李后强︱中国发酵食物可能孕育诺贝尔奖兼论“微生物社会行为学”

中国发酵食物可能孕育着诺贝尔奖——兼论“微生物社会行为学”

做者：李后强

〔摘要〕微看、渺看世界的行为与巨看、宏看世界的常识可能相差甚远，遵照的法例和法例也许完全差别，“波粒二象性”“波弦”“量子纠缠”等概念已经超越人们的通俗认知。微生物世界比人类世界更丰富多彩，个别之间也有“通信联络”，还有“连合协做”“互助利他”等社会行为，与人类可能是实正的“平行世界”。微生物在纳米微米素材造造中有特殊利用，在发酵食物消费中更有重要价值。微生物发酵系统是复杂系统，各要素之间具有非线性耦协感化，无法切确求解，可能呈现分形、混沌、孤波、突变、自组织等现象，由此能够构建“微生物社会行为学”，那方面的严重打破将孕育新的诺贝尔奖。中国白酒是发酵食物，与地道的酒精（乙醇）完全差别，富含数百种益生有机物，内部存在协同性、适应性、约束性、序参量，适量饮酒对非过敏人体纷歧定有害。微生物世界的将来摸索，假设借助系统哲学思惟则会走得更远更高。

〔关键词〕发酵食物；微生物社会；非线性；复杂系统哲学

假设把世界分为宇看、巨看、宏看、微看、渺看，那么宇宙就是宇看、太阳系就是巨看、地球就是宏看、微生物就是微看、原子以下可称渺看。上述五个层面有共性，更多是个性，适用的法例和法例也差别很大。微生物世界因为涉及生命活体，是最为复杂的非线性系统，有本身特殊的行为特征和内在法例，研究极为困难，问题极为艰深，绝大部门属于未知范畴，为此我们提出了“微生物社会行为学”。由微生物造造出来的发酵食物，化学成分极为多元复杂，内部联系关系极为深邃，在“自组织”和“协同耦合”驱动下闪现无限奇异现象，某些行为已经超越如今人们的认知范畴，引起了哲学家以至宗教学者的兴致，可能孕育着诺贝尔奖级严重功效的降生。

一、关于微生物引发的社会学根究

微生物是肉眼看不见或者必需用显微镜才气看到的细小生物的总称，有细菌、病毒、实菌、放线菌、收原体、衣原体、螺旋体、立克次氏体等8大类，它们都有“生命”〔1〕。有些微生物是由核酸和卵白量等少数几种成分构成的“非细胞生物”。实菌类的香菇、蘑菇、灵芝等是“长大了”的微生物，肉眼可见。微生物具有体积小、面积大，吸收快、转化快，繁育快、变异大，品种多、散布广等特征，它们适应性强、生长兴旺。微生物普遍利用于食物、医药、农业、环保等范畴，此中细菌、酵母菌、霉菌、放线菌等与人类日常生活关系十分密切。只要有充沛的碳源氮源、适宜的氧含量和适宜的情况温度、接种量和酸碱度（pH值），微生物就能生长和繁育。

天然微生物比宏看生物品种更多，目前已经发现数百万种，其行为十分复杂。人类目前还无法深进微生物世界内部看察和研究它们的详细癖好、行为途径、协做战术、特殊身手，只晓得它们繁育才能很强很快。2019岁尾起头横行全球的新冠病毒也是微生物，是一种新发现的病毒，那种病毒传染性十分强，可以引发肺炎，并且欠好治愈，关于那种病毒如今还没有特效药物，只能加强预防。科学家们已经看察到了一些微生物之间的社会性、组织性、对于外敌、适应情况等特征，但良多细节还不清晰。微生物系统可能是一个比人类更丰富更复杂的世界，以至实恰是与人类现实的“平行世界”。

微生物没有雌雄之分，其繁育体例独具特色。细菌是靠本身“一分为二分”来繁衍后代，从数学看，那是典型的分形（fractal）特征〔2〕。因为经常受情况、食物等前提的限造，现实上不成能实现呈几何级数的分形繁衍〔3〕，那也让动动物看尘莫及。微生物繁育还有出芽繁育、分生胞子繁育、子囊胞子繁育、胞子囊胞子繁育等体例。丝状微生物包罗放线菌、霉菌等，它们的菌丝断裂的片段也能构成新的菌体，菌丝也可构成各类无性胞子，并能萌生成新个别。更有趣的是，有些实核微生物能以有性生殖的体例停止繁育。

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微生物除了繁育很快外，还有十分别致的社会性，那是微生物在群居时的行为。社交性是微生物具有的重要特征，包罗协做、中立、敌对等复杂行为，由此促进分工协做和加强免疫力〔4〕。社交也有消极表示，如抵触、胁迫和侵略。研究微生物的社会行为，关于显示个别与种群的关系、确定某些微生物的进化特征和研究潜在病因都有重要意义。

过往很长一段时间以来，人们对微生物世界的“通信联络”知之甚少，不断把微生物视为“聋哑者”，与四周的伙伴没有沟通交换。近几十年来，科学家发现微生物也能借助特定的“信号分子”构建复杂的通信收集，与它们的邻人停止多种联络，并成立密切关系。程珂珂（2022）以生动有趣的文字介绍了那方面的研究停顿并指出，微生物借助精巧复杂的交换系统，在“感知四周的信号、翻译所识此外信息、对外来信号做出回应”的过程中，具有“听—想—做”的特征，能快速感应四周情况改变，并与邻人停止分工协做、资本共享、协同进化，进而进步在情况中的适应才能〔5〕。研究发现，微生物通信交换能够在同种、异种以至其他生物有机个别之间停止，因而交换所用的语言也各不不异，包罗信息素、小分子、化学信号以及物理接触等，那些语言担任着种内、种间和跨界交换的功用，决定着微生物与相邻生物之间的关系，可能是一小我类还没有熟悉到的“微生物元宇宙”〔6〕。

图1 微生物之间的“听—想—做”

图2 异种微生物之间的信息 交换

研究表白，微生物同伴之间的信息交换能够通过火泌某些小分子来停止，当细胞四周的“信号小分子”浓度到达某个阈值后就能调剂本身种群密度，激活下流功用基因的表达，表示出生物膜构成、抗生素产生以及生物发光、毒性表达等详细行为〔7〕。那类信号是微生物经常利用的语言称其为“群体感应”（quorum sensing，QS）〔8〕。差别的微生物之间的交换还能够利用“民族语言”或者“土著方言”，好比革兰氏阴性菌常操纵的信号分子是长链脂肪酸、N—酰基高丝氨酸内酯（AHLs）、脂肪酸甲酯等。细菌在种内和种间交换时常用扩散信号因子（DSF），实菌的QS信号分子次要是醇类化合物，吲哚常被用做种内、种间及跨界交换的信息素。除QS信号外，微生物之间交换还有其他某些“土语”，好比“群体猝灭信号”（quorum quenching，QQ）〔9-10〕。抗生素在“亚按捺浓度”下也能够充任种间信号分子。除了那种有间隔地信号传递外，微生物还能以细胞间的间接物理接触来传递信息，好比细菌就由细胞之间的某些“胞间纳米管”（intercellular nanotubes）来为种内和种间的物量交换搭建交换收集。原核和实核细胞可以排泄“胞外囊泡”（extracellular vesicles，EVs）将信息物量输送到宿主细胞。微生物为了获得长久保存，要应对复杂多变的恶劣情况，必需通过信息交换将单个细胞的功用与整个群体的开展同一起来，构成“连合力量”。通过频繁的信号交换，微生物能够更好地划分生态位、停止资本分配，实现有限营养的有效操纵和群体的久远开展。同时，微生物通过信息交换可以构成生物膜，获得多种抗拒外界挑战的保存优势，驱动本身与宿主间的协同进化，从而整体提拔保存繁育才能。信号交换为微生物带来了保存优势的同时，也为疾病治疗、农业病害防治等供给了新时机。

孙静等（2009）在对微生物个别之间的协做现象和社会微生物学等文献综述中指出，绝大大都微生物在天然前提下是以生物膜的形式保存，表示出许多以前只要在复杂的高档生物中才气看到的社会行为，好比“互惠共生”“互助利他”等〔11〕。微生物种群的“互助利他”行为引起了科学家的极大存眷，因为那与达尔文进化论不协调。根据“适者保存”原理，微生物个别都要把本身的遗传基因传递给下一代，为什么有些微生物个别要牺牲本身的利益来使群体的其他个别受益呢？那是一种“大局意识”“集体主义思惟”吗？可能另有隐情。现实上，微生物为了连结协做共生不变，施行了“近亲抉择”动作，就是让与其有类似遗传基因的“近亲受益”，通过那种机造将本身的遗传基因传递下往，虽然不是间接的遗传，但仍是保留了本身的基因存在。为此，必需晓得“哪些是近亲”？为理清“基因亲缘关系”，“亲缘识别”最为关键，必需成立识别机造，好比用“绿胡子”基因来识别本身的亲戚，抉择与它们停止协做。微生物“近亲抉择”理论是对达尔文进化论的合理批改和“补钉”完美。

跟着对微生物世界的熟悉深化，人们发现各类微生物其实不孤立孤单，老是抉择群体生活。微生物个别是懦弱的，群居生活至少有三个益处：一是群居能有效地对抗倒霉于保存的外界情况，包罗抗生素和宿主对抗力的“肃清感化”；二是群居能够获得个别难以得到的营养成分；三是群居微生物能获得新的基因和新的生物学特征。群居中的微生物通过多样的交换系统往感知临近细胞的动态并调剂本身的行为。就连最简单的生命个别——病毒，也能在QS信号介导下参与着与宿主间的互做交换。过往人们次要存眷哺乳动物、虫豸等多细胞生物的社会性，如今发现微生物有互助、互动、抵触、内耗、共生、协同等行为，由此降生了“社会细菌学”“社会微生物学”，研究对象都是微生物的群体行为〔12〕。但是目前我们对微生物信号的领会还很浅薄，将来将通过更多新办法新手艺来扩大微生物语言库，并借助合成生物学对微生物语言停止革新与操纵，从而开展更有效的食物消费、生态修复及病原防控。

大天然中的微生物品种极为繁多，尺寸从纳米级到微米级全数涵盖，加之微生物培育提拔成本低、生长繁育快、遗传表示强，因而能用微生物来造造纳米素材，目前已经成为前沿科学。那种“基于微生物”的生物造造，是操纵微生物的特异构造和多样功用停止仿生和调控，把持微生物停止加工组拆，从而获得新素材、新器件的办法，为纳米素材造造手艺立异供给了新构想与新办法。有学者专门综述了细菌、放线菌、酵母菌以及实菌等微生物用于纳米生物合成手艺的概略，并对开展趋向停止了展看，值得高度存眷〔13-14〕。

微生物是极小的“动物”，构造比力简单，可能没有思惟意识，次要表示出信息传递和互利协做等社会行为。互利行为分为三类：间接互利行为、物量交易、信息交换。差别微生物之间有共生、协做、寄生、捕食和合作的彼此感化，存在着复杂的社会关系收集。我们认为，“微生物社会行为学”就是把微生物群体看成社会进而研究微生物之间协同共生气造及法例的学问。大大都微生物个别都有无私、利他、敌对、哄骗等行为，但“共生”是次要特征。微生物有遗传基因，有保存与繁育的本能需求，有生成的特殊“伶俐”，有本身的“文化”和“文明”，有属于微看世界的社会规则，虽然人类知之不多，但是客看存在，将来肯定有严重打破。

二、关于发酵系统的复杂性问题

发酵食物在中国具有悠久汗青，而且成就灿烂。一般地讲，由微生物感化造取的食物喊发酵食物〔15〕。微生物发酵工程的核心，是操纵微生物对原素材细胞停止革新，颠末某些代谢路子转化为人们所需要的产品，那种办法进一步提拔了原素材的操纵价值，如今已经成为食物工业的重要分收。借助微生物发酵办法，能够耽误原始食物的保量期，改进食物的口感，提拔食物自己营养价值。做为一种前沿高重生物手艺，人们还在进一步根究，假设可以把持基因重组，促进细胞合成，合理调控细胞内关键代谢酶的数量，操纵高通量挑选、别离纯化，实现对发酵量量的优化晋级，那么微生物发酵工程就能跃升新台阶，发酵食物的品种就会更多，量量更高。特殊是在功用性食物的消费中，微生物的价值和感化更为显著。

总体而言，发酵微生物包罗细菌、酵母、霉菌和放线菌四大类。细菌和酵母菌都是单细胞，细菌次要用以产生丁醇、丙酮、乳酸、乙酸、谷氨酸等。酵母菌次要用以产生乙醇、甜油、酒类等。霉菌和放线菌都是多细胞，霉菌次要用以产生淀粉酶、柠檬酸、葡萄糖酸等，放线菌次要用以产生抗生素〔16-17〕。从科学上讲，有些微生物对人体安康有益，有些对人体有害，有的微生物还能致病，因而食物微生物的检测十分重要。目前来看，全基因组测序手艺最为有效，但利用成本较高。

发酵食物素质是微生物产物，成分之多，功用之奇，很难全数理清。特殊是各成分之间的协同、耦合、互补、造约等机造问题，都是国际难题〔18〕。从数学上讲，那是典型的“多体问题”，至今几乎无解。“三体问题”数学家都没法切确求解，多体更难。在发酵过程中，因为微生物的特异行为，会招致许多奇异现象的呈现，好比混沌、分形、孤波、极限环等〔19-20〕。目前，现代数学、物理学手段还不克不及完全处理那些问题，需要创造新的数学东西。分形（fractal）可能是研究微生物世界的重要东西，因为神经收集与星系构造都是分形。分形具有“非整数维”和“自类似性”，非整数维就是分数维，自类似就是部分与整体类似。自类似能够是统计的，也能够是几何形态的，还有功用特征、时间过程的类似，因而与鞅论关系密切〔21-22〕。鞅论是现代概率论的一个重要内容，也是随机过程和数理统计研究的重要东西。曼德尔布罗特（B.B.Mandelbrot）初次提出分形概念的原意是指不规则、四分五裂等特征。因为那类现象在天然界普及存在，因而分形利用非常普遍，引起了各个范畴的高度存眷，与微分方程与动力系统理论的联络十分密切。“黄金朋分率”和“斐波那契数列”都是分形构造。许多微生物都是根据如许一个数列 0，1，1，2，3，5，8，13，21，34，55，89，144，233，377，610，987，1597，2584，4181，....的体例生长，后一个数字都是前两个数字之和，那就是“斐波那契数列”，也称心“黄金朋分率”。我们有理由揣测，微生物社会行为遵从美学原理。

图3 微生物分形示企图

图4 微生物分形示企图

操纵分形数学描述微生物的发酵过程长短线性科学开展的重要标的目的和抉择。1981年Witten和Sander提出分形生长的重要形式即“扩散限造凝聚”（Diffusion Limited Aggregation）模子（简称DLA）〔23〕，在素材科学、微生物学范畴得到普遍利用。DLA模子涉及代数、泛函阐发、非线性偏微分方程等常识，已有成熟的软件可模仿全过程〔24〕，关于阐释微生物社会行为有重要影响，前途宽广。

微生物的身体细小但能量浩荡，表示出很强的“自组织”行为和协同效应。微生物发酵与微生物“社会性”和“利他性”密切相关，如许才气构成“聚变效应”和协同能量，由此降生了天然常数e（欧拉数，其值为2.71828…），但相关机造尚不清晰。微生物的社会行为相对简单，但机造非常神异，跟着基因组合手艺和数字手艺的朝上进步，人们有可能解开背后隐躲的“密码”。我们的研究战略必需改动，不克不及再像以前那样仅仅以单个微生物为研究对象，而必需对准微生物整个种群及其内部的复杂关系〔25-26〕。

发酵食物是微生物造造的产物，是安康食物，那是社会共识，发酵食物内部存在复杂的耦合、协同和自组织行为〔27-28〕。发酵食物是中国人对世界的奉献，其机理、成分、成效的复杂性至今无法精准破解。中国白酒是发酵食物，造曲、发酵、蒸馏、勾调、窖躲等环节涉及的各类反响和感化机理，闪现十分复杂的各级各类现象，而且那些反响机理之间又是彼此堆叠、耦合、协同、造约的，许多都是未解之谜。求解难度在于，那牵扯物理、化学、医学、生物、心理、心理、社会等多个范畴的横向穿插问题，只熟知某一范畴常识的专家很难全面掌握，必需是综合专家——战术科学家。人们预言，只要能破解此中某一个难题，都能获得诺贝尔奖，并能引发经济社会的浩荡变化。

发酵食物是中国味道、中国文化。发酵食物在食物中约占25%的份额，白酒在发酵食物中的份额更小。做为发酵食物的白酒，对人体有别致的生物化学感化。在发酵过程产生的有机成分事实有几，目前仍是未知数。经蒸馏纯化后，白酒次要成分是乙醇（沸点78.3°C），白酒中没有微生物，微生物在高温蒸馏时会灭亡，微生物只存在于发酵系统。白酒贮存一段时间后发黄，是因为水中金属离子（次要是铁离子）被氧化和白酒中酸醇酯醛等发作化学反响的成果，与微生物没有关系。因为发酵产品成分太多，各成分的构造差别、沸点差别，在蒸馏中带出来的成分也差别。目前，人们在中国白酒中检测到的化学成分已达数千种，可查的白酒风味物量成分就有1500多种，其他有机物多达数百种，还有水中的无机物和金属离子有十多种，是典型的非线性复杂系统〔29〕。如今可知的是，中国白酒次要包罗醇类化合物、酸类化合物、吡嗪类化合物、有机酸及其脂类、氨基酸、多元醇、微量元素等〔30〕，它们有些来自原料自己，有些是微生物发酵代谢产生的，更多的成分是其它食物中所没有的，属于白酒独有，对肌体活力和代谢具有重要的激爆发用，对人体安康十分有益，那点许多人没有实正熟悉到。因而，有人说“酒是粮食精，越饮越年轻”是有必然科学事理的，但掌握量很关键。目前为行，谁也没有把白酒与人体的感化机理阐大白，假设仅仅拿乙醇说事显然是不全面、不合理、不科学、不成信的。说白酒有害，是针对酒精（乙醇）而言，白酒与酒精差别，至少有1%的差别，那1%包罗成百上千种的其他成分，那些成分具有“蝴蝶效应”，在酒的量量上起着关键性、决定性感化。换言之，酒精只要乙醇一种成分（一般如许看），而白酒却有上千种成分，浩瀚的有机成分（好比各类酯、酸、醇等）之间存在复杂的协同感化，对人体安康可能有利而无害，但往往被人漠视或者不知，而酒精没有复杂成分和协同感化。理论证明，白酒中存在的铬、硒、磷，关于糖和脂肪代谢以及保障胰岛素功用，具有积极感化。胆碱、蛋氨酸关于避免动脉硬化具有优良效果。有些凝固素（Lectins）能激活淋巴细胞，能够预防肿瘤。当然，“粮为酒之肉”，差别的粮食原料发酵，差别比例的粮食发酵，酒体风气及营养成分也一定差别，那是不争的事实〔31〕。

酒是中国最古老的人造饮料，早在原始社会就有了，甲骨文中就有“酒”字和与酒相关的文字。我国酿酒的汗青能够逃溯到9000多年前的新石器时代。“酒之所兴，自上皇”，即伏羲、神农、黄帝时代已经起头酿酒。中华民族饮了几千年各类酒，仍然生生不息，阐明适量饮酒没有危害。关于白酒的短长，要辩证对待，掌握量变与量变的关系，无限放大某一个方面的感化，都是偏颇之言。《本草纲目》认为，“酒少饮则和血行气，畅饮则伤神耗血”。中国前人很早就发现酒的药用价值，《汉书.食货志》就有“酒，百药之长”的说法。中医学是系统科学，从全面整体角度考虑问题，足够必定了酒的安康意义。根据“食药同源”理念，除了酒精过敏人群，适量饮酒有利于人体安康。

人体器官和发酵食物都是物量，素质都是一样的——“波弦”！在微看世界之下的渺看世界里，物量具有“波粒二象性”，更多表示出颠簸性，波是一种能量。渺看世界的能量辐射是以“量子”形式一份一份地成倍发出，量子之间还存在“纠缠”现象，一个量子与别的一个量子的“通信时差”为零。假设把物量无限朋分下往，我们所晓得的不再是点状粒子（好比电子、光子、中微子和夸克之类），而是标准十分十分小的一维线状的“波弦”（有端点的“开弦”和圈状的“闭弦”）〔32〕。换句话说，世界由“波弦”构成，波弦的差别振动产生出各类差别的粒子，因而能量与物量是能够转化的。物量的素质是波弦，是能量，发酵食物同样如斯。颠簸在微看、渺看世界才有显著表示，在宇看、宏看世界几乎无法发现，因为量量太大。量量越大，颠簸性越小；量量越小，颠簸性越大，其边界在“普朗克常数（h）”。微生物相关于电子、波弦而言，是标准浩荡的生物体，颠簸性很小，但它们感触感染的渺看世界的颠簸比人类更大更强。

发酵食物具有特殊的风味，如酒、酸奶、调味品。食物的量量，要根据人体器官的“五觉”——视觉、味觉、嗅觉、听觉、触觉来裁定〔33〕。视觉由可见光波刺激，听觉是声波感化的成果，味觉、嗅觉、触觉是“电子波”感化的反响，五觉感知的素质都是“能量波”的刺激——“波弦”的感化，表示为“波粒二象性”，而且频次（或者波长）能够在必然值域内调整。假设人体器官的频次与食物的“波弦”频次婚配对接，同频共振，我们就觉得愉悦、愉快，否者就是模糊、难受。人的五觉有时比物理机器更灵敏，特殊是在白酒“五觉”上，机器还无法到达人的精度与灵敏。因而，感知发酵食物行量的更好东西是人体感官，感官量量是由觉得器官感知产物特征，由此能够成立发酵食物人体器官感知目标系统。因而，在发酵食物财产范畴应设立感官量量首席品鉴师，成立区域研究中心，评聘首席品鉴师。

三、关于微生物世界的哲学问题

地球上的差别微生物之间存在互生、寄生、共生、捕食、合作等关系，所有的微生物都是彼此联系关系的，微生物群落是典型的复杂系统。要彻底弄清晰微生物之间的复杂关系如今还很困难，一是超越90%以上的微生物无法人工培育提拔（无法供给生长前提），因而无法用尝试法停止逐个研究；二是数万种微生物之间存在数亿对扑朔迷离的关系，面临如许浩荡的数据系统传统办法几乎力所不及。“微生物社会行为学”是涉及浩瀚学科范畴的穿插横断科学，核心概念长短线性、适应性、约束性、序参量、自组织、差别协同等，更高境域是系统哲学。让科学家骇怪不已的是，微生物能够操做人体大脑！John F. Cryan等（2019）发现微生物群和社会大脑之间有重要关系〔34〕。他们指出，肠道微生物群与中枢神经系统之间存在“微生物—肠—脑轴”的双向通路，能够通过那些路子向大脑发出信号，影响动物的社会行为，那有助于阐明“自闭症”引起的社会表示缺陷，并可能引领开发新的治疗计划与战略〔35〕。现实上，每小我体内的微生物群落都是并世无双的，与心脏病、自闭症、免疫力和衰朽都有密切关系。肠道微生物大部门是有益菌，能够间接影响人类的大脑活动，与人的睡眠、记忆、焦虑、抑郁症等都有很大联系关系。从微生物角度看，人与人之间的区别不是表现在基因上而是在微生物数量和品种上。人体内的微生物细胞数量远远超越人体本身细胞数量，比例大约为10:1。中等体重的成人身上大约有1.4千克微生物（与大脑重量附近），此中90%以上的微生物都集中在肠道里，人体与微生物构成了超等生物体。每小我体里大约有3万小我类基因，但人体照顾的微生物基因却有200—2000万个。从遗传角度看，人类所继续的基因99%都是微生物的基因。

关于由微生物造造的中国发酵食物出格是白酒，世界或者国际社会的认知还非常有限，或者说还没有上路，因为那是复杂系统问题，研究难度很大。特殊是关于发酵食物益处的熟悉，几乎是一知半解，以至是一片荒漠，远远没有到达科学、定量、清晰的水平。人们普及认为，中国发酵食物还处于“无人区”“童贞地”，是国际食物界的“哥德巴赫料想”或者“黎曼料想”，存在多个诺贝尔奖级难题。

在人类汗青上，有几个勇猛的探险者，在复杂系统研究中获得诺贝尔奖，如威尔逊（Wilson， K. G，1982年获诺贝尔物理奖）、普利高津（I.llyaPrigogin，1977年获诺贝尔化学奖）等〔36-37〕。特殊是2021年诺贝尔物理学奖，授予研究复杂系统的三位科学家以表扬他们“对我们理解复杂系统的创始性奉献”，他们别离是Syukuro Manabe、Klaus Hasselmann和Giorgio Parisi。能够说，那些研究都是处于表象的整体性摸索，不是微看机理研究，与中医思维大致一致。在发酵食物研究上，行走从微看到宏看的途径，是西方人的思维体例，难有做为，目前在机理阐释上几乎是颗粒无收，但跟着数字手艺的开展将来可能会有严重打破。从宏看到微看，那是东方人的思维体例，就是行走从系统学、突变论、协同窗到混沌学、分形学、孤波学等研究途径，关于摸索发酵食物也许是可行之路。现实上，那是系统学的“黑箱法”，从输进与输出来阐发内部构造、内部成分、内部机理。由中国系统科学研究会和深圳市政府结合主办的国际系统科学与世界经济学术研讨会于1997年4月在深圳召开，做为会议施行主席之一，我有幸与协同窗开创人哈肯（Hermann Haken）传授屡次接触并切磋中国特色的复杂系统问题。他说，中国人很伶俐，在研究发酵食物和中医药机理等复杂问题方面有很大潜力和优势。哈肯的夫人也十分附和那个看点，她认为中国的发酵食物特殊是白酒很好，要让世界分享。现代闻名系统哲学家、广义进化论专家拉兹洛（Ervin Laszlo）也认为，中医和发酵食物十分复杂，但中国科学家可以为世界供给途径和谜底。可见，发酵食物的复杂性得到国际学术界的公认，最初谜底也许出自中国人之手。在目前认知程度下，我们主张从系统学和中医学的角度来研究发酵食物的功用与效应，因为我们关于微生物世界领会太少，出格是关于微生物社会行为学知之更少。

在微生物发酵系统研究中，涉及许多物理学、社会学、数学的定律与原理，几乎都长短线性问题。好比，微生物之间有协调共生关系，那是协同窗研究的问题；发酵系统要开放，从无序到有序，那是耗散构造和自组织理论研究的问题；发酵系统发作霎时严重改变，那是突变论研究的问题；微生物信号和能量传布，可能是孤波学（Soliton）研究的问题；微生物的分岔繁育与集聚行为，是混沌和分形理论研究的问题。同时，在近线性与非线性之间还有KAM定理（卡姆定理），能够由此根究过渡带和临界点问题；把复杂问题简单化，从多变量中提取主变量、从而挠住次要矛盾，那是威尔逊“重整化群”的办法等〔38-39〕。KAM定理阐了然三维以上非线性系统的运动轨道呈现混沌现象具有普及性，显示了决定论和随机论之间没有不成超越的界限，那为微生物社会行为学研究若何打破难点指了然标的目的和途径。微生物世界普及存在的是“差别协同”现象，而不是对立同一关系，那是乌杰、拉兹洛等创建的系统哲学的根本看点〔40〕。发酵系统的差别协同现象表白，微生物社会行为不是“零和博弈”，而具有自组织突现特征和整体优化特征，称心“最小感化量原理”，以至存在“实、善、美”的价值取向〔41〕。

图5 1997年4月,李后强传授（站立左二）与乌杰（坐右一）、拉兹洛（坐中）、哈肯（坐左一）传授在深圳讨论系统科学问题

大量尝试证明，发酵系统可能是“复杂适应系统”（Complex Adaptive System，简称 CAS）〔42〕，动力来源于发酵系统内部，微生物群体的彼此感化生成宏看的复杂现象，能够摘用“微看阐发与宏看综合”“定性揣度与定量计算”“科学推理与哲学思辨”“复原论与整体论”等相连系的办法研究，那个思惟的原型由遗传算法之父、约翰·霍兰（John Holland）提出〔43〕。他认为，情况是演化的，主体必需主动适应情况，从情况中进修，并产生新的整体和新的进化〔44〕。CAS模子的核心思惟是通过部分模子与全局模子间的轮回反应来研究细节变更若何突现整体行为。系统与情况之间的开放性可以构成适应性，进而突现出系统的复杂性。他的理论被普遍利用于模仿处理人类社会和生物系统的许多复杂问题。

在发酵系统研究中，目前能够借鉴“开放性与系统性的整体性”“非线性与自组织性的协同性”“适应性与生成性的突现性”等系统思维，那些看点构成了“复杂系统哲学”，为微生物社会行为学研究开启了一个新范式。发酵系统内微生物的彼此感化具有非加性、时空非对称性和相关性、时空非平均性，可能产生周期震荡现象（如B-Z反响）以及宏看有序现象（如Bernard斑纹）。微生物发酵系统只要与情况停止物量、能量的交换，才有可能走向有序，发酵才气构成正反应效应。自组织行为来自微生物之间的协同感化，从而产生多重反应的叠加与放大，使发酵系统呈现多种可能的整体形态。发酵系统具有“蝴蝶效应”那样的对初始前提的极高灵敏性，酒曲、温度、湿度等在部分范畴内的细小颠簸颠末非线性感化的放大〔45〕，会使发酵系统产生浩荡改变，产物行量以至不成揣测，那就查验操做者的手艺程度和艺术高度。哈肯在协同窗顶用“序参量”来显示系统演化的自组织性，那关于研究微生物世界很有启发性。哈肯把“序参量”看成是使复杂系统内部多种要素自觉组织起来的“无形之手”，序参量来源于系统要素之间的协同感化，其产生是一种自觉行为，是一种从微看元素到宏看整体的因果关系，那在科学层面为微生物社会行为学研究供给了有力的理论东西。微生物发酵系统内部要素之间的非线性感化招致的复杂性、协同性、自组织性，为人们理解和掌握微生物社会的行为供给了新的办法。关于微生物发酵系统而言，只要开放才气保存，非线性是有序之因，非平衡是有序之源，序参量是“天主之手”！

研究微生物的社会行为，必需打破学科边界的枷锁，摸索息争答“整体能够大于部门之和”“由简单性生成整体性、适应性、复杂性、突现性”等难题，为微生物社会行为学的开展开启新大门。计算机模仿手艺能够为科学家研究微生物复杂系统的动力学机造供给有效的撑持和搀扶帮助。计算机图形学家克雷格·雷诺德斯（Craig Reynolds）创造了“鸟群算法”，他把那种办法称为Boids（译做“群伴”），通过简单的别离（Separation）、摆列（Alignment）和聚合（Cohesion）规则能够算出鸟群特征，无组织的群伴聚合为一个自组织群体的过程，从而证明“简单性产生复杂性”。在微生物社会行为学研究中，可能还要考虑适应性与约束性的关系〔46-47〕。约翰.霍兰（J.H.Holland）用“受约束生成过程”阐了然“适应性培养复杂性”的机造与原因，简单规则颠末迭代感化能产生复杂的构造与后果〔48〕。从系统素质看，约束就是彼此感化及其法例，是对动作主体或演化系统可能呈现的形态的掌握。掌握论专家W.Ross Ashby（1991）曾说，“事实上，‘法例’只是‘约束’的同义语”“没有约束的世界是紊乱到顶点的世界”〔49〕。微生物发酵现实上就是一种受约束的生成过程，每一个微生物都不克不及独善其身，一定具有普遍联络并身受造约。要深进领会微生物世界，应该从“复杂系统哲学”“认知科学哲学”“心灵哲学”进手，足够发扬计算机模仿的神异功用，连系“元宇宙”手艺停顿〔50〕，对发酵系统的“适应性、突现性、依随性、因果收集、机造耦合”等重要概念停止从头审阅和深入显示，找出素质特征和根本法例〔51〕。我们认为，关于微生物发酵系统的熟悉，已经从一般系统论上升到复杂系统哲学高度。那表白，在哲学明灯照射下，微生物社会行为学正在不竭丰富和开展，并稳步走向成熟与定型。

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（做者系中共四川省委、四川省人民政府决策征询委员会副主任，成都会社科联主席，四川大学生物有机化学博士、物理学传授、电子科技大学博士生导师，四川省社会科学院原党委书记）

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