3.2 生命体与其能量供体和能量受体之间的信息流

3.2.1 单细胞生物与其能量供体和能量受体之间的信息流

        1975年，日本科学家在一个废水池中由发现了一种只能以尼龙作为碳源的微生物，即Flavobacterium, Sp. K172 ，也叫“尼龙菌”。这种奇异的生物是一种不能分解糖的细菌，无法享用普通细菌食用的碳水化合物，它所分泌的酶只可以消化尼龙。有意思的是，尼龙是一种在1935年才出现的人造材料，也就是说，尼龙菌是一种在1935年后才出现的生物。

    研究发现，尼龙菌的出现是因为其基因组发生了移码突变，即DNA序列中的一个单位（AGCT）出现丢失或插值，导致整个序列整体移位。 这个突变使得一个原本以糖为生的细菌转身变成了啃尼龙的怪物，并且和变异前的F质粒出现了生殖隔离。在简单的逻辑与新奇的科学发现之下，突变可以产生新的适应性的说法被证实了。

    在此，我们换个角度思考，如果没有尼龙的出现，那么尼龙菌还会出现吗？从物质的角度看，尼龙菌是从其它菌突变而来，尼龙存在与否并不影响原菌株的突变，但如果没有尼龙，那么尼龙菌就是一种没有生命力的物质而已，可能在尼龙出现之前就曾出现过，也可能在尼龙出现之后才出现，无论怎样，尼龙的出现使得环境中出现了新的能量供体，进而出现了新的能势差，也就有新的能量传递能力的需求。能流进化论认为，能量供体中的能量不仅需要释放，还需要尽快的释放，以实现其与能量受体之间能量的相对均衡，尼龙中储存的能量需要一种力量将其释放，而且该力量越强越好，而该力量的载体便是能量传递介体。尼龙菌作为一种物质体系，在尼龙没有出现时，是没有生命力的，只有遇到到尼龙并与其存在信息交流后，以尼龙菌作为能量传递介体的能流才会出现。事实上，不管尼龙菌是否存在，尼龙储存的能量都需要释放，尼龙也具有自身独特的信息。在众多物质中，尼龙菌偏偏选择尼龙作为能量供体，说明尼龙菌能够识别尼龙，或者说，尼龙菌与尼龙之间存在信息交流。同理，尼龙菌与其能量受体之间也存在信息交流。

    综上所述，非生命态物质或体系之间的能量流驱动着这些物质或体系之间信息流的产生与进化，环境对能量流和信息流的选择驱动了细胞生命体的诞生，细胞内的能量流和信息流又进一步驱动着生命体的进化。能量传递单元中各组分之间的信息流是细胞内信息流的基本单元，细胞与其能量供体和能量受体之间的信息流又是生命体与其能量供体和能量受体之间信息流的基本单元，生命体与其能量供体和能量受体之间的信息流是意识产生过程的起点。

3.2.2 植物与其能量供体和能量受体之间的信息流

​    由于植物是好氧生物，氧气在环境中的分布相对均衡，因而植物的进化主要体现在获取能量供体方面。对于植物而言，其与能量供体之间信息流的进化主要体现在以下三方面：

   （一）通过结构的外延增强信息流

    植物以叶向日，以根向地，出于对水和光的极端渴求而不断的扩展面积。为了维持自身的生命状态，植物不断的根据光的方向来进行空间定位调整，无限扩展其表面积，占领并利用它能延伸达到的空间整体以满足光合作用的需求。由此可见，植物的本性是建立在与光紧密关系基础之上的外延性。从生理层面讲，植物通过叶和根直接倚着天地生活，而这其中，光极比暗极更有力，因为光极主导了植物与其能量供体光之间的信息交流。

    扬·巴普蒂斯塔·范·海尔蒙特曾做过一个实验，他将柳树种植在一个陶土盆里，5年后发现柳树增加的重量与土壤减少的重量并不一致。后来的研究也发现，植物自身物质能量的99.8%都是通过光、空气和水而形成得到的，因而认为植物是流动性的产物。这一观点与能流进化论的观点一致，能流进化论认为，所有生物都是自然界能流的产物。对于具有光合作用的植物而言，其将特定位置的光能转化为更容易在自然界中流动的热能，促进了自然界中能量分布的相对均衡，满足自然界的需要。

    植物的外延性不止体现在自身枝叶的延伸，还体现在子代分布范围的延伸。几乎所有植物都在借用外力，尽可能的将自己的种子传播至远方，以尽可能的缓解同种个体之间因距离太近而引发的内卷（内部竞争加剧）。诗人莱纳·玛利亚·里尔克说：“树慢享着整个苍穹”。

    植物在介导光能转化为热能的同时，还将一部分光能转化为储藏在有机物中的化学能。具有化学能的物质也需要释放能量，这一自然界的需求又驱动了将化学能转化为热能的转化效率相对更高的植食动物的出现，植食动物又进一步驱动将化学能转化为热能的转化效率更高的肉食动物的出现……动物会对植物的生长状况造成影响，但从自然界的角度看，植物要比动物更先感知自然界的需求。因而，植物适应自然界的能力也该值得动物借鉴，特别是我们人类。我们应尽可能的拓展能量供体的种类，缓解内卷引发的内耗，这样才更有利于人类社会的进步和发展。植物通过外延突破了固定静止的局限，我们人类也只有通过外延才能实现更美好的未来。

    （二）通过结构的改变来增强信息流

植物在大多数人眼中的形象是安静、被动和逆来顺受。然而，大自然中却有一些植物充当着杀手、寄生虫、强盗和骗子的角色。它们越过了通过光合作用自给自足那条山脊，进入了一个崭新的异养世界。一些种类对异养生活浅尝辄止，只是作为自养生活的额外补给；一些却成为完全的异养者。

所有的肉食植物都是以叶片作为捕虫器官。按照功能，可将捕虫器官分为主动捕虫器和被动捕食器。捕蝇草的捕虫夹属于主动捕虫装置，捕虫夹中有触觉感受毛，一旦被昆虫触碰，纤毛压力通过电信号传导，在细胞内激活离子通道导致pH值发生改变，进而引发渗透压和细胞形态发生变化，最终导致整个捕虫夹的关闭。猪笼草、瓶子草等肉食植物所具有的捕虫笼属于被动捕虫器，其边缘非常光滑，当猎物来到捕虫笼边缘时，很容易失足滑入捕虫笼内，然后被底部的液体淹死。

猪笼草是一种主产于亚洲热带雨林地区的肉食植物，因捕虫笼像酒壶，又被称为雷公壶。猪笼草的捕虫笼由三部分组成：负责吸引猎物的笼盖和笼口的唇状结构；具引导性的蜡质区域；笼底部的猎物消化区域。

        人们一度认为，猪笼草对猎物没有选择性。近年来，植物学家研究发现，猪笼草不同种之间的捕虫笼形态不同，而这一差异恰恰是猪笼草获得氮素的不同策略的演化体现。其实，这个结果很容易从能流进化论的角度解析。不同区域的能量供体（食物）种类不同，其与能量受体（氧气）之间的能势差就不同，进而对猪笼草的能量传递能力的需求就不同。此外，即使不同区域的能量供体和能量受体的种类相同，但因数量分布差异，也会导致不同区域对猪笼草的能量传递能力的需求不同。只有那些能够调整自身的能量传递能力以适应新环境的物种才能在新环境中存在下去。能量传递能力的调整必然伴随着信息流的调整。我们将从以下几个例子具体分析：

        1）能流对可介导白蚁与氧气之间能量传递的猪笼草的选择。在印度尼西亚婆罗洲、西马来西亚和苏门答蜡地区白蚁比较多，为了更好的介导白蚁中的能量向氧气传递，借以平衡白蚁与氧气之间的能势差，这些地区的猪笼草在笼开口处唇下有一层密集的白色绒毛，用以吸引附近的白蚁来啃食。在这一过程中，很多白蚁就会掉入捕虫笼中，进而其能量经猪笼草释放和传递。在该实例中，猪笼草通过在笼开口处长密集的白色绒毛来提升自己与白蚁之间的信息交流，进而增强自己的能量传递能力，这一演变策略符合白蚁和氧气之间能势差对能量传递能力的需求，因而有存在的可能。

        2）能流对可介导落叶与氧气之间能量传递的猪笼草的选择。广泛分布于东南亚地区的苹果猪笼草为了更好的介导落叶与氧气之间的能量流动，其笼盖向外翻折，开口完全敞开，以利于上方树木落叶的落入。在该实例中，苹果猪笼草对捕虫笼结构的调整增强了其获取落叶的能力，也增强了其与落叶之间信息交流的几率，这种通过结构改变增强能量传递能力的策略符合落叶与氧气之间能势差对能量传递能力的需求，因而有存在的可能。

        3）能流对可介导山地树鼩排泄物与氧气之间能量传递的猪笼草的选择。产于东南亚的劳氏猪笼草、马来王猪笼草和大叶猪笼草都有凹陷的大型开口和笼盖，其捕虫笼较长，尺寸正好与山地树鼩的体形相当。当山地树鼩舔舐猪笼草笼盖内表面腺体所分泌的蜜汁时，会将排泄物排入捕虫笼中。在该实例中，这三种猪笼草对捕虫笼结构的调整增强了其获取山地树鼩排泄物的能力，也增强了其与山地树鼩排泄物之间信息交流的几率，这种通过结构改变增强能量传递能力的策略符合山地树鼩排泄物与氧气之间能势差对能量传递能力的需求，因而有存在的可能。

   （三）通过颜色、气味等来增强信息流

         很多昆虫，如膜翅目类，可以分辨黄色、蓝色和紫外线光。对于这些能量供体（猎物），一些肉食植物，如瓶子草类，有着显眼的颜色。这些颜色来自黄酮类化合物和花青素，成功模拟了花朵的颜色，可以吸引大量昆虫来访。很多肉食植物还有跟花的蜜源指示信号相仿的紫外吸收区域，昆虫可以看到这些信号并被其吸引前来。

    有些昆虫不能分辨颜色，只能分辨光的明暗程度。对于这类猎物，粘虫草等肉食植物可以靠强烈的紫外光线对比效应来吸引昆虫。位于植株底部老化枯萎的叶片形成了反射紫外光的背景，而植株上方具有腺体的生长部分则因为吸收紫外光而仿佛处于黑暗中。

    土瓶草不模仿花朵的鲜艳颜色，而是极力模仿周围环境的颜色，它们将捕虫笼埋入附近的苔藓和小型地被植物中，猎物经过时，往往察觉不到陷阱而跌入捕虫笼中。

        一些肉食植物，如猪笼草，其捕虫结构还会释放出芳香甜味类物质，会吸引一些嗅觉和味觉更为发达的昆虫前来。螺旋狸藻等捕虫装置在地下或水中的肉食植物，还会释放可溶性吸引物质来吸引猎物。

    在寄生植物和寄主植物之间，还表现有另一种不同的情况。黄独脚金是玄参科植物，寄生于甘蔗、玉米或棉花上。向日葵列当是列当科植物，寄生于向日葵、蚕豆、烟草等植物上。这些寄生植物的种子细小如尘埃，随风扩散它们并非在任何地方都可以发芽。只有在接收到寄主植物根部分泌物的信号后，才萌动、发芽；若接收不到寄主植物的这种信息，寄生植物种子在土壤中呆上10年也不丧失其发芽的能力。后来分析出这种信息物是一种具有两个内脂的萜类化合物——独脚金酚。在合适条件下，1×10^-6M的浓度就能促使50%的黄独脚金种子发芽。

   （四）通过其它生物来增强信息流

        一些肉食植物可以自己分泌消化酶，这类肉食植物被称为真肉食植物。不同的肉食植物有着不同类型的消化腺。例如，茅膏菜等具有带柄的腺体；螺旋狸藻等具有不带柄的腺体；土瓶草等的腺体却是凹入植物组织内部。然而，也有一些肉食植物不能自己分泌消化酶，需要借助细菌、真菌等微生物的分解作用完成。这类肉食植物被称为原肉食植物。在该实例中，原肉食植物借助其它生物增强了其与能量供体之间的信息流。

    能势差的多样性意味着能流的多样性，进而意味着介导能流的生命体种类的多样性和生命体与能量供体和能量受体之间信息流的多样性。我们眼中的其它生物所表现出来的出人意料，多姿多彩，千奇百态，其实是这些生物适应特定能流和信息流的常态，是能流对其能量传递介体选择的结果，特别是对能量传递介体所介导的信息流的选择。