بخش اول: دستور زبان بیوفیزیکی؛ ترمودینامیک غذا و زیست‌فراهمی (Bioavailability)

• ترمودینامیک حیات و ماهیت فیزیکی غذا
  
  
  • غذا فراتر از کالری: تعریف غذا به مثابه گرادیان پتانسیل شیمیایی، جریان الکترون‌های پرانرژی و ورود آنتروپی منفی.
  • موازنه نامتعادل حیات در برابر مرگ ترمودینامیکی (حفظ حالت مستقر دور از تعادل).
• دوگانهٔ «فراوانی عنصری» در برابر «زیست‌فراهمی کینتیکی»
  
  
  • چرا یک تن چوب یا زغال‌سنگ برای پستانداران غذا نیست؟ تفاوت میان محتوای ناخالص انرژی و دسترسی‌پذیری بیوشیمیایی.
  • موانع فیزیکوشیمیایی زیست‌فراهمی: انرژی فعال‌سازی پیوندها، بار الکتریکی غشاها، انحلال‌پذیری آبی، و اثر شلاتاسیون مواد معدنی.
• مهار چهار عنصر بنیادین حیات پیش از پیدایش گیاهان و جانوران
  
  
  • تثبیت کربن (Carbon Fixation): مسیرهای اولیه احیای دی‌اکسید کربن پیش از آنزیم رابیسکو؛ مسیر هیدروژنوتروفیک استیل-کوآنزیم آ (Wood–Ljungdahl) و چرخه معکوس کربس (rTCA) در بسترهای کاتالیزوری آتشفشانی.
  • تثبیت نیتروژن (Nitrogen Fixation): بیوفیزیک شکستن پیوند سه‌گانه فوق‌العاده پایدار $N \equiv N$؛ کمپلکس آنزیمی نیتروژناز (خوشه فلزی Fe-Mo)، هزینه ترمودینامیکی سرسام‌آور (۱۶ مولکول ATP) و پارادوکس تخریب این سیستم با اکسیژن.
  • چرخه گوگرد و مراکز آهن-گوگرد ($Fe-S$): گذار از رسوبات هیدروترمال به کاتالیزورهای تنفس سلولی و سنتز متیونین و سیستئین.
  • معمای فسفات و اصل وست‌هایمر (Westheimer): چرا طبیعت فسفات را به عنوان ارز انرژی برگزید؟ پایداری هیدرولیتیک پیوندهای فسفوانیدریدی و بار منفی محافظ در برابر تخریب.

بخش دوم: جهان باستان پروکاریوت‌ها؛ خاستگاه تمام منوهای شیمیایی حیات

• برج ردوکس (The Electron Tower) و سیم‌کشی‌های سیاره‌ای حیات
  
  
  • مفهوم پتانسیل اکسیداسیون-احیای استاندارد ($E^\circ'$) و سازوکار استحصال الکترون توسط باکتری‌ها و باستانیان.
  • کمولیتواتوتروفی (سنگ‌خواری شیمیایی): اکسیداسیون ترکیبات معدنی ($H_2, H_2S, Fe^{2+}, NH_3$) و تحویل الکترون به پذیرنده‌های گوناگون ($SO_4^{2-}, S^0, NO_3^-$).
• سینتروفی (Syntrophy) و شبکه‌های هم‌خوراکی اشتراکی (Cross-Feeding)
  
  
  • تغذیه متقابل در جوامع زیستی آغازین؛ تبدیل پسماند متابولیک یک پروکاریوت به منبع انرژی پایدار همسایه (انتقال هیدروژن بین‌گونه‌ای در بیوفیلم‌ها).
• رویداد بزرگ اکسیداسیون (Great Oxidation Event)
  
  
  • اختراع فتوسنتز اکسیژنی توسط سیانوباکتری‌ها: آب به عنوان دهنده الکترون و اکسیژن ($O_2$) به عنوان مرگبارترین آلاینده و سم تاریخ زمین.
  • جهش ترمودینامیکی فرآیند تنفس هوازی: افزایش تولید ATP از ۲ مولکول (در تخمیر بی‌هوازی) به بیش از ۳۰ مولکول (در فسفوریلاسیون اکسیداتیو) و تولد پربازده‌ترین منبع غذایی تاریخ حیات.

بخش سوم: انقلاب یوکاریوتی؛ تملک موتورها و آغاز شکارگری فیزیکی

• پارادوکس انرژی نیک لین (Nick Lane)
  
  
  • چرایی توقف پیچیدگی در پروکاریوت‌ها: محدودیت‌های بیوانرژتیک ناشی از نسبت سطح به حجم غشا و نیاز به ژنوم موضعی برای کنترل زنجیره انتقال الکترون.
• درون‌همزیستی میتوکندریایی (Endosymbiosis)
  
  
  • بلعیده شدن آلفاپروتئوباکتری توسط میزبان باستانی؛ از دست رفتن تنوع شیمیایی پروکاریوتی در ازای دستیابی به تراکم انرژی سرسام‌آور.
• پیدایش فاگوسیتوز (سلول‌خواری)
  
  
  • ارتقای مفهوم غذا از «یون‌ها و مولکول‌های محلول در آب» به «کلیت ساختاری یک سلول دیگر».
  • تولد رسمی شکارگری ماکروسکوپیک، فرار، تعقیب و شکل‌گیری نخستین زنجیره‌های غذایی فضایی.

بخش چهارم: پارادایم هولوبیونت (Holobiont)؛ شکست توهم ارگانیسم منفرد

• واسازی مفهوم ارگانیسم ایزوله
  
  
  • هیچ جانداری با یک ژنوم منفرد غذا نمی‌خورد: نظریه هولوبیونت و هولوژنوم؛ تعریف بدن به مثابه یک اکوسیستم چندگونه‌ای همزیست.
• تقسیم کار متابولیک میان سلول‌های انسانی و باکتری‌های همزیست
  
  
  • محدودیت شدید ژنوم انسان در تولید آنزیم‌های تجزیه‌کننده گلیکان‌ها (حدود ۲۰ آنزیم) در مقایسه با کاتالوگ غنی آنزیم‌های فعال روی کربوهیدرات (CAZymes) در میکروبیوم روده.
  • غیرممکن بودن هضم فیبرها و دیواره‌های سلولی گیاهی بدون حضور کنسرسیوم باکتریایی همزیست.
• نبرد تسلیحاتی شیمیایی گیاه و جانور
  
  
  • مکانیسم‌های ضدتغذیه‌ای گیاهان برای قفل کردن مواد مغذی: فیتات‌ها (شلاته‌کننده آهن و روی)، تانن‌ها، مهارکننده‌های پروتئاز و اگزالات‌ها.
  • پاسخ دفاعی هولوبیونت: شکستن قفل‌های شیمیایی از طریق همکاری تخمیر میکروبی در لوله گوارش و سیستم سم‌زدای سیتوکروم P450 در کبد.

بخش پنجم: هضم برون‌پیکری؛ آتش، فناوری فرهنگی و ماتریس مولکولی قورمه‌سبزی

• آتش و پخت‌وپز به عنوان «رودهٔ بیرونی» (فرضیه ریچارد رانگهام)
  
  
  • کاهش هزینه متابولیک هضم فیزیکی و شیمیایی از طریق پخت مواد غذایی، تحلیل ابعاد لوله گوارش و آزادسازی انرژی مازاد برای تکامل و رشد ۴ برابری قشر مخ در سرده Homo.
• کالبدشکافی بیوشیمیایی و تغذیه‌ای قورمه‌سبزی به عنوان فرمولاسیون محافظت‌کننده
  
  
  • پخت آرام و طولانی هیدروترمال (Slow-Cooking): واسرشت کردن پروتئین‌ها، غیرفعال‌سازی لکتین‌ها، و هیدرولیز اسید فیتیک متراکم در حبوبات جهت آزادسازی املاح معدنی قفل‌شده.
  • مهندسی اسیدیته با لیموعمانی: نقش پروتوناسیون اسیدی در تسهیل زیست‌فراهمی آهن و کاتالیز هیدرولیز کلاژن نامحلول بافت پیوندی گوشت به ژلاتین محلول.
  • هم‌افزایی ماتریکس لیپیدی با متابولیت‌های ثانویه: حل شدن پلی‌فنول‌ها و اسانس‌های چربی‌دوست سبزیجات معطر در ماتریکس تری‌گلیسریدی روغن، جلوگیری از اکسیداسیون آن‌ها و تسهیل جذب از سد روده.
  • تغذیه همزیست‌های پروکاریوتی: تبدیل اینولین و فیبرهای تخمیرپذیر سبزیجات پخته‌شده به اسیدهای چرب زنجیره‌کوتاه ($SCFAs$ شامل بوتیرات، پروپیونات و استات) و تنظیم ایمونولوژیک میزبان.