,即解析为什么有的体系中化学反应的发生是如此之多样、普遍和频繁,将有利于揭示生物的起源。自然界中,能量分布的不均衡性驱动了能流的产生,化学反应是能流的一种特殊呈现形式,“物质循环系统”既是一种特殊的化学反应类型,又是生物的重要组成部分,这些再次说明,自然界中的能量分布不均衡性是生物出现根本原因。
对于一个拥有“物质循环系统”的体系而言,如果体系的能量水平高于周边环境,那么这个“物质循环系统”中的裂解反应将会被激活,在这个过程中:一部分化学能以热能的形式释放至周边环境中,一部分化学能储存至“能量可用系统”中。总之,裂解反应一方面降低了体系的总能量水平,保证了体系与周边环境之间的能量分布均衡性;另一方面使得体系自身的能量分布水平也相对更加的均衡(产物之间的能势差比反应前更低)。反之,如果体系的总能量水平低于周边环境的能量水平,那么这个“物质循环系统”中的合成反应部分将被激活,即利用从外界环境流入体系的能量以及体系中“能量可用系统”中的能量,将体系中能量相对较低的化学物质转化成能量相对较高的化学物质。在这个过程中,体系的总能量水平得以提升,同样保证了体系与周边环境之间的能量分布均衡性。由此可见,“物质循环系统”便是“能量可用系统”的“能量库”,其与所属体系之间的关系,就像油箱之于汽车,水库之于干旱地区。“物质循环系统”在体系中的价值在于维持体系与环境之间的能量均衡。为了便于与“能量可用系统”相对应,“物质循环系统”在后文中用“能量生产系统表示(图1)。
图1能量生产系统是能量可用系统功能的保障
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GMT+8, 2024-9-27 11:41
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