為什麼生物沒有進化出專職產生 ATP 的器官？
生物的直接供能物質是ATP，但循環系統只供給氧氣和能量物質（糖/油脂等）運抵身體各部分產生ATP，而不是直接在特定器官產生ATP輸送到全身，為什麼呢？
好像沒有很複雜吧……
atp里磷酸鍵的吉布斯自由能極其的高，碰到循環系統里太多東西分分鐘就反應了，這種東西到處運就跟運炸彈差不多，哪有運葡萄糖和脂肪方便安全？再說能量密度也比同樣摩爾數的葡萄糖或者甘油小一個數量級
手機答的，可能不準確
至於很多基於「冗餘性」「分散式」「重要所以不能集中」的各種理解我覺得有點倒因為果。
比如說吧，重要的生理功能難道都是分散式的？不對吧？卵巢精巢不同意，大腦不同意啊？而且為啥人沒有長七八個心臟？這種設計又不是進化上沒出現過。就是說到「製造某種分子」的能力，為啥脂肪主要都存在脂肪組織里？為啥代謝氨基酸和脂肪的主要是肝臟？這個集中程度不比這個假想的製造atp的器官差嘛。難道這些功能不重要？
這個問題可以從很多角度來思考，來解釋；也的確已經有了很多優秀的答案。我試著再從細胞生物學的角度提供一些佐證。
眾所周知，在真核細胞裡面，ATP主要是由線粒體負責合成。線粒體有多大呢？如果我們把普通的人體細胞比作籃球場的話，那麼線粒體大概就是籃球大小的東西，在一個細胞里有數以百計之多。它們合成出來的ATP往往是就近供應的，僅僅在一個細胞內也不會長距離運輸。
為什麼在一個細胞內也不能「長距離」運輸ATP呢？有些答主談到了一些原因，但我認為其中最重要的還是在於，ATP太容易被浪費掉了。我們知道，ATP上真正供能的那個高能磷酸鍵是非常高能的，不過它其實也並不那麼容易與其他物質發生化學反應。否則的話，還要細胞內的各種酶有什麼用呢？ATP自由運輸真正面臨的最大問題是細胞內無處不在的水。ATP很容易水解成為ADP，失去能量。所以我們在實驗室使用ATP都要求現用現配，不能提前配成水溶液長期保存。
浪費是個大問題嗎？超級大的大問題！很多物種在進化過程中因為無用而丟棄了某種蛋白質的合成能力，所獲得的無非是節約一些能量和調供成本而已。這方面的例子很豐富，比如人類及一部分靈長類，還有果蝠和豚鼠，是哺乳動物中僅有的不能自己合成維生素C的物種，而它們共同的特點就是食譜中都有富含維C的水果。要知道，在這之中，豚鼠可是人類馴化的產物，也就是大家俗稱的荷蘭豬。這就意味著，在不超過人類文明史的幾千年時間裡（目前認為豚鼠是公元前5000年左右馴化成功的），由於被人類長期供給水果作為食物的一部分，豚鼠就失去了合成維C的能力。由此可見，失去某種不必要的浪費是足夠強大的進化優勢。
回到ATP的話題上來，考慮到ATP的強烈水解傾向，如果隨便運來運去，或者任其自由擴散的話，大概會有一半的ATP不能得到有效利用。那就意味著，我們每天得比現在多吃一倍的食物，多吸一倍的氧氣，才能維持現在的存活狀態。顯然，這種浪費是不可接受的。（吃貨童鞋們不要動歪腦筋哦！人類吃飽肚子也不過就是最近這一百來年的事兒，更何況全體動物界了——它們的生活只有吃和交配，沒有詩和遠方。所以，我們的身體還遠遠沒有進化出任何針對「食可盈腹」這種生存狀態的適應性特徵。進行任何關於身體的探討都不要忘記，飛天麵條大神在上，人類這副身子板可都是為了整天吃不飽肚子而設計的！）
那麼大家可能會問：細胞里就完全不需要調配能量嗎？需要，而且細胞調配能量的手段也的確是運輸，只不過運的不是ATP，而是另外兩樣東西。
其一，真核細胞會把ATP的製造者，也就是線粒體運到不同的區域，這種運輸的軌道是細胞內骨架中的微管。接著我們開始提到的比喻，如果說線粒體是籃球場上的籃球，那麼微管也就是手指粗細的東西。很多人誤以為細胞里是一鍋「粥」，所有物質和細胞器都自由地飄在裡面，但實際上細胞內部更像是一個大都會，有樓有路有輕軌，還是三維立體的。線粒體沿著微管運輸的場景，差不多就跟在城鐵輕軌上運一幢辦公樓差不多，蔚為壯觀。當然，這場景目前還沒有技術手段可以拍下來，但根據科學家已有的知識，可以建立三維模型和動畫，大家看圖吧。
其二，當線粒體不便運輸或運輸速率太慢時，細胞會運送ATP的替代物質，稱為磷酸原。（對化學過敏者請自覺忽略以下部分。）磷酸原的合成需要含有胍基的小分子，在不同物種的細胞中採用的物質不同。比如人類用的是肌酸，而無脊椎動物用的主要是精氨酸——沒錯，就是二十種常見氨基酸之一。它們共同所含的胍基在化學上比較活潑，可以從ATP上接受高能的磷酸基團，化合形成化學上比較穩定，不易水解的磷酸原。於是，磷酸原就可以用來「長途運輸」了，再在運輸的目的地重新把高能磷酸還給ATP（或者準確地說是還給ADP）。
這個「長途運輸」的距離有沒有那麼長呢？當然是在長得有必要進行運輸的細胞里，比如呈長柱形的肌肉細胞，以及擁有長軸突的神經細胞。這些細胞也正是身體里的耗能大戶。而肌酸之所以被命名為肌酸，就是因為它首先在骨骼肌中被發現。當然，這也是由於其在肌肉細胞中含量豐富，易於檢出所致。
以上都是對細胞內部的討論，但放而大之，道理也是一樣的。地球的上的生命都離不開水，水分子在生命體內無處不在，是生物化學反應的重要組成部分。由於水的存在，溶於其中的高能物質ATP不可能長時間穩定存在，因此既無法運輸，也無法儲存。正是由於這個原因，無論在細胞內，還是在整個生命個體的水平上，都是用「分散式」而非「集中式」的方法來生產ATP。
當然，問題少年又要問了：那為什麼不用一個器官集中生產ATP，然後轉化成磷酸原，運到身體各處再轉化成ATP呢？我認為，主要還是由於這個轉化過程並非沒有能量損耗或消耗。這再次涉及到了浪費的問題。其實，細胞內使用磷酸原也只是不得以而為之。要知道，磷酸原最主要的作用還不是用來運輸ATP，而是把過剩的ATP轉化成惰性的磷酸原儲存起來，再在需要的時候瞬間釋放出來。畢竟，線粒體的ATP合成有其固有的速率，可以說是細水長流，不能滿足瞬間大規模的ATP需求，比如肌肉的突然收縮，神經遞質的快速釋放等等。所以，磷酸原在此的作用就像是一個ATP的儲水池，或者說是緩衝池。這又從側面說明，直接儲存大量的ATP在生物體內不是一個好的選擇。1 ATP在演化樹上出現的時間，遠遠早於循環系統。而以現有的認知，演化（即題主所說的進化）從來都是單行道，除開生命從無到有的階段，之後的演化，從來都是已有的生命在環境壓力下進行修修補補，而不是推倒重來。即使有趨同進化的例子，譬如櫛水母與水母各自演化出神經系統，也是各自走單行道，而極少有互相串門的情況。所以ATP一開始就是每個細胞都要自身合成的；而一旦這種機制形成並且能夠穩定運行，那麼重新演化/設計出一套「專門器官產生ATP再輸送到全身各處」的機制，就成為一條沒必要也走不通的路徑。2 ATP絕不僅僅是供能這麼簡單——它本身是合成RNA的前體物質，也不僅以水解釋放能量的形式參與生命活動；眾多參與細胞調節的激酶，其羥基需要ATP和其他三磷酸核苷參與磷酸化，才能完成調節功能。細胞內的生化反應從來都不是線性的，而是一個極端複雜的網路；而對於這個網路當中能夠承擔多種重要功能的關鍵物質，通過專門器官產生再輸送到全身各處，是非常不划算的——遠程運輸的代價很可能比各自為政還要高得多，並且一旦循環系統出現問題，容錯率極小。即使是三羧酸循環當中的各種中間產物，都是各個細胞各自產生，遑論更加無處不在的ATP？
這樣的演化方向，在競爭當中十分沒有優勢——一個循環系統發達，但冗餘度極小的物種，怕是隨隨便便就被淘汰掉了。
想到其他的再更新。簡而言之：效率太低，勢必會被選擇壓力給淘汰掉。
原因包括但不限於：1. ATP凈帶電荷太多而無法自由穿透細胞膜。2. 靠全身運輸和目的細胞的攝取或跨膜跨屏障轉運，速度太慢，不如細胞內直接產生。3. ATP的合成實際上伴隨著其他大量生化反應，包括糖酵解和三羧酸循環的各種旁路（用於產生其他生物分子如氨基酸和核酸）；同時維繫著線粒體膜電勢。既然如此，反正都要做這些反應，何必獨立把ATP的合成給抽走？假如現在已經是一個器官產生ATP，其他器官利用，那會發生什麼！
首先，每個ATP其實帶的能量不多，比如合成蛋白質中，讓tRNA帶上一個氨基酸需要用一分子ATP；DNA合成中，兩個核苷酸合成一個核苷酸對時也需要消耗兩分子ATP；這麼算下來，這個器官需要產生大量的ATP，才可以滿足全身的需要。
然後ATP作為高能化合物，高能磷酸鍵也是不穩定的，在全身運輸中，各種跨膜運輸中，也會消耗。而且由於本身一分子ATP帶的能量很小，所以損耗比會很大。因此又需要更多的ATP來維持足夠能量。
最後，ATP不穩定，容易在運輸過程中釋放能量，損傷到各種生物膜。
單個ATP能量低，不穩定，損耗大，易損傷各種細胞膜。那怎麼改造呢，那就讓它變單個分子能量高點，化學鍵穩定點，損耗比低點，不易損傷細胞膜些。比如，把它改造成一個葡萄糖的樣子？
一分子葡萄糖能頂30或32分子ATP，穩定，在運輸過程中不易損耗，不會損壞細胞膜。(￣▽￣)／真是完美啊。
做個比喻，每個細胞就像一座城市，葡萄糖就像一個長途列車，將能量運往每一座城市。而ATP就像城市裡的運貨三輪車，將長途列車上的能量轉運到城市的各個角落。
你問為什麼三輪車不能在城市間運輸，因為它太慢，而且單輛車運貨量很小，不效率，還容易出車禍。
寫得很亂，見諒。腦洞很大。。。用一個蹩腳的比喻水一個答案：高中生物書的說法是，ATP是能量的「通貨」，絕大部分人體細胞自身的生命活動都要用到ATP。金錢是現實中的通貨，每個人都常常用到錢，沒法把所有人的錢集中到一個人或者機構手裡，這樣錢這個東西就沒意義了。不過對於人體而言，細胞層面上，大部分細胞確實準備了線粒體這麼個專門的東西來主要負責能量方面的生理活動。。。
氧氣可以自由擴散通過細胞膜，所以進入血液循環後可以迅速均勻進入組織內。
ATP的分子量決定了它無法自由擴散通過細胞膜和其他磷脂雙分子層，即使是從線粒體出來時，也是要藉助通道蛋白porin才能通過線粒體外膜的。而血液中的ATP如果要進入組織細胞內起碼要進、出血管內皮細胞，對於比較緊密的組織比如復層上皮更是要穿過層層細胞，成本很高而且過程會較慢。但ATP需要迅速出現迅速消耗，而且又難以儲存，所以不適合這樣輸送。真通過血液輸送估計會導致離血管遠的組織細胞壞死吧。自然界留下來的解決方案都是能適應環境現狀的。不用專門的器官也有他自然界的道理。
我覺得首要的原因應該還是因為線粒體這個細胞器並非完全受核基因組控制。演化的方向受核的影響小。你說要產生一個專門的器官。那麼這個器官肯定就要特化成為全是線粒體的器官。其他什麼都不幹。專門產生ATP，然後送到血液中。這個要求可能略高。目前這個生物階段可能時間不夠長，還沒演化到那一步。
目前來說，和你所設想的這個器官的工作機制最為接近的我想應該是棕色脂肪組織。只不過棕色脂肪組織不產ATP，它把線粒體膜直接短路來產生大量的熱，輸送到全身。
另外的原因可能還有一些。ATP的作用不只用來供能。所有細胞用來合成DNA（DNA使用的是dNTP，經提醒改正）、RNA的原料也是ATP和其他的NTP。這樣一來，每個細胞在複製的時候如果指望著從血液中抽取那麼應該效率不夠，比如複製活動強烈的幹細胞和蛋白合成劇烈的肝細胞的需求量大，如果原料得不到及時的補充，這個後果比較嚴重。還是保留一套自己的鹼基庫要保險一些。像肝臟，對核苷酸的物質能量需求都很大，那麼還不如就自身提供核苷酸，不指望其他器官。這個效率會高得多。人體每天大約合成50公斤ATP，這樣的生產規模巨大。假如有一個ATP產生器官。那麼它所面臨的氧化損傷風險會加大，因為這個過程等於是把全身的線粒體都給集中到一處，假設這個器官1.5kg，那麼它內部的氫氧自由基這些東西的濃度就會比我們正常情況高出40倍來。這個可不是個好解決的問題。還有一個關於信息傳遞的問題，比如對於依賴cAMP這類第二信使分子的細胞，如何做到信號噪音隔離？抗干擾不容易。信噪比低，細胞信號噪音會很大吧。
還有個可能性應該是腎臟的壓力會因此加大。腎臟重吸收水可以利用鈉鉀離子做到四兩撥千斤的收效。但如果是每天重吸收成百公斤甚至上噸的ATP，這個應該是個大麻煩。開個腦洞，如果是這樣的話，會不會出現一些像「高血ATP」，「ATP尿症」等等的高級疾病2333333333。以上都是開腦洞內容，我沒有去找文獻，可以當科幻小說看看。23333首先聲明，以下完全是我的腦洞，沒讀過相關的文獻，沒有足夠的知識儲備，只是猜測。勿噴。
如果有這樣一個器官，那麼它生成的ATP需要以某些當時做送到全身各地的其他器官的其他需能細胞內，那麼轉運是不是也需要功能呢？ATP並不是非常穩定的化學物質，那麼在運輸過程中，是不是還需要其他物質(蛋白？或者和其他物質反應生成穩定產物到達目標後再還原成ATP？)那麼進行這一系列的操作，是不是又需要一個完整的催化和轉運體系來維持？。。。需要考慮的事情還很多吧？所以說，進化的過程中，似乎我們選擇了一個比較快捷高效的途徑，或者說是解決辦法。至於題主提出的想法，我想，或許在漫長的進化過程中，還真有可能出現過，只不過，或許繁雜低效，被淘汰了？ATP除了作為能量外還是重要的調控分子。所以說為什麼不把ATP合成全部交給一個器官？因為那樣就亂套了。
ATP總量很少，需求量又很大，決定了ATP必須很快消耗又很快再生。如果一個器官里產生，那麼運輸來回一趟過來人早死了
若如題主所說的話：能量運輸的效率就太低了
1mol葡萄糖（分子量180）有氧呼吸產生30或32molATP（分子量507），其運輸效率是直接運輸ATP的近85倍，而脂肪的效率就更高了。
同時，ATP是活性極強的能量貨幣，這樣運輸途中的降解進一步降低其能量運輸效率。如果是這樣的運輸效率，循環系統負擔就非常大了，血液變得更加粘稠，心臟要更大的馬力，除了運輸ATP就不用干其他事了。
這就好比一個公司做大了之後，全世界都有業務，難道就只開一個總部！？首先我覺得從進化解釋其實有些不完善，因為這涉及到了不少非進化的東西。最初我也是想用進化解讀，但是後來想到前幾天回答的一個維生素C合成退化的問題，就有了疑惑。我們為什麼要進化出不合成維生素的能力呢？ - 李雷的回答如果說進化早？那麼為什麼不退化掉？
即使沒退化，生物體還是有關閉基因的方式，比如用RNA干擾的辦法沉默或者甲基化來修飾。
所以本文會分為兩大塊第一塊是功能的內容，涉及到了溫度和修復第二塊是進化的內容，涉及到內共生所以，我認為，最強烈的理由如下對於多細胞生物，如果某一個器官負責能量誕生，那麼你必須考慮以下問題。1，溫度的問題由於整個個體需要大量的能量來維持，那麼，這個器官必須旺盛的誕生能量。而這個器官本身就很糾結了。
因為，生物本身的合成能量是需要酶的，酶大家都知道，發揮作用需要適宜的溫度，所以必須讓整個器官維持恆定而且適宜的溫度，比如37附近。
今年5月份，Cell子刊Current Biology發表了一篇文章，首次發現無線粒體的真核生物，也許這是未來給我們揭秘線粒體內共生時間的一把鑰匙。
類單鞭滴蟲屬（Monocercomonoides）進行研究，該單細胞生物來自南美洲栗鼠的消化道。長期以來研究人員認為類單鞭滴蟲屬的線粒體已消失，為了驗證此觀點，他們對類單鞭滴蟲屬進行了基因組測序，結果並沒有發現線粒體基因的跡象，進一步研究發現，這種生物缺乏所有線粒體功能的關鍵蛋白。Karnkowska 說，「真核細胞的定義是有線粒體，如今我們的研究結果推翻了這個定義。」
Karnkowska A, Vacek V, Zubá?ová Z, et al. A Eukaryote without a Mitochondrial Organelle[J]. Current Biology, 2016.
當你還是一顆受精卵的時候怎麼辦？你還沒有這個「產生ATP的器官」呢。
這種極其基礎的生化功能，不可能用專職器官來實現的，就像核酸的合成功能、磷脂的合成功能、蛋白質的合成功能等等，都必須在細胞級能自己解決才好。
從進化論的角度說，如果這樣基礎的功能需要有專門的器官負責，那麼意味著這個器官被進化出來之前，生命體系不依賴ATP作為承載能量的物質？那可是顛覆性的理論哦。有一種進化假說是還在單細胞的年代，有一些單細胞吞掉了另一些單細胞，結果演化出來葉綠體/線粒體。然後這幫加了buff的細胞又演化出多細胞生物，這種每個細胞都能生產ATP的能力也就被保留下來了。當然，無論這個假說是否會被證實成立，先有含葉綠體/線粒體的單細胞生物再出現多細胞生物的順序是不會錯的。而且對於生物來說，在細胞直接生產ATP也比集中生產了再分配的效率要高的多。
先說明，我的生物水平僅僅只有高中水平，如果有那說錯了，你就翻過這頁答案去看別的，如果你覺得我說的對，給我點個贊為什麼沒有專門生產的atp的器官，在我看來是細胞解決了一個現在中國非常常見的問題那就是——去銀行支取現金生產atp的器官就如同銀行，使用atp的器官就好似取錢的人，這麼來就會出現以下情況1.取錢的人急需用現金，但是附近沒有銀行2.取錢的人需要使用大量現金，大到銀行沒有那麼多庫存，現印都不夠3.突然大家都需要使用現金都跑到銀行取錢4.銀行沒開門這上面哪一種狀況發生，都有可能使肌體發生重大危險，乃至死亡所以說原來世界上可能真的有這種生物，可惜的是他們沒有挺過這個冬天 p.s.你們可以把錢放我這，我這你可以隨用隨取
沒有一個器官是只用來合成一種分子或幾種分子的什麼是器官？器官是能獨立進行某些生理功能的東西，在器官因本來就有數以萬計的反應在發生。故你定義的叫器官的東西，本身就沒有隻合成少數分子的可能性。槽點太多就不再一一列舉了
有規模優勢嗎？
手動滑稽，每個真核生物細胞里都有專門生產ATP的細胞器啊～
有關於線粒體和真核細胞共生的理論啊，既然有了買辦搞進口，幹嘛還要自己產呢當然也可以yy一下線粒體是外星人 的禮物吧哈哈
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