本文发表于《大众科学》的前博客网络，反映了作者的观点，不一定反映《大众科学》的观点
2012年7月26日星期四，SciLogs.com，一个新的英语科学博客网络正式启动。 SciLogs.com是Nature Network博客作者的全新家园，是SciLogs国际博客系列的一部分，该系列已在德语、西班牙语和荷兰语中存在。 为了庆祝NPG科学博客家族的这一新增成员，一些NPG博客正在发布以“开端”为主题的文章。
参与此次跨网络博客节日的有nature.com的Soapbox Science blog、Scitable's Student Voices blog以及来自SciLogs.com, SciLogs.de、Scitable和《大众科学》博客网络的博主。 加入我们，一起探索对开端的各种解读——从干细胞等科学实例到发表第一篇论文等首次体验。 您还可以使用#BeginScights标签在社交媒体上关注和参与对话。
地球上最初的生命迹象出现在大约45亿年前（1 Ga 是美国十亿，即 109 年）。 究竟生命是如何产生的尚不完全确定；有人提出了热火山矿物泉，也有人提出了更传统的雷击原始汤，以及（非常奇妙的）放射性海滩。 无论如何，发生了一些事情，导致了一个带有内部核酸的小型膜结合球，关键是，它可以复制……
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然后一切就结束了，除了进化。
那时的大气层非常不同，几乎没有氧气，二氧化碳含量丰富，一旦最初的生命形式开始勉强维持熵值，就会有大量的甲烷释放到大气中。 为了获得为细胞过程提供能量的能量，您需要建立氧化还原途径，这涉及电子供体和受体的循环。 当时主要电子供体是 H2、H2S 和 CH4，主要受体可能是含氮物质。 水是光合作用使用的电子供体，含量丰富，但没有哪个原始生命小球具有分解水所需的能量（或者当时所需的物理蛋白质），因此它大部分都未使用。
二氧化碳水平下降，甲烷水平上升，地球因全球变暖而略微变暖。 这种情况持续了大约十亿年（1 Ga），然后发生了一些非常特别的事情，一些会对周围的生命产生令人难以置信的破坏性影响的事情。
光合作用。 通过分解水分子将二氧化碳固定成可用糖的过程。 光合作用过程产生氧气，氧气对细胞具有高度危险性； 它会扰乱内部氧化还原电位，产生危险的自由基，并将离子沉淀成可溶形式。 这意味着，从所有其他生物体的角度来看，新进化的光合作用小球漂浮在周围，向大气中喷射有毒气体。
这种新资源（氧气）的到来也导致生物体呼吸方式的改变。 在通常被称为大氧化事件发生之前，大多数呼吸作用都是缺氧的，可能类似于当今厌氧细菌中的厌氧呼吸或发酵。 这个过程虽然足以维持生命，但效率却比有氧呼吸低约十六倍。 因此，设法利用氧气的原始细菌将获得主要的能量提升。
这种能量提升使得利用氧气的细菌得以发展壮大，而缺氧细菌则依附在少数氧气无法渗透的环境生态位中。 其中一些利用氧气的细菌被更大的细胞吞噬，然后被它们用作专门的细胞内呼吸隔间。 细菌变成了线粒体，而带有线粒体的细胞变得更大，并形成了更多的细胞内隔间。 它们变成了真核细胞，所有多细胞动物都是由这种细胞构成的。
所以即使现在，当您呼吸时，也是您细胞内的古老细菌在处理氧气。 人体细胞中唯一进行氧化呼吸的部分是线粒体。 当然，人体细胞部分可以在细胞质中产生少量能量，但随后整个过程被转移到线粒体中，以便获得巨大的氧气能量提升。
大约二十亿年前进化出来的一种利用氧气的生化技巧至今仍被地球上所有多细胞生命用于呼吸。
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这篇文章很大程度上取材于我旧博客上的一篇旧文章。