日本東京地球－生命科學研究所（ELSI）的研究團隊發現了一條法則，解釋為何即便營養充足，生物體的增長依然無法無限加速的根本生物學限制，解開了長久以來困擾生物學家的謎題。
這一突破性成果於十月發表在《美國國家科學院院刊》，並於本週正式對外發布。研究團隊提出了「全域限制原則」（global constraint principle），這是一套將過去兩條經典生長定律整合為一的新數學框架。該原則解釋了普遍觀察到的「收益遞減法則」現象：隨著每一份新增養分，單位增長的效果持續減弱。
統一經典生物學定律
地球－生命科學研究所特聘副教授畠山哲浩（Tetsuhiro S. Hatakeyama）及理化學研究所特聘博士後研究員山岸淳平（Jumpei F. Yamagishi）透過將1940年代提出的莫農方程式（Monod equation，解釋微生物生長）與十九世紀萊比希（Liebig）的最小律（指出植物生長受最稀缺養分限制），建立起理論聯結。
過去的莫農方程多假設某一單一養分或反應成為瓶頸，限制生長速度。但實際上，細胞同時執行數千種化學反應，競爭有限資源。畠山表示：「細胞增長並非單一瓶頸主導，而是多重限制因素構成互相交錯的網絡，使得隨著養分增加，生長逐漸變慢。」
團隊提出「階梯桶模型」，不同的限制因子（如酶量、細胞體積或膜容量）會在養分增加到特定水準時依序成為新的瓶頸。畠山解釋：「這就像是萊比希經典桶比喻的現代版本，每一段桶板依次張開，代表不同的限制會逐一浮現，持續牽制生長。」
透過電腦模擬驗證
研究團隊運用基於約束的建模技術，結合大規模電腦模擬E. coli（大腸桿菌）生長，驗證理論與實驗現象一致。他們考慮蛋白質利用率、細胞密度、膜物理極限等因素，精確預測氧氣和氮氣對細菌生長的影響。
畠山表示：「成長曲線的形狀直接反映細胞資源分配的物理極限，而非由某一單獨反應決定。」
這項發現預計將推動生物技術領域微生物產能優化、農作物營養管理、以及生態系統對氣候變遷的預測能力提升。山岸指出：「理解普世的增長極限，有助於我們預測從單細胞生物到整個生態系面臨環境變化時的反應。」
或許，這更應該稱為「上帝造物法則」的其中一項呢？
