1931年，德国物理学家、生理学家与生物化学家Otto Heinrich Warburg获得了当年的诺贝尔生理学奖或医学奖。

原因在于他发现：与体内正常组织细胞利用氧气进行能量代谢的过程不同，肿瘤细胞更喜欢使用无氧酵解的方法（这种方法把葡萄糖转化成酸、气体或酒精），即使在代谢环境中氧气充足的情况下亦如是。

为了纪念Warburg的贡献，这种效应被人们称为“Warburg效应”。如今，这一效应在临床工作中被广泛应用，已成为肿瘤PET(PET/CT)显像的理论基础。

然而，这一理论自发现以后却一直困扰着众多科学家，因为与有氧酵解相比，无氧酵解是一种低效得多的能量代谢方式，甚至有人戏称它为“挥霍型代谢（Wasteful metabolism）”。

这样的代谢方式真的仅仅是一种浪费吗？实际上，遵循“Warburg效应”的生物或者细胞包括细菌、真菌、哺乳动物细胞以及上文提到的肿瘤细胞，这些细胞的一大特点就是生长十分旺盛。

在厌氧的情境下，从低等生物（如细菌）到高等生物（如哺乳动物）细胞的无氧酵解过程中会分泌大量的酵解产物，如醋酸和乳酸。在人体中，干细胞、免疫细胞或者肿瘤细胞都存在这样的现象。

这种产生ATP效率远比有氧代谢低下的现象被称为溢流代谢（Overflow metabolism，如上文所说在肿瘤细胞中被称为“Warburg效应”）。

几十年来，无数科学家致力于研究这一“奇怪”的现象，提出了一些假说。Molenaar 等发现虽然无氧酵解在产生能量方面显得低效，但在合成蛋白质组（Proteome）上效率更高。

在前人研究的基础上，来自加利福尼亚大学（University of California）的Markus Basan等对大肠杆菌（Escherichia coli）进行研究。

Markus等通过对大肠杆菌体内的蛋白质组分配情况进行检测，结果发现，催化有氧呼吸的酶数量庞大、结构复杂，因此合成这些酶将消耗大量的能量。

虽然它们在合成后将通过有氧呼吸产生更多的能量，但对于细菌或肿瘤细胞等生长迅速的生命来说显然是一种次优的博弈选择。

就像该研究的另一位作者Terry Hwa所说：“与燃煤的火电站相比，核电站显然要高效得多。然而建设一座核电站的成本亦不能等量齐观。”

（文章来源：doi:10.1038/nature15765）