生命的起源為何？這個大哉問自然是許多生命學家想要了解的，然而想要解答這類大問題往往不是只靠單一學科的知識就可以破解的，然而既然地球是太陽系中液態水最多的地方，我們不妨從水開始，研究地球上的生命究竟是如何開始的？
先從水的分子式談起。
西元十八世紀的最後幾年，化學風潮興起，各路人馬都開始想要了解水的成分，其中，「紳士科學家」卡文迪希經過一連串實驗，發現當「易燃空氣」（氫氣）和 「脱燃素空氣」（氧氣）的比例大約 2:1 時，空氣混合物的重量和爆炸反應所產生的水的重量相同。卡文迪希並推論：當兩種氣體分子加在一起時，水就會凝結出來。
當化學家兼新教教士普里士利（Joseph Priestley）聽見這消息時。除了決定重做實驗以外，也向自學有成的工程師瓦特（James Watt）提及這項實驗，瓦特很快地就將這項實驗結果解釋為「水是一種化合物」的證明，而「水是由脫燃素空氣和易燃空氣藉由爆炸失去了本身的潛熱所構成。」
在這場「維多利亞水爭議」中，到底應該將榮耀歸於按部就班的「理科代表」卡文迪希還是找到適當結論就好的「工科代表」瓦特？兩派引發的一場大爭辯 ---這場爭議甚至外擴到蘇格蘭與英格蘭的國與國之爭、還有勞工背景與貴族之間的階級之爭。
而這場爭議的中心議題「水的分子結構」則是在西元1860年的一場會議上獲得正名，水的結構式確立為 H2O，奠定了水分子相關研究的化學基礎。
首先，水分子的氫和氧藉由最外層的電子，以共價方式緊密結合，其次，水是一種極性分子，其上的電荷分佈不均勻，因此，水分子和水分子之間可以氫鍵彼此連結。但是，這種連結非常脆弱而短暫。這使水分子成為一種奇妙的溶劑。也很奇妙地將化合物分為「親水性」（可以氫鍵結合的化合物）還有「疏水性」（無法與氫鍵結合的化合物）。最後，水的極性也使化學成分毋須外部成分，就可以自行形成一定的結構。所以，從水分子的極性，我們可以大膽猜測，膜分子的形成是生命結構個體的雛形。
一旦膜形成之後，水的極性就可以形成腔室，而只要有特定的分子或離子梯度形成，流動就會產生。基本上，離子的結構比分子簡單，而氫離子又是最簡單的離子，所以可以穿透細胞膜跑來跑去的，可能就是氫離子（質子）吧！
質子這樣跑來跑去，自然會引起能量流動，然而，生命體要維持結構，就必須要想法維持恆定。生命就這樣在各式各樣的離子還有分子流動中企圖維持內部恆定時，不斷地產生新的結構。
這就是米契爾（Mitchell）關於生命能量傳遞的基本概念，而他的靈感主要起自於試圖破解「粒線體如何產生 ATP」?
在米契爾時代的科學人，已經知道分解葡萄糖會產生能量，但他們認為粒線體會先將能量先儲存在中間分子，最後轉成 ATP 分子，成為細胞儲存能量的基本形式。當時流行的研究主題，就是找到細胞能量儲存的中間分子。
米歇爾的想法卻是，「質子」流進粒線體所產生的電流就可以讓細胞內建的機制產生 ATP。也就是說，不需要假設 「中間分子」的存在，粒線體內彎來彎去的內膜所形成的「質子流」就可以產生 ATP 。
最後，米歇爾因為這被眾人反對的「質子流」想法得到諾貝爾化學奬，雖然有論者以為這是自達爾文和華萊士以來，最違反直覺的想法，得獎殊屬不易。
然而，如果從穩定細胞內部恆定的角度思考細胞產生能量的方式，又似乎覺得米契爾的想法其實相當簡潔且符合直覺。
一項科學的新想法有沒有違反直覺，其實與當時學界的主流想法有關。如果，當時所有人想找的都是ATP形成的中間分子，自然覺得米歇爾的提議很荒唐。米歇爾了不起的地方應該是他選擇跳脫了主流想法，採用了「質子流」的概念來解決 ATP 產生的問題。
不過，人的想法也是流來流去的，所以每當牽涉到「典範轉移」的時候，解題人難免要陷入「天人交戰」、與「眾人格格不入」的局面。 到底是要和主流學界繼續合作，還是要自己先脫身一段時間，構思其它可能的新解方？
米契爾選擇了後者，而且很幸運地，他的想法得到了證實，所以在諾貝爾的晚宴上，一直被認為不合群、脾氣不好的他感謝曾經激烈批評他的人：「若非他們無私慷慨的刺激，我很確定，今天我將不會出席這場宴會了！」
生命與水密切相關 -- 從水的性質觀之，生命的結構與能量在水的參與下共同演化。這也許是「米契爾」的「質子梯度」的概念對生理生化界最重要的啟示吧！
