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⑫ 卵子形成过程中，如果减数分裂的最后一步，即染色体分离失败，产生的一个卵子会带有某条染色体的两个副本。这个卵子如果与正常精子结合受孕，受精卵中就有这条染色体的三个副本，出现三体缺陷。由于超过了正常体细胞的两个副本，这条染色体上所有的基因都会出现表达剂量问题，而基因网络的协作对剂量是非常敏感的。所以绝大部分三体缺陷都是致命的遗传病，等不到发育完成就会杀死胚胎，造成早期流产。人类21号染色体长度很短，上面的基因很少，基因表达剂量变化的敏感性也较低。所以，21号染色体三体的胎儿一般可以存活，但遗传病仍然不可避免，即唐氏综合征（Down’s Syndrome）。——译者注
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⑬ 巴尔哈发现，以自由基泄漏和消耗的氧气之比来衡量，鸽子和虎皮鹦鹉这样的鸟类，自由基泄露速率是大鼠和小鼠的1/10；实际速率随所在组织的不同而不同。巴尔哈还发现，鸟类细胞的脂质膜对氧化损害的抵抗力比不会飞的哺乳动物更强，使它们的DNA和蛋白质更少受到氧化伤害。综合来看，很难用其他理由来解释这些发现。
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⑭ 我叫它“反应性生物合成作用”（reactive biogenesis）：线粒体局部的自由基信号发出警告——呼吸能力太低不足以满足需求，个体线粒体做出反应。具体机制是，呼吸链呈高还原态（电子拥塞），电子就会逃逸出来，与氧气直接反应，产生超氧自由基。这些自由基会与线粒体中控制基因复制的蛋白质（转录因子）互动。有些转录因子具有氧化还原敏感性，它们包含某些特殊的氨基酸（如半胱氨酸，cysteine），可以获取或失去电子，即容易被还原或氧化。一个很好的例子是线粒体拓扑异构酶I（topoisomerase-I），它控制线粒体DNA与蛋白质的接触。如果它的某个关键半胱氨酸被氧化，线粒体生物合成就会加强。因此，局部的自由基信号（它们从不离开线粒体）会增加线粒体的能力，根据需求提高ATP的生产。这种对突然变化做出反应的局部信号，能够解释为什么线粒体保留了一个小小的基因组（见第五章）。
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⑮ 这听起来有些矛盾：大型动物通常有比较低的代谢率（以单位体重计算）；但是我也说过，雄性哺乳动物通常体型较大，代谢率也较高。不同物种之间的体重差异可以高达好几个数量级，相比起来，同一物种内部的体重差异微不足道。在这样的尺度下考虑，同一种成年生物的代谢率实际上都是一样的（幼体的代谢率比成体要高一些）。前面我谈到的两性之间代谢率差异，是指发育过程中某个阶段绝对生长速率的差异。如果密特沃克的理论正确，这种差异足以造成身体左右两边的发育差异。详见第247页的脚注。
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⑯ 还可能有更糟的代价。清除受损线粒体的最好办法，就是强迫身体使用它们，加快它们的替换。比如，高脂肪饮食能强迫我们更多使用线粒体，而高碳水化合物饮食则会让我们更多使用发酵作用提供能量，线粒体反而用得不多。但是，如果你患有线粒体疾病（我们上年纪后都会累积有缺陷的线粒体），可能无法承受这样的饮食转换。有些线粒体疾病患者采用生酮饮食（ketogenic diet，即高脂肪、蛋白质充分、低碳水化合物的饮食）后会陷入昏迷，因为没有发酵作用的帮助，他们受损的线粒体无法提供正常生活需要的能量。
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⑰ 我在过去的著作《线粒体：能量、性、死亡》和《生命的跃升》中详细讨论过有氧代谢能力与内温性演化之间的相互影响。如果你有兴趣多了解一些，我只能鼓起勇气毛遂自荐。
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复杂生命的起源 后记 来自深海
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在日本伊豆小笠原群岛海域某处超过1,200米深的海底，有一座名为明神海丘（Myojin Knoll）的火山。十多年来，一组日本生物学家在这片水域拖网打捞，搜寻有趣的生命形态。据他们报告，一开始并没有找到什么让人意外的东西，直到2010年5月，他们捞起了一些附着在深海热液喷口附近的多毛纲蠕虫。有趣的并不是这些蠕虫本身，而是蠕虫身上的微生物——其实只是其中一个细胞。它乍看起来很像真核生物（图37），但是仔细观察之后，就成了最耐人寻味的谜团。
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图37 来自深海的独特微生物
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这是原核生物还是真核生物？它有细胞壁（CW）、细胞膜（PM），还有被核膜（NM）环绕的细胞核（N）。它还有几个内共生体（E），看起来有点像氢酶体。这个细胞非常大，长约10微米；细胞核也很大，占了细胞体积的40%。它显然是一个真核细胞吧？错。它的核膜是单层膜而非双层，也没有核孔复合体，只有一些不规则的间隙。细胞核中有核糖体（斑驳的灰色区域），外面也有。核膜和其他的内膜连续，甚至和细胞膜也连续。DNA的形状与细菌一样，是直径2纳米的细纤维，而不是像真核生物那样的染色体。所以，它显然不是真核生物。我的猜测：这个神秘的细胞是一个获取了细菌内共生体的原核生物，正在重演真核生物的演化之路；它正在变得更大，基因组正在膨胀，正在累积高复杂度需要的原材料。但这是唯一的样本。由于没有进行基因组测序，我们可能永远无法知道答案。
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真核生物的字面意思就是“真正有细胞核”的生物。捞自明神海丘的细胞，其中有个结构粗看起来很像是一个正常的细胞核。它还有层层叠叠的内膜系统，也有一些内共生体（可能是氢酶体，一种从线粒体演化而来的构造）。它与真菌和藻类等真核生物一样也有细胞壁，但是没有叶绿体。这并不让人意外，毕竟它来自漆黑的深海。细胞的尺寸较大，长约10微米，直径约为3微米，体积大约为大肠杆菌等典型细菌的100倍。它的细胞核也很大，占了细胞差不多一半的体积。表面上看，这个细胞不属于任何已知的分类，但它显然是真核生物。你或许会想，只需要花点时间进行基因测序，就能在生命树上找到它合适的位置。
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但是再仔细看看！确实，所有的真核生物都有细胞核，但是所有的例子中，细胞核的结构都基本相似。细胞核都有双层膜，和其他细胞内膜连续；都有核仁，核糖体RNA在此合成；核膜上都有精细的核孔复合体，以及弹性核纤层；DNA都被小心翼翼地包裹在蛋白质中，形成染色体；染色体是较粗的染色质纤维，直径有30纳米。在第六章我们介绍过，真核生物的蛋白质由核糖体合成，而核糖体一定在细胞核之外，这是细胞核与细胞质最基本的区别。而明神海丘细胞呢？它只有单层核膜，上面有一些缺口，没有核孔。它的DNA是细菌式的极细纤维，不是真核生物式的粗大染色体，直径只有2纳米。它的细胞核中有核糖体。我再强调一遍：细胞核中有核糖体！当然，细胞核外也有。它的核膜在好几处与细胞膜连续。那些内共生体可能是氢酶体，但是其中一些的三维重建模型呈细菌式的螺旋状；它们看起来像是新近才被宿主获取的细菌。细胞虽然有内膜，但没有任何类似于内质网、高尔基体和细胞骨架的结构，而这些都是典型的真核生物特征。也就是说，这个细胞实际上与现代的真核生物差异很大，只是表面相似而已。
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那它到底是什么呢？发现者也不清楚。他们把它命名为明神海丘准核细胞（Parakaryon myojinensis）。“准核细胞”（Parakaryon）这个新造的术语，表明了它实际的中间形态。他们发表在《电子显微学报》（Journal of Electron Microscopy）上的论文，标题是我见过的最吊人胃口的：原核生物还是真核生物？来自深海的独特微生物。他们立论的问题真是漂亮，但论文本身并没有很好地提供答案。如果他们进行了全基因组测序，甚至只需要测定核糖体RNA的特征，就能更深刻地揭示这个细胞的真实身份，也能让这篇被人忽视的科学文献，变成《自然》级别的高影响力论文。但是他们把唯一的样本做成了电子显微镜切片。作者唯一能确定的，就是在15年的研究和10,000份电子显微镜切片中，他们从未见过类似的生物，在此之后也再没见过。其他任何人也都没见过。
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那它到底是什么呢？这些不寻常的特征，有可能是研究者制备样本时人为造成的。考虑到电子显微学过去不太光彩的记录，我们不能忽略这个可能。但是反过来问，如果这些特征是人为造成的，那为什么只有这样一份奇特的孤品？又为什么细胞的各种结构虽然古怪，看起来又自洽而合理？我认为，它不是人为错误的产物。这样只剩下三种可能。第一种可能，它是一个经过高度演变的真核细胞，为了适应不寻常的生活方式改变了正常的构造，才能寄生在深海热液喷口的蠕虫身上。但这种可能性不高。因为很多其他的细胞都在类似的环境中生存，但它们没有这样做。通常，高度演变的真核生物会失去许多原型特征，但残存下来的仍然是很容易辨识的真核生物特征。比如源真核生物一度被认为是中间型的活化石，但后来发现它们是由标准的真核生物演变的。如果“明神海丘准核细胞”是高度演变的真核生物，那么鉴于它的细胞基本布局都发生了剧变、完全不同于我们见过的任何例子了。我不认为是这种情况。
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另一种可能，它真的是一个中间型活化石，“真正的源真核生物”，不知如何能幸存至今。在稳定的深海环境中，它无法演化出现代真核生物的特征。原论文的作者倾向于这种看法，但我还是无法赞同。它们并不是生活在从不改变的环境中，而是依附在多毛纲蠕虫的背上。这种蠕虫是复杂的多细胞真核生物，在真核生物演化初期显然尚不存在于世。还有，这个样本的种群密度极低：搜寻了这么多年，只发现了一个细胞。这也让我不太相信，它们真能毫无变化地存活20亿年之久。小种群的生物极易灭绝。如果种群能够扩张，一切都好说；但如果不能扩张，随机出现的运气问题迟早会将寥寥无几的个体消灭殆尽。20亿年是非常漫长的时间，比深海中的腔棘鱼（公认的活化石）的存活时间长了30倍。如果真有从真核生物演化早期幸存下来的物种，至少应该和现称的源真核生物一样兴盛且常见。
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这样就只剩下最后一种可能。如同福尔摩斯的名言：“一旦你排除了所有不可能的情况，那么剩下的，无论多么不可思议，一定是事实的真相。”前面两个选项并非完全不可能，第三种可能却是最有趣的：这是一个原核细胞，获取了一些内共生体，正在变成一个类似于真核生物的细胞，重演演化之路。我认为，这么解释合理得多，马上就能解释为什么种群密度如此之低。就像前文讨论过的，原核生物之间的内共生作用非常罕见，而且具体运作中充满困难。①在原核生物初步探索内共生作用的阶段，自然选择对宿主和内共生体双方的压力都很严峻，绝不容易承受。这种细胞最有可能的命运就是灭绝。此外，原核生物内共生作用的假设也可以解释，为什么这个细胞的各种特征粗看貌似真核生物，实际上又不是。比如这个细胞很大，基因组看起来也比其他任何原核生物大得多，而且包裹在类似细胞核的结构中，核膜与其他内膜连续，诸如此类。这些特征都是我们之前根据基本原理做出的预测，理应在原核细胞内共生演化过程中出现。