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2005年前后的一段时间，我思考的兴奋点在试图理解植物发育过程的单向性背后的机制是什么。当意识到可以用光合自养功能和作为光合作用主体的光合细胞之间的正反馈来解释植物不断生长的驱动力，而要以最小生物量构成最大光合面积，不得不用刚性的细胞壁来解决地球上柔性物体由于表面张力总是维持最小表面积的问题时，我真的开心了好一阵子：复杂生命现象背后的道理居然可以那么简单！在这一年的暑假，曾邀请我和他一起上“发育生物学”课程的樊启昶老师送我一本他刚刚出版的新书《解析生命》。在这本书中，他尝试从动力学和系统论的角度对生命现象进行一种整体和系统的解析。我在本书前言中提到，和他一起上课和写书时，就感受到他的思考的深度。很多复杂的问题，他都能高屋建瓴地提出独到的看法。可能由于当时我已经参加了欧阳颀（北京大学物理学院教授）、来鲁华（北京大学化学学院教授）、汤超（美国加州大学旧金山分校教授）三人组织的、由一批数学家、物理学家、化学家参加的北京大学理论生物学中心两年的活动，对这些数理化背景的人如何讨论生命现象开始有了一些了解。此时再看樊老师的《解析生命》，总有一些和我在20世纪80年代末期在张大明影响下读Prigogine有关耗散结构的书，试图从复杂系统的角度解释生命现象似曾相识的感觉：好像解释了，好像又没有解释。但是，这个阶段的心得和与周围同事的沟通让我意识到，用抽象的方式来思考复杂而具象的生命现象，有时的确可以有助于对生命现象的理解。
这个阶段，我在理论生物学中心开会时听来的汤超的两个工作也对我的思考产生了非常深刻的影响。一个是他之前在NEC研究所所做、1996年发表在Science上的有关蛋白质折叠模型的工作。在这个工作中，他们分析了一个由27个氨基酸组成的肽段中，20种氨基酸该怎么排列才可能形成可折叠的序列。他们根据氨基酸残基之间可能的相互作用，用计算的方法预测，只有少数几种氨基酸排列方式能够形成可折叠的肽段。令人惊讶的是，在他们预测的可以折叠的肽段中除了一条，其他都可以在当时的蛋白质数据库中找到（不可折叠意味着可能无法稳定存在，因此在数据库中找不到也可以理解）。为什么那个预测可以折叠的肽段在数据库中没有找到呢？当时汤超在报告中提到，他们正在请来鲁华实验室按照序列进行人工合成，来检验他们的预测。虽然当时肽段合成的工作还没有发表（后来在2009年发表），但已经知道，他们预测可折叠的肽段的确是可以折叠并可以稳定存在的。这个工作对我最大的震撼是，肽段中氨基酸的序列可否稳定存在，最终的决定因素是氨基酸之间的相互作用关系。在这里，没有DNA序列什么事儿！
汤超实验室另外一个给我留下深刻印象的工作，是他们后来发表在Cell上的有关三节点酶反应网络适应性功能实现方式的定量模型。他们以大肠杆菌向化性形成的三个关键调控节点为例，发现只有两种调控方式可以稳定地实现大肠杆菌取食必需的向化性：或者是带有缓冲节点的负反馈回路（a negative feedback loop with a buffering node），或者是带有成比例节点的不一致前馈回路（an incoherent feedforward loop with a proportioner node）。这又是一个超越具体蛋白，根据相关酶反应过程节点之间的关系而做出的一个抽象，然而普适的规律性发现。
汤超实验室对复杂生命现象的定量分析让我意识到，要理解生命现象的本质，恐怕是可以跳出当前基因中心论的思维模式，从不同的角度进行探索的！可是，跳出基因中心论的思维模式，我们该怎么解释生命现象最初是如何发生，并且最终形成了区别于非生命系统的复杂生物体的呢？
我于是试着做了下面一个推理，或者叫“理想实验”：根据前面分析的有关生命系统的几个基本事实，首先假设，生命形成之初，已经有一些碳骨架分子的存在——这是可能的，因为根据Miller-Urey实验，非常简单的含碳分子如甲烷在有氨、氢和水的存在情况下，经历火花放电，可以形成氨基酸。C. Cockell在他的The Equations of Life中也提到，在宇宙中的确存在一些类似氨基酸、核苷酸的碳骨架分子。然后假设，如果这些碳骨架分子偶尔相遇，形成的复合物的能态低于其各自单独存在时（自由态）的能态——这也是可能的，比如DNA以双链形式存在时的能态就低于单链形式——虽然这个例子不太合适，因为DNA分子太大了，但在向化学学院的老师的请教中，得到的回复是，类似这样的例子还有很多。第三个假设是，如果低能态复合体是以分子间力相互作用而形成——这仍然是可能的，在生命大分子中有太多的例子。基于这三个假设，可以推论出这样一个自发过程：即自由态的碳骨架分子会顺自由能下降的方向，自发形成以分子间力为纽带的低能态复合体。这个过程虽然是随机的，复合体的形成也是偶然的，但却是服从热力学第二定律，因此是可以自发形成的。就这么简单？好像的确很简单！所有必要条件的存在——碳骨架分子、低能态复合体、复合体形成所需的分子间力——都在之前被论证过，唯一的新意，在于想象了一下自由态的碳骨架分子可以顺着热力学第二定律所规定的方向，自发、当然是偶然地形成低能态复合体。
考虑到上述基于分子间力的低能态复合体的形成是顺着热力学第二定律的自由能下降方向而形成，而复合体又是一种碳骨架分子相互作用所形成的特殊结构，我当时给这种现象起了个名字，叫“结构换能量”。其中结构指复合体；而能量指自由能下降。
结构换能量现象发现之后，我一直很难相信那么复杂的生命现象的形成最初可能就这么简单。我知道自己的才疏学浅。因此，在之后很长一段时间，我在每年上课时都会向学生提到理解生命现象时可以有结构换能量这个视角，但上课时讲这个现象的假说，更多的是为自己提供一个对这个假说进行反思和审视的机会。