葉綠體和線粒體的出現(xiàn)為復(fù)雜生命體準備好了最后一個環(huán)境——含氧的大氣層，同時，他們進入真核細胞，為宏觀生命體——那些不僅僅存在于顯微鏡下的生命現(xiàn)象提供了可能。

一顆細菌的生命活動，所需要的能量是微不足道的，但是一個宏觀生命體所需要的能量將呈指數(shù)級增長。

所有生命體的能量都是通過生化反應(yīng)進行獲取，通過有氧呼吸獲取能量的效率大約為40%，而大部分別的呼吸形式（比如用鐵或硫），效率不到10%。

想象一下生物圈里面的食物鏈。頂級捕食者吃掉較小的動物，小動物可能吃昆蟲，昆蟲吃更小的昆蟲，最小的昆蟲吃真菌或葉子。

通過有氧呼吸，大約經(jīng)過六步，可用能量就會縮減到開始的1%。而如果使用其他呼吸形式，到這個狀態(tài)只需要兩步。這意味著，只有有氧呼吸才能支持長的食物鏈。

生命世界的食物鏈

此外，氧氣還能幫助宏觀生物的組建成為可能。膠原蛋白是整個動物界的膠帶和膠水，它賦予動物拉伸能力，它是所有連接組織的主要蛋白。它們有的在骨頭、牙齒和硬殼里鈣化了，有的則在韌帶、肌腱、軟骨和皮膚里“裸露”著。

膠原蛋白的組成元件與眾不同，它需要自由氧才能在相鄰的蛋白纖維里建立橫鏈，讓整個結(jié)構(gòu)擁有很高的拉伸強度。這意味著，那些有甲殼或骨骼的大型動物只有在大氣氧含量足以支持膠原蛋白生產(chǎn)的時候才能演化出來。

大型植物的支撐結(jié)構(gòu)同樣需要氧氣。木質(zhì)素是一種極為強力的多聚物，讓木材可以彎曲也不斷裂。如果將木質(zhì)素從樹里面去掉，那么，只需一陣風就能讓它癱倒在地。木質(zhì)素同樣需要自由氧在鏈之間形成強有力的橫橋。

植物纖維中的木質(zhì)素

葉綠體為宏觀生命體準備了氧氣，線粒體則將氧氣轉(zhuǎn)化成能量，使得宏觀生命活動成為可能。然而，它們無法使得宏觀生命體變得多樣。形成現(xiàn)代多姿多彩的復(fù)雜生命體還需要跨越另一道門檻。

生命本源于同一個祖先，但是經(jīng)過40億年的演化，卻形成了現(xiàn)在如此復(fù)雜多樣的生命形式。這到底是怎樣做到的？

生命進行自我復(fù)雜，依據(jù)的是DNA中保存的詳細說明書。如果這中間不發(fā)生任何差錯，那么，不管生命演化了多久，它可能永遠只保留一種形式。

換句話說，現(xiàn)代生命的復(fù)雜形式正是由于自我復(fù)雜中的差錯形成的。這種差錯有兩種情況，一種是DNA說明書發(fā)生了變化，另一種是依據(jù)說明書進行自我復(fù)制的過程發(fā)生了錯誤。

自我復(fù)制的差錯率是相對比較穩(wěn)定的，一般是10億分之1。這種差錯完全是隨機產(chǎn)生的，且大多數(shù)對生命體是有害的，尤其是當DNA鏈比較短的情況下，這種差錯很有可能帶來致命的后果。當然，偶爾這種差錯也能給生命體帶來某種適應(yīng)環(huán)境的優(yōu)勢。

基因突變源于一次偶然的錯誤

那些對生命體不利的突變，會使擁有這種突變的生命體在適應(yīng)環(huán)境的競爭中處于一種不利狀態(tài)，隨著時間的推移將逐漸被更為有利的突變所淘汰。

突變一開始帶來的只是一點點差異，但是，漫長的歲月將不斷放大這種差異，從而形成了異常復(fù)雜的生命形式。

DNA說明書的變化，在原核生物階段，主要是通過細胞之間的直接交換實現(xiàn)。這種直接交換會引來DNA的巨大變化，對于單細胞的簡單生命而言，這種變化的影響不是很大。但是對于日益變得復(fù)雜的真核生物而言，DNA的微妙變化都有可能帶來致命的錯誤。

真核生物演化出一種絕佳的方法來避免突變帶來的毀滅性打擊，即有性繁殖。幾乎所有的真核生物都是有性繁殖的，或者曾經(jīng)演化出有性繁殖。

幾乎所有的復(fù)雜生物都是有性繁殖的

有性繁殖為什么會對復(fù)雜生命體如此重要？而那些原核生物卻似乎完全不需要性的快樂。

要了解性為什么重要，首先要了解有性繁殖是如何進行的。

我們知道，大多數(shù)高等動物和一半以上的高等植物細胞中都有兩套染色體，每套染色體都儲存了自身生命體生長發(fā)育的全部信息。

所有的其他體細胞最終都會消失，只有生殖細胞的DNA信息才會傳遞給后代。生殖細胞首先會通過減數(shù)分裂的方式形成精子和卵，與普通的體細胞不同的是，精子和卵細胞中都各只有一套染色體。

關(guān)鍵問題就在這里。生殖細胞并不是簡單地將兩套染色體各自分一套給子細胞，而是首先各自復(fù)制一套，形成四套染色體，這個過程是隨機組合，形成你中有我，我中有你的全新染色體，每一套可能都會略有差別。

當精子和卵細胞相結(jié)合，它們?yōu)樾滦纬傻氖芫鸭毎髯詭砹艘惶兹旧w，所以受精卵細胞重新?lián)碛辛藘商兹旧w。

精子游向卵細胞

整個過程就好像是將兩幅全新的撲克牌進行重新洗牌，完全打亂之前的秩序，以保證每個玩家摸牌的概率都一樣。問題是，這樣做有什么好處呢？

DNA每次復(fù)制的時候都會有一定概率出錯，即發(fā)生突變，這樣的突變有時候是有利的，有時候是不利的。統(tǒng)計遺傳學家費希爾認為，不同個體染色體的重新組合使得它們各自獲得的有利突變有了走到一起的可能。

這是因為，如果是無性繁殖，一個有利突變要生存下來，它必將淘汰所有和它相競爭的基因，哪怕其他基因中也許有另一個有利的突變。而兩個不同的有利突變同時砸中一個個體的機率更低。

美國遺傳學家穆勒對這個觀點進行了補充，他認為，性不但可以使得有利突變有機會被組合到一起，從而幸存下來，它也可以使得不利突變沒那么容易占領(lǐng)整個種群。

畢竟，絕大部分突變都是有害的。想象一下在一個無性繁殖的小種群中，隨著時間的推移，大多數(shù)個體的基因都帶上了不利突變。雖然，少數(shù)沒有不利突變的個體仍然具有競爭優(yōu)勢，但可能會僅僅因為一些偶然因素給這些少數(shù)派帶來毀滅性的打擊。這將使得那些純凈的沒有過突變的良好基因徹底消失。

而在有性世界，即便完整的無突變基因消失了，但是，通過有性繁殖，基因重新組合，那些無突變的基因仍然有機會再次整合到一起，重新創(chuàng)造出完整的無突變基因。

由此可見，性正是通過將好的基因組合到一起，同時消滅壞的基因，來提升整個種群的存活率。但是，正如道金斯說的，基因只會為了自己的利益而行動，至于種群的利益那只可能是附帶的好處。

《愛麗絲鏡中奇遇記》中的紅色皇后

漢密爾頓提出了紅色皇后假說來解釋基因和父母不一樣可以給自己帶來的好處。紅色皇后是《愛麗絲鏡中奇遇記》中的人物，她在原地拼命地跑，但卻哪兒也沒去成。這就像逆水行舟，如果舟行速度不超過水流速度，那么，盡管舟子在奮力劃水，但我們看到的卻是一艘靜止的船。

漢密爾頓在研究寄生蟲的時候發(fā)現(xiàn)，寄生蟲和寄主之間冷酷無情的競爭，正是使得性的優(yōu)勢被突顯出來的原因。

令人驚訝的是，寄生蟲是一種在自然選擇中演化得非常成功的物種。有人曾經(jīng)估計，每有一種自由生活的物種，就會有四個寄生的物種。熱帶動植物每個個體同時攜帶20種以上的不同寄生蟲也是常見的現(xiàn)象。

現(xiàn)在生活在衛(wèi)生狀況良好的世界中的人也許已經(jīng)淡忘了寄生蟲所能夠帶來的慘狀，但全世界至少有20億人被這種或那種寄生蟲感染?？偟膩碚f，我們因寄生蟲類疾病而死去的概率要高于被野獸吃掉、死于極端環(huán)境條件或餓死的概率。

因為寄生蟲演化得非?？?，它們每一代的生命周期很短，且數(shù)量驚人。不用多長時間，它們就能在分子尺度上極其適應(yīng)宿主的身體條件。

基于寄生蟲的圖片容易引起不適，所以放了一張可愛的寄居蟹的圖片

這就給無性繁殖帶來了一個巨大的問題，在一個個體上演化成功的病原體，它便能肆虐整個種群，從而給這個種群帶去毀滅性的打擊。

而性帶來的好處是使得宿主和宿主之間有所差異，那么就會有一定的概率，使得某些個體的基因恰好能抵抗寄生蟲。

當然，寄生蟲也會再次演化出對付這種基因的辦法。但是，因為宿主之間的基因總是存在一些差異，因而也總會有一些新的基因能夠?qū)剐卵莼鰜淼募纳x。

寄生蟲和宿主之間的基因演化賽跑就好像紅色皇后的原地跑步一樣，雖然在不停地變化之中，但卻似乎有什么都沒有變。

當然，性帶來的好處也許遠遠不止這些，畢竟它是在真核細胞出現(xiàn)不久便演化出來的特征。但是，性的出現(xiàn)卻為復(fù)雜宏觀生命體的演化最終奠定了基礎(chǔ)。很快，生命將從單調(diào)的微觀世界轉(zhuǎn)向真正多姿多彩的宏觀世界。