本文發表於《大眾科學》的前部落格網路，反映了作者的觀點，不一定反映《大眾科學》的觀點
2012年7月26日星期四，SciLogs.com，一個新的英語科學部落格網路正式啟動。 SciLogs.com是Nature Network部落格作者的全新家園，是SciLogs國際部落格系列的一部分，該系列已在德語、西班牙語和荷蘭語中存在。 為了慶祝NPG科學部落格家族的這一新增成員，一些NPG部落格正在釋出以“開端”為主題的文章。
參與此次跨網路部落格節日的有nature.com的Soapbox Science blog、Scitable's Student Voices blog以及來自SciLogs.com, SciLogs.de、Scitable和《大眾科學》部落格網路的博主。 加入我們，一起探索對開端的各種解讀——從幹細胞等科學例項到發表第一篇論文等首次體驗。 您還可以使用#BeginScights標籤在社交媒體上關注和參與對話。
地球上最初的生命跡象出現在大約45億年前（1 Ga 是美國十億，即 109 年）。 究竟生命是如何產生的尚不完全確定；有人提出了熱火山礦物泉，也有人提出了更傳統的雷擊原始湯，以及（非常奇妙的）放射性海灘。 無論如何，發生了一些事情，導致了一個帶有內部核酸的小型膜結合球，關鍵是，它可以複製……
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然後一切就結束了，除了進化。
那時的大氣層非常不同，幾乎沒有氧氣，二氧化碳含量豐富，一旦最初的生命形式開始勉強維持熵值，就會有大量的甲烷釋放到大氣中。 為了獲得為細胞過程提供能量的能量，您需要建立氧化還原途徑，這涉及電子供體和受體的迴圈。 當時主要電子供體是 H2、H2S 和 CH4，主要受體可能是含氮物質。 水是光合作用使用的電子供體，含量豐富，但沒有哪個原始生命小球具有分解水所需的能量（或者當時所需的物理蛋白質），因此它大部分都未使用。
二氧化碳水平下降，甲烷水平上升，地球因全球變暖而略微變暖。 這種情況持續了大約十億年（1 Ga），然後發生了一些非常特別的事情，一些會對周圍的生命產生令人難以置信的破壞性影響的事情。
光合作用。 透過分解水分子將二氧化碳固定成可用糖的過程。 光合作用過程產生氧氣，氧氣對細胞具有高度危險性； 它會擾亂內部氧化還原電位，產生危險的自由基，並將離子沉澱成可溶形式。 這意味著，從所有其他生物體的角度來看，新進化的光合作用小球漂浮在周圍，向大氣中噴射有毒氣體。
這種新資源（氧氣）的到來也導致生物體呼吸方式的改變。 在通常被稱為大氧化事件發生之前，大多數呼吸作用都是缺氧的，可能類似於當今厭氧細菌中的厭氧呼吸或發酵。 這個過程雖然足以維持生命，但效率卻比有氧呼吸低約十六倍。 因此，設法利用氧氣的原始細菌將獲得主要的能量提升。
這種能量提升使得利用氧氣的細菌得以發展壯大，而缺氧細菌則依附在少數氧氣無法滲透的環境生態位中。 其中一些利用氧氣的細菌被更大的細胞吞噬，然後被它們用作專門的細胞內呼吸隔間。 細菌變成了線粒體，而帶有線粒體的細胞變得更大，並形成了更多的細胞內隔間。 它們變成了真核細胞，所有多細胞動物都是由這種細胞構成的。
所以即使現在，當您呼吸時，也是您細胞內的古老細菌在處理氧氣。 人體細胞中唯一進行氧化呼吸的部分是線粒體。 當然，人體細胞部分可以在細胞質中產生少量能量，但隨後整個過程被轉移到線粒體中，以便獲得巨大的氧氣能量提升。
大約二十億年前進化出來的一種利用氧氣的生化技巧至今仍被地球上所有多細胞生命用於呼吸。
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這篇文章很大程度上取材於我舊部落格上的一篇舊文章。