能流矛盾论的实例解析

实例一：将希瓦氏菌接种于新鲜配制的培养基中，乙酸作为能量供体，氧气作为能量受体。初期，乙酸和氧气相对于菌体数量而言是充足的，因而需要相对较强的能量传递能力，它们对希瓦氏菌产生的选择压力迫使希瓦氏菌不得不提高其能量传递能力。对希瓦氏菌而言，由于单个个体的能量传递能力难以在短时间内得到提升，它所采取的应对措施便是通过提高增殖速率以增加群体数量，进而增强能量传递能力。事实也确实如此，特别是在对数生长期，我们会发现，它在培养管中的数量以对数的形式增长。当乙酸对希瓦氏菌的选择压力、希瓦氏菌的能量传递能力和氧气对希瓦氏菌的选择压力三者之间达到平衡后，随着乙酸含量的逐渐减少，有限的乙酸含量与菌体能量传递能力过强之间的矛盾，使得希瓦氏菌不得不降低其能量传递能力。由于外界环境中的氧气可以进入培养管内，我们可以认为培养管中的氧气浓度不变，菌体在这种情况下所采取的应对措施便是降低增殖速率及菌体活性。在乙酸逐渐消耗殆尽的过程中，菌体的活性逐渐降低，有活性的菌体的数量越来越少，直至菌体能量传递能力消失。因为在培养管中只有这一株菌，所以不会出现优势物种更换问题。

    顺铂是一种可以抑制细胞分裂的物质。研究人员发现（Patil等，2013），当在能量供体和能量受体均充足的培养环境中添加顺铂后，希瓦氏菌的细胞变长，单个菌体的代谢能力相比于正常菌体增加了近五倍，表明希瓦氏菌在增殖受到抑制时，还能够通过提高单个菌体的能量传递能力以应对培养环境中能量供体和能量受体对其产生的选择压力。

实例二：将混合菌液接种于乙酸作为能量供体、电极作为能量受体的电化学系统中。混合菌液中，有的不能以乙酸作为能量供体，有的则不能以电极作为能量受体。在培养初期，既能以乙酸作为能量供体，又能以电极作为能量受体的菌种（如地杆菌）的能量传递能力适合当前环境对能量传递能力的需求，因而这类菌种逐渐成为混合菌液中的优势菌种。随着乙酸的消耗，乙酸逐渐成为优势菌种增殖的限制因素。当乙酸消耗殆尽时，优势菌种的活性逐渐降低，最终死亡。

实例三：已知硫还原地杆菌和希瓦氏菌都可以以乙酸作为能量供体，以柠檬酸铁或电极作为能量受体。有研究表明，当能量受体是柠檬酸铁时，希瓦氏菌的增殖速度更快，而以电极作为能量受体时，硫还原地杆菌的增殖速度更快（Dolch等，2014），表明希瓦氏菌的能量传递能力更适合介导乙酸与柠檬酸铁之间的能量传递，而硫还原地杆菌的能量传递能力则更适合介导乙酸与电极之间的能量传递。

能流矛盾的意义

    通过上述三个实例可以发现，能流矛盾论的意义在于，通过解析生命体的能量供体和能量受体，及其与生命体组成的能量传递单元在达到能量流动平衡时的条件，就可以通过监测环境中能量供体和能量受体的变化，揭示或预测生命体在环境中的演变方向、演变方式、演变缘由及与其它种类生命体之间的关系。此外，通过解析生命体调整其能量传递能力的方式，也可以预测该物种随环境中能量供体和能量受体丰度的变化而呈现的变化趋势。

    基于能量供体、能量受体及生命体的能量传递能力在历史长河中的演变，及三者之间的矛盾关系，构建一个三维坐标系（X轴：能量供体；Y轴：能量受体；Z轴：生命体）。通过这个坐标系，也可以预测或揭示生命体的进化方向及物种之间的相互作用。在这个坐标系中，两个物种的位置越近，说明它们对应的能量供体和能量受体共享率越高，它们之间对能量供体和能量受体的竞争也就越强烈。如图1它们分别与物种3之间的竞争更加激烈。

图1 基于能量供体、能量受体和生命体的演变方向和能流矛盾论构建的坐标系

（https://mp.weixin.qq.com/s?__biz=Mzg2ODYxMzc3Nw==&mid=2247484136&idx=1&sn=0baef6d5ac60dfe20ecaefc83db07b08&chksm=cea8e916f9df6000a9feeaabf45cfc50586f70d87b9a6145f1b02427ef37c32551c872fd917a&token=1255822185&lang=zh_CN#rd）