自然界的碳元素以两种稳定的同位素存在，原子质量有细微的差别。②酶（活细胞中可以催化反应的蛋白质）稍稍偏好较轻的碳原子（碳－12），因此有机物中碳－12的浓度略高于自然状态。
自然界的碳元素以两种稳定的同位素存在，原子质量有细微的差别。②酶（活细胞中可以催化反应的蛋白质）稍稍偏好较轻的碳原子（碳－12），因此有机物中碳－12的浓度略高于自然状态。
多系辐射演化（polyphyletic radiation），即在同一时段的同一环境中，没有亲缘关系的各种单细胞或多细胞生物（来自不同的门）迅速适应，辐射出新的种系，填充空白的生态位。
我们现在知道，真核细胞至少有两个部件来源于细菌内共生：线粒体（复杂细胞中的能量转换器）起源于α－变形菌，叶绿体（植物细胞的光合作用机器）起源于蓝细菌。
所有这些强力、精巧、繁复的蛋白构造，全都是为了把质子泵过线粒体内膜。每个线粒体都有几万套呼吸蛋白复合体。每个细胞有几百到几千个线粒体。你全身40万亿个细胞至少拥有1015个线粒体；如果把它们盘绕褶皱的内膜摊平，合计面积可达14,000平方米，大约有四个足球场那么大。它们的工作就是泵出质子。加在一起，它们每秒泵出的质子数超过1021个，相当于已知宇宙中恒星的总数！
质子还是带电粒子，带一个单位的正电荷。所以把质子泵过一层封闭的膜产生了两个效果：第一，在膜的两边制造了质子的浓度差；第二，膜的两边形成了电位差，外部环境相对于内部是正电位，膜内膜外的电位差是150～200毫伏。不要小看这个数字，因为膜本身非常薄（厚度为6纳米左右），在这么短的距离上，这是非常强大的电势能场。你可以再次变回ATP的大小去体验一下。如果待在膜附近，你感受到的电场强度是每米三千万伏特，相当于一道闪电，或者是普通家用电的1,000倍。
对我来说，ATP合酶对于生命的象征意义与DNA双螺旋属于同一级别——既然这是我的书，那么我说了算。
在碱性热液喷口环境中，氢气会与二氧化碳反应，生成有机分子。
实际上，橄榄石是宇宙中最丰富的矿物之一，也是星际尘埃和吸积盘（accretion disc）的主要成分之一。包括地球在内的所有行星都是由吸积盘形成的。甚至太空中也可能发生橄榄石的蛇纹岩化作用，其实就是星际尘埃的水合。
这恰恰是我们这里探讨的问题：究竟是什么力量驱使了地球生命的诞生？对于这个问题，我认为：复杂分子的形成、向上演化形成基因和蛋白质，直到露卡诞生，驱动这些过程的碳、能量和催化剂从何而来，理论概念上已经没有什么障碍。
真核生物的剪接体（右边）是个很大的蛋白质复合体，但它的功能依赖于其核心的一段催化性RNA（核酶）；而核酶剪接RNA的机制，与细菌的移动II型自剪接内含子相同。这意味着，剪接体以及真核生物的内含子，都是从移动II型自剪接内含子演变而来；这些移动内含子在真核生物演化早期由细菌内共生体释放。
在真核生物诞生之初，内共生体在毫无防备的宿主体内放出了一群基因寄生物。内含子的入侵扩散到整个宿主基因组，塑造了真核生物基因组的基本结构，同时也推动了真核生物某些基本特征的形成，比如细胞核。
简单来说，直系同源基因就是不同生物中的相同基因，而旁系同源基因是同一个生物体中的基因家族成员。当然，
细胞核膜就是这道障碍，可以把转录和转译两个过程分开。在细胞核中，基因被转录成RNA转录本；在细胞核外，核糖体会读取RNA，再转译成蛋白质。最重要的是，缓慢的剪接过程在细胞核内进行，在核糖体有机会接触到RNA之前已经处理完毕。这就是细胞核真正的意义：把干劲冲天的核糖体挡在外面。这就解释了为什么真核生物需要细胞核，而原核生物不需要。原核生物根本没有内含子的麻烦。
在真核生物演化之初，一定有某种原因让宿主细胞的古菌型细胞膜换成了细菌型细胞膜。为什么？
宿主细胞经历了更加翻天覆地的改变。起初它只是一个简单的古菌，得到了一些内共生体。内共生体用DNA和内含子轰炸毫无准备的宿主，驱动了细胞核的演化。还不仅仅是细胞核，有性生殖也携手而来。
Y染色体因为无法进行基因重组，上面的绝大多数基因都在慢慢衰朽退化，只有几个最关键的基因⑦承受自然选择的作用，因此保持着活力。最终，整条Y染色体都可能消失。土黄鼹形田鼠（Ellobius lutescens）就是一个例子，其Y染色体已经完全丢失。
无性生殖的生物通常有数千个基因，它们的多态性会在某一次类似的选择性清除（selective sweep）过程中全部消失。“有效”种群的规模会严重萎缩，这使得无性生殖的生物种群相当容易灭绝⑧。对无性生殖的原核生物来说，这是常态。而几乎所有无性生殖的动物和植物，都会在数百万年内灭绝。
现实中雌雄同体的生物在交配中遇到的麻烦，把这个问题的实质澄清了一点：双方都不愿意承担充任“雌性”的代价。雌雄同体的生物，比如扁形虫，交配时会竭尽全力防止自己受精。扁形虫交配时会进行一场激烈的阴茎攻防战，胜者的精液在败者身上蚀出开裂的伤口。
在发育早期就把生殖细胞储存起来，让雌性配子处于雪藏状态，限制线粒体突变的累积。其他可以降低生殖细胞突变的适应性变化，也会受到自然选择的青睐。
对演化而言，线粒体和宿主细胞在复杂生命的起源中是对等的伙伴。所有真核生物的特征，所有的细胞生理，都源于这一对伙伴之间绵延不断的角力与合作，至今仍在继续。在本书的终章，我们将探讨它们之间的互动如何影响我们的健康、生育力和寿命。
线粒体基因通过无性生殖母系遗传；核基因则通过有性生殖遗传，每一代都会进行基因重组。而且，动物的线粒体基因积累突变的速度比核基因快了近50倍。尽管有这些加强分化的倾向，自然选择通常还是能淘汰有功能缺陷的线粒体，在长达数十亿年的漫长演化史中，近乎完美地维持线粒体的功能。
两个中心之间的距离每增加1埃，电子的传递速率就会降低为原来的1/10。我再强调一次：电子传递速率与氧化还原中心之间的距离关系，是10倍/1埃的指数负相关！1埃的距离大约就是两个相邻原子之间电子作用的距离，比如蛋白质中带正电和带负电的氨基酸之间形成的氢键，作用距离差不多就是这么远。如果一个基因突变改变了某个蛋白质中的某个氨基酸，原先的氢键就有可能打破，或者形成一个原先没有的氢键。整个氢键网络的构型会改变一点，而氧化还原中心的位置是被氢键网络的一部分束缚而定的，也就有可能稍微移动。这种位移距离可能只有1埃，但通过量子隧道效应会被指数级放大。1埃的位移距离，足以让电子传递速度变慢或者变快整整一个数量级。这就是为什么线粒体的突变会导致如此严重的后果。
线粒体内膜两侧有150～200毫伏的电位差，相当于每米三千万伏特的电场，强如一道闪电。为了控制如此强大的膜电位，必须有基因在现场，迅速应对电子流、氧气供应、ADP/ATP比例、呼吸蛋白数量等变化。如果某个控制呼吸作用所必需的基因转移到了细胞核内，它制造的蛋白质就有可能来不及运回线粒体，无法制止一场灾难，自然的伟大“实验”也就立即结束。所以，没有把这个基因转移到细胞核的动物（和植物）存活了下来，而送错基因的生物却死掉了。
碱性热液喷口环境支持生命起源的几个要素：仅仅是岩石（橄榄石）、水和二氧化碳，三种宇宙中最普遍的物质。光是在银河系的400亿颗行星之中，或许现在就有不少适合生命起源的环境。
如果说，生命不过就是一个电子寻找归宿的过程，那么死亡就是电子终于可以安息之时。