能量货币的演化与生物物理经济学：从生命起源电化学到现代数字货币

本综述创新性地提出了一个跨越生物、社会与经济系统的统一能量货币（Energy Currency）演化理论，从原始电化学反应中的电子（e?）、质子（H?）、三磷酸腺苷（ATP）等生物能量载体，到现代以电力为核心的社会能量分配系统，直至与信息流融合的加密货币。文章深刻揭示了电荷（Charge）作为能量与信息通用媒介的核心作用，为理解生命起源（Origin of Life）、生物能量学（Bioenergetics）及数字经济提供了全新的生物物理经济学（Biophysical Economics）视角。

　　

Theoretical framework and methodology

理论框架与方法论

有句名言说：“生命不是一个名词，而是一个动词。”生物分子的稳定性在很大程度上反映了一种动态稳定性。与无生命系统相关的热力学状态不同，“所有生命系统可以被视为物质的一种动力学状态（kinetic state of matter）”（Pross, 2005）。在这方面，能量流的启动对所有生物体都至关重要。整个生物进化史都可以通过保护和增强能量流的视角来解读。

Bioenergetics and the origin of life

生物能量学与生命起源

几十年来，研究人员一直在寻找能够描绘生命起点的能量处理模型（Sharov, 2016; Pinna, 2022; Melkikh, Sutormina, 2019; Brabender, et al., 2024）。其中一个模型，即辅酶世界模型（coenzyme world model），认为最早的生命形式是基于辅酶样分子，而非像RNA或DNA这样的复杂核酸（Sharov, 2016）。这些分子凭借其催化功能，可能支撑了原始的代谢和可进化的自我复制。在众多候选者中，乙酰磷酸（Acetyl phosphate, AcP）因其在能量代谢中的核心作用及其在原始地球条件下可能的前生物合成途径而备受关注。

Life as a flow of charged particles

生命：带电粒子的流动

最基本、进化上更早期的自养生物（autotrophic organisms）（Sch?nheit, et al., 2016），利用各种能源进行代谢并将（固定）大气中的二氧化碳转化为有机分子。这些包括：光养生物（phototrophs），它们利用光子的能量（光能自养）；化能无机自养生物（chemolithoautotrophs），它们利用矿物质作为燃料，通过氧化无机键来提取能量（化能无机自养）；化能有机营养生物（chemoorganoheterotrophs），它们通过氧化还原性有机化合物来获取能量。无论最初的能源是什么，能量最终通常被转化为跨膜的离子梯度（尤其是H?或Na?），这种梯度本质上是一种电势差或质子动力（proton motive force, PMF）。这种“生物电”然后被用来驱动关键的细胞过程，最著名的就是通过ATP合酶（ATP synthase）合成通用的能量货币——三磷酸腺苷（ATP）。因此，生命可以被概念化为一股受控的带电粒子流，细胞膜则充当了维持电荷分离（即能量储存）的电容器的角色。

From energy to money. Major energy transactions in evolution

从能量到货币：进化中的主要能量交易

“万物皆与火交换，火与万物交换，如同货物与黄金交换，黄金与货物交换。”——赫拉克利特

这一部分探讨了能量货币概念如何从生物系统扩展到人类社会。正如电子（e?）和质子（H?）在细胞中充当可交换的能量单位一样，人类社会也开发出了自己的“能量货币”系统。最初，这体现为以实物能源（如粮食、煤炭）为基础的易货贸易和商品货币。随着技术的发展，电力（electricity）脱颖而出，成为最通用、可传输的“自然货币”，因为它可以高效地转换为其他形式的能量（机械能、热能、光能等）。最终，金钱（money）本身被理论化为一种“虚拟能量”（virtual energy），代表着对社会可用能源（尤其是电力）的索取权。这一进化过程在数字货币（尤其是像比特币这样的加密货币）中达到了顶峰，其中货币的创造（“挖矿”）和交易验证直接且明显地依赖于巨大的电能消耗，从而将能量、货币和信息流紧密地融合在一起。

Conclusion

结论

本研究揭示了电力（electricity）作为能量货币和信息载体在生物和社会系统中的根本价值。在自然界中，“电荷”表现为离子梯度（例如，ATP合成中的H?；神经元中的Na?/K?），而在现代技术中，它表现为流动的电子（电流）。两个系统都利用电荷分离来存储和传输能量。在社会系统中，电荷运动被利用为电力（电子流），而生物学则利用跨膜的离子流。这种趋同进化突显了电作为宇宙通用“货币”的地位。