据 meiguo.com 于 2025 年 11 月 12 日收到的消息 ‣ 日本东京科学研究所与理化学研究所的研究团队在生物学领域实现重大理论突破。他们提出的全局约束原理在数学上证实了资源充足环境下生物体仍会面临生长瓶颈，并成功统一了莫诺方程与李比希最小律这两个经典生长定律，为理解从微生物到高等植物的生长机制提供了通用理论框架。

研究由理化学研究所山岸淳平博士后和东京科学研究所畠山哲弘副教授主导完成，成果发表于《美国国家科学院院刊》。团队结合数学证明与大规模计算模拟，揭示了细胞内部资源分配网络如何通过动态约束机制导致营养物质边际贡献递减。

传统微生物学长期依赖莫诺方程描述生长，该模型假设单一瓶颈限制。现代研究显示，细胞生长涉及数千种代谢反应，受多重因素影响。全局约束原理指出，生长受限于动态约束网络，当一种资源如氮源充足时，蛋白质合成能力或细胞膜表面积等会依次成为新瓶颈。

研究团队采用大肠杆菌基因组尺度代谢网络模型进行模拟，验证了理论预测。模拟结果一致显示生长速率曲线分段递减，且多营养物质共同作用时的生长模式得到解释。该原理还创造性提出“阶梯式木桶”模型，直观阐释生长机制。

全局约束原理在生物技术、农业和生态学领域具有广泛应用潜力，可优化微生物生产系统、指导作物营养管理并提升生态系统模型准确性。研究团队指出理论在特定条件如毒素影响下可能失效，但实验偏差可指示其他因素。

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