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⑩ 这个推测显得有些奇怪：睾丸的代谢率真的那么高，甚至比心脏、大脑或飞行肌肉等组织还高？其实不一定。但这里的关键是线粒体能力是否能满足代谢需求。可能是因为睾丸的高峰代谢需求确实更大，也可能是应对需求的线粒体数量较少，所以每个线粒体平均承担的需求较高。这是个很容易检验的假设，不过据我所知，还没有进行实验验证过。
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⑪ 我的猜想是，自由基信号可能在胚胎发育的某个阶段被故意强化。比如，一氧化氮（NO）可以与细胞色素氧化酶（呼吸链的最后一个蛋白复合体）结合，增加自由基泄漏，让细胞更容易发生凋亡。如果在胚胎发育的某个阶段释放大量一氧化氮，效果就是放大自由基信号；如果超过某个临界值，基因组不匹配的胚胎就会被终结。这就像是一个苛刻的检查站。
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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。