作為一個生物盲，要看懂Nick Lane的大作無疑是很困難的，所以我打算在讀完每一章後，都將書中的一些要點整理出來，讓自己能夠更好地理解文章的意義。當然，由於我的生物和化學水平實在太低，總結出的內容可能有很多低級錯誤。

第一章 甚麼是生命？

• 鋯石晶體中的化學物質顯示地球形成初期的大氣環境就近似現在，只是缺少了氧氣。
• 如果假定細胞結構上沒有約束條件，那麼氧氣水平上升應該能夠讓新的生命形式快速產生，會觀察到多系輻射演化（polyphyletic radiation）的出現。如果細胞結構上有限制，那麼物種演化長時期停滯，不對環境變化作出反應，但偶爾會出現單源輻射演化（monophyletic radiation），即某個種群罕見地克了細胞的結構限制。
• 所有的真核細胞的內部幾乎一樣，都有細胞核和線粒體。源真核生物（archezoa）沒有線粒體，但它並不是真核細胞演化的“缺失環節”，它的線粒體退化成其他東西了。

梨形鞭毛蟲，有兩個細胞核，但沒有線粒體。

• 所有真核生物都有共同祖先，即真核生物是單源性的。
• 細菌和古菌並沒有顯示出向真核生物複雜特徵演化的傾向，不存在從原核生物到真核生物的演化中間型。

小結：指出了真核生物極其複雜，有許多原核生物缺少的特點，如有細胞核、有性生殖、動態細胞骨架、會衰老死去等，而細菌和古菌在40億年都沒有獨立地演化出這些特點。這說明了真核細胞的出現出有其獨特的起源，某種機會使其演化突然發生了脫胎換骨的變化，最終導致真核細胞的出現，然後再繼續單源性地演化成其他物種。

第二章 甚麼是活著？

• 生命的實質在於結構，生存的實質在於結構和環境的相互作用。所有生命都以某種形式寄生在環境之中，例如人需要生存在有食物和氧氣的環境中。
• 自然形成的聚合物處於能量最小化的狀態，其向環境釋放熱量而熵減少，環境的熵則增加了。
• 氨基酸要先被活化（吸收能量），然後才能進行反應形成肽鏈（釋放能量），肽鏈折疊變成蛋白質（釋放能量，環境熵增加）。
• 形成蛋白質需要注入能量，要把蛋白質降解，需要提供消化酵素，此時會釋放能量。
• 生命之維繫需要持續的能量流入（自由能），Schrödinger給出的方程將自由能、熱和熵聯繫在一起：

• 上式中的代表自由能的變化，代表系統熱量的變化，代表溫度，代表系統熵變化。
• 自發的反應（如維持生命的化學反應）要消耗能量，即自由能會減少，所以為負值。所以，自發的反應會導致系統的熱量流失（即為負值）或變得越來越無序（即熵增加，為正值）。不過，當為一個較大的負值時，系統的局部可以熵減少（變得更有序，為負值）時仍為一個負值。例如生命，就是通過大量地向環境釋放熱量來維持自身的秩序。理論來說，向環境釋放越多熱量的生命應更有序，即更複雜。
• ATP分子是一種能量貨幣，折開時會釋放自由能（同時放熱），用於改變蛋白質的形狀。要將拆散的ATP重新合成，就需要提供能量，這個能量通過氧氣燃燒食物這個呼吸作用產生。
• 呼吸作用的本質是一系列的氧化還原反應，反應的過程會釋放能量。氧化還原反應即是氧化反應和還原反應，失去電子的一方稱為被氧化了，獲得電子的一方稱為被還原了，相當於電子發生了轉移。一連串的氧化還原反應就變成是電子的流動，與導線中的電流相似。呼吸作用的電子由食物分子提供，電子經過至少15次轉移後才到達氧氣分子處。
• 線粒體是進行呼吸反應的場所。食物分子失去電子，它們從線粒體內膜中，通過一個又一個蛋白質複合體（三個），在這個過程中令膜的兩側產生了質子梯度（即將質子泵在膜的一邊集中，令膜兩邊形成電壓）。電子最終與氧氣分子結合，其轉移過程中產生的能量的一部分以質子梯度的形式保存了起來。
• 質子從膜外回流，其梯度的電勢能驅動ATP合成酶，使其通過適當的機械運動將分解了的ATP（ADP和Pi）重新合成為ATP。
• 所有生命都使用氧化還反應。提供電子的“食物”不一定是有機物，也可以是氧氣、硫化氫和亞鐵離子，所以有的細菌甚至可以“食用”石頭、礦物或氣體。獲取電子的對象也不一定要是氧氣，如硝酸鹽和亞硝酸鹽，硫酸鹽和亞硫酸鹽等氧化劑都可以從食物分子中吸引電子，令電子從供體向受體產生轉移並釋放能量。所以，呼吸作用的優勢是靈活多變，想像宇宙中的其他生命基於這種機制提供能量應該很合理。
• ATP合成酶和質子動力，或者說化學滲透耦合（chemiosmosis）是幾乎所有生命都具備的共同特徵，所以它們必定是很早就已經演化出來，但這些“複雜”的機制最初是怎樣出現的呢？

小結：生命需要有持續的能量流以保證自身的存在，因為生命要維持其結構，就要大量放出熱量，以令自己的熵減少。生命通過呼吸作用燃燒食物，使用一系列的氧化還原反應，讓食物分子的電子轉移到氧氣分子處，這個過程釋放的能量造成質子梯度，質子梯度令ATP得以合成。ATP是一種能量貨幣，其分解時放出的能量又可以改變蛋白質的形狀，使生命活動得以進行。這種能量的使用機制為所有生命所共有，說明其在生命演化的初期就已經出現。